CN114314833A - 氢氧化镁改性废砖及其制备方法、及其在人工湿地系统中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明提出氢氧化镁改性废砖及其制备方法、及其在人工湿地系统中的应用，属于水环境处理领域，所述氢氧化镁改性废砖的制备方法，包括如下步骤：(1)对建筑废砖进行破碎，过筛，得废砖颗粒；(2)将上述废砖颗粒进行空气等离子体处理，得等离子体刻蚀的废砖；(3)将上述等离子体刻蚀的废砖分散到海水中，第一超声，同时滴加氢氧化钠溶液，第二超声，清洗，烘干，得人工湿地填料氢氧化镁改性废砖。所得人工湿地填料氢氧化镁改性废砖主要用于人工湿地系统制备，可有效进提升人工湿地脱氮除磷效率，改善出水水质。

Description

氢氧化镁改性废砖及其制备方法、及其在人工湿地系统中的 应用

技术领域

本发明属于水环境处理领域，尤其涉及氢氧化镁改性废砖及其制备方法、及其在人工湿地系统中的应用。

背景技术

随着点源污染的有效控制，面源污染成为威胁地表水环境的重要原因，其中，氮磷营养盐是面源污染的主要污染物。氮磷超标会加剧水体富营养化，引发城市黑臭水体，导致水质恶化。人工湿地等处理工艺被广泛应用于水体氮磷的去除。其中，选择去除效率高、使用年限长、廉价易得的人工湿地用填料具有重要意义。

随着城市化进程加快，建筑垃圾数量大增，建筑垃圾的随意堆放，不仅严重破坏生态环境，更是一种资源浪费。目前，建筑废砖等建筑垃圾资源化效率较低，一般主要用于对水体中重金属、氮磷、有机物等污染物的去除。例如CN109574200A公开了一种将建筑废砖用于生物滞留设施的方法，探究了将建筑废砖破碎、筛选和装填后作为生物滞留设施填料的方法和流程。又如《建筑废砖对径流雨水中污染物的控污效能研究》选取了红砖、青砖、灰砂砖和煤渣砖四种典型的建筑废砖，以雨水中的常规污染物(重金属、营养类物质、多环芳烃PAHs)和新型污染物(药品及个人护理品PPCPs)作为目标污染物，研究了四种废砖对这些污染物的去除效果及吸附行为。然而，废砖作为水处理填料，现有技术多数仅使用废砖进行污染物的去除，经简单的破碎和筛选之后直接应用，存在吸附容量有限，去除效率不高，容易达吸附饱和等问题。

现有技术曾报道氢氧化镁改性材料可用于去除氮和磷等相关研究。例如，论文《氢氧化镁用于去除废水中氨氮的研究》采用氢氧化镁为镁源，添加磷酸盐来去除废水中的氨氮，但是氢氧化镁粉末易于随水流流失，无法直接应用于人工湿地等设施当中。又如，CN108325498A公开了一种利用氢氧化镁改性海泡石同步回收废水中氮磷的方法，将氢氧化镁改性海泡石用于同步回收废水中氮磷，但其采用MgCl₂作为镁源，改性成本较高，并且方法较适用于孔隙度本身较大的材料进行负载，对于废砖等孔隙度不高的材料负载量较低，影响脱氮除磷效率。

发明内容

本发明提出一种氢氧化镁改性废砖及其制备方法，以海水为原料，采用建筑废砖作为载体，辅助等离子体刻蚀和超声等手段，进行氢氧化镁负载改性，合成氢氧化镁改性废砖。

本发明还提出氢氧化镁改性废砖在人工湿地系统中的应用，所述人工湿地系统包括上述人工湿地填料氢氧化镁改性废砖，所得人工湿地系统可用于水体中氮磷的同步去除和回收，效果较好。

本发明提出一种氢氧化镁改性废砖的制备方法，包括如下步骤：

(1)对建筑废砖进行破碎，过筛，得废砖颗粒；

(2)将上述废砖颗粒进行空气等离子体处理，得等离子体刻蚀的废砖；

(3)将上述等离子体刻蚀的废砖分散到海水中，第一超声，同时滴加氢氧化钠溶液，第二超声，清洗，烘干，得人工湿地填料氢氧化镁改性废砖。

进一步地，步骤(1)中，所述建筑废砖包括粉煤灰砖、红砖、青砖、灰砖中至少一种；

过筛后所得废砖颗粒的粒径为1-10mm。

进一步地，步骤(2)中，空气等离子体处理的辐照电源为100w-200w；空气等离子体处理的辐照时间为30min-60min。

进一步地，步骤(3)中，等离子体刻蚀的废砖与海水的用量比为1g：20-80mL；海水中镁离子的浓度为0.05-3mol/L；

氢氧化钠溶液的浓度为0.05～3.0mol/L；氢氧化钠与海水中镁离子的摩尔比为1.0-1.2。

本发明还提出上述任一所述的制备方法制备得到的氢氧化镁改性废砖。

本发明还提出氢氧化镁改性废砖在人工湿地系统中的应用。

进一步地，所述人工湿地系统包括：

人工湿地池，所述人工湿地池内从下至上依次设有下填料层和上填料层；所述上填料层内填料为氢氧化镁改性废砖；所述下填料层内填料为氧化铁改性废砖；

虹吸管，所述虹吸管与人工湿地池的下部通过排水口相连通；所述排水口的距人工湿地池底部的高度大于人工湿地池总高度的1/5，所述虹吸管的顶部低于上填料层的最低处。

进一步地，由于虹吸排水复氧过程的不同，下填料层由上到下分为好氧功能区、缺氧功能区、厌氧功能区；

所述好氧功能区位于待处理污水液面上方，上填料层下方；

所述缺氧功能区位于排水口上方，待处理污水液面下方；

所述厌氧功能区位于排水口下方。

进一步地，

上填料层占填料总高度的1/10-1/5。

本发明还提出上述任一所述的人工湿地系统进行污水处理的方法，包括如下步骤：

待处理污水进入人工湿地池内，上填料层内，氢氧化镁与待处理污水中氨氮、磷酸根反应，生成磷酸铵镁；

下填料层内，氧化铁与待处理污水中磷酸根反应，生成磷酸铁沉淀；另外，下填料层内，好氧功能区，氧气含量相对较高，氧化铁促进微生物活性，驱动微生物好氧过程，通过氨化反应和硝化反应，将有机氮转化为氨氮，氨氮转化为硝氮；

缺氧功能区、厌氧功能区内，氧气含量相对较低，氧化铁促进微生物的活性，驱动微生物厌氧过程，通过反硝化脱氮反应，将硝氮转化为氮气。

本发明具有以下优势：

本发明提出的人工湿地填料氢氧化镁改性废砖的制备方法，采用海水作为镁源，降低以MgCl₂作为镁源的氢氧化镁改性成本，并以建筑废砖作为载体，促进建筑废砖的资源化利用，达到以废治废的双赢效果。同时，辅助等离子体刻蚀和超声等手段，有效提升了低孔隙度材料的氢氧化镁改性效率。

本发明提出的氢氧化镁改性废砖在人工湿地系统中的应用，其中，所述人工湿地系统联合使用氢氧化镁改性废砖和氧化铁改性废砖填料，配合虹吸排水，营造好氧、缺氧、厌氧功能分区，待处理污水先经氢氧化镁改性废砖处理，然后经氧化铁配合作用，促进微生物活性，提高厌氧和好氧过程，进一步提升人工湿地脱氮除磷效率，改善出水水质。此外，氢氧化镁改性废砖与水体中氮磷生成磷酸铵镁缓释肥料，可促进湿地植物生长，进一步促进对水体中氮磷的回收利用。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例人工湿地系统结构示意图；

图2为本发明实施例人工湿地系统工作示意图；

图3为本发明实施例不同建筑废砖制备得到的氢氧化镁改性废砖对PO₄ ^3-，NH₄ ⁺-N的去除效果。其中，(a)为不同建筑废砖制备得到的氢氧化镁改性废砖对NH₄ ⁺-N的去除效果，(b)为不同建筑废砖制备得到的氢氧化镁改性废砖对PO₄ ³-的去除效果；

图4为本发明实施例人工湿地系统对PO₄ ^3-，NH₄ ⁺-N的去除效果图。其中，(a)为人工湿地系统对NH₄ ⁺-N的去除效果，(b)为人工湿地系统对PO₄ ^3-的去除效果。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明一实施例提出一种氢氧化镁改性废砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)对建筑废砖进行破碎，过筛，得废砖颗粒；

(2)将上述废砖颗粒进行空气等离子体处理，得等离子体刻蚀的废砖；

(3)将上述等离子体刻蚀的废砖分散到海水中，第一超声，同时滴加氢氧化钠溶液，第二超声，清洗，烘干，得氢氧化镁改性废砖。

本发明一实施例中，步骤(1)中，所述建筑废砖包括粉煤灰砖、红砖、青砖、灰砖中至少一种。需要指出，建筑废砖为建筑拆迁、改建或施工中产生的废弃黏土砖，其中，包括但不限于粉煤灰砖、红砖、青砖、灰砖等。

本发明一实施例中，步骤(1)中，采用锤石破碎机对建筑废砖进行破碎。

本发明一实施例中，步骤(1)中，过筛后所得废砖颗粒的粒径为1-10mm。

本发明一实施例中，步骤(2)中，空气等离子体处理的辐照电源为100w-200w；空气等离子体处理的辐照时间为30min-60min。空气等离子体处理在等离子体反应装置中进行。采用空气等离子体对废砖表面进行刻蚀，增加材料孔隙度和比表面积。

本发明一实施例中，步骤(3)中，等离子体刻蚀的废砖与海水的用量比为1g：20-80mL。优选的，等离子体刻蚀的废砖与海水的用量比为1g：50mL。

具体而言，海水中Mg²⁺的浓度为0.05-3mol/L。使用过程中，先对海水中Mg²⁺的浓度进行初步测定再使用，便于后续氢氧化钠溶液的添加。所述海水可以为普通海水，也可以为浓缩海水。因为海水中含有丰富的镁离子(Mg²⁺)，尤其是浓缩海水，可实现海水中Mg²⁺资源利用。

本发明一实施例中，步骤(3)中，氢氧化钠与海水中镁离子的摩尔比为1.0-1.2。本发明一实施例中，步骤(3)中，氢氧化钠溶液的浓度为0.05～3.0mol/L。

本发明一实施例中，步骤(3)中，所述第一超声、第二超声均在超声细胞破碎仪中进行。第一超声的时间为30-60min。第二超声的时间为1-3h。

所述清洗采用超纯水清洗3-4遍；所述烘干的温度为45-105℃。

本发明一实施例还提出上述任一项所述的制备方法制备得到的氢氧化镁改性废砖。

结合图1，本发明一实施例还提出氢氧化镁改性废砖在人工湿地系统中的应用。

具体而言，本发明一实施例还提出一种人工湿地系统，所述人工湿地系统包括：

人工湿地池，所述人工湿地池内从下至上依次设有下填料层和上填料层；所述上填料层内填料为氢氧化镁改性废砖；所述下填料层内填料为氧化铁改性废砖；

虹吸管，所述虹吸管与人工湿地池的下部通过排水口相连通；所述排水口的距人工湿地池底部的高度大于人工湿地池总高度的1/5，所述虹吸管的顶部低于上填料层的最低处。

本发明一优选实施例中，由于虹吸排水复氧过程的不同，下填料层由上到下分为好氧功能区、缺氧功能区、厌氧功能区；

所述好氧功能区位于待处理污水液面上方，上填料层下方；

所述缺氧功能区位于排水口上方，待处理污水液面下方；

所述厌氧功能区位于排水口下方。

现有技术公开的虹吸式人工湿地，并未考虑在虹吸过程中对于湿地内好氧区、缺氧区、厌氧区等微区的转变，也未涉及结合填料对于厌氧氨氧化，硝化反硝化等脱氮过程的促进。

本发明实施例提出的人工湿地系统，通过人工湿地池、上填料层内填料氢氧化镁改性废砖、下填料层内填料氧化铁改性废砖，以及虹吸管位置的设置，可满足好氧、缺氧和厌氧分区的形成，便于微生物进行好氧、缺氧和厌氧过程以进一步去除污水中氮磷。

本发明一实施例中，所述氧化铁改性废砖的制备方法为常规方法，可参照以下文献：李昱秀.改性建筑废砖吸附水中典型PPCPs效能与机制研究[D].中国地质大学(北京),2018.

本发明一实施例中，上填料层占填料总高度的1/10-1/5。以使得污水被上填料层内填料氢氧化镁改性废砖有效处理。

具体而言，所述虹吸管为倒U型结构。虹吸管的虹吸排水能够使湿地在液位变化过程中形成周期性虹吸排水。

具体而言，所述人工湿地系统还包括进水管，所述进水管位于人工湿地池正上方。

本发明一实施例还提出利用上述人工湿地系统进行污水处理的方法，包括如下步骤：

待处理污水进入人工湿地池内，上填料层内，氢氧化镁与待处理污水中氨氮(NH₄ ⁺-N)、磷酸根反应，生成磷酸铵镁；

下填料层内，氧化铁与待处理污水中磷酸根反应，生成磷酸铁沉淀；另外，下填料层内，好氧功能区，氧气含量相对较高，氧化铁促进微生物活性，驱动微生物好氧过程，通过氨化反应和硝化反应，将有机氮转化为氨氮，氨氮转化为硝氮；

缺氧功能区、厌氧功能区内，氧气含量相对较低，氧化铁促进微生物的活性，驱动微生物厌氧过程，通过反硝化脱氮反应，将硝氮转化为氮气。

具体工作过程可参考图2。待处理污水进入人工湿地池内，连续进水使得水位升高，当液位升至虹吸管顶端，形成虹吸效应，开启排水，使得液位快速下降，直到虹吸被破坏，如此实现一个虹吸过程。

其中，上填料层内，氢氧化镁与待处理污水中氨氮(NH₄ ⁺-N)、磷酸根反应，生成磷酸铵镁；下填料层内，氧化铁与待处理污水中磷酸根反应，生成磷酸铁沉淀；另外，下填料层内，好氧功能区，氧气含量相对较高，氧化铁促进微生物活性，驱动微生物好氧过程，通过氨化反应和硝化反应，将有机氮转化为氨氮，氨氮转化为硝氮；缺氧功能区、厌氧功能区内，氧气含量相对较低，氧化铁促进微生物的活性，驱动微生物厌氧过程，通过反硝化脱氮反应，将硝氮转化为氮气。

本发明实施例中，进水中的氨氮和磷酸盐浓度较高，能够与上填料层内氢氧化镁生成磷酸铵镁缓释肥料，并被湿地中的植物所吸收利用，然后进入下填料层内。

下填料层内，氧化铁与待处理污水中磷酸根反应，生成磷酸铁沉淀。另外，湿地中的微生物也可进一步在氧化铁的作用下进行氮磷的去除。具体地，好氧功能区内，氧化铁通过促进微生物的活性，氧化铁作为电子受体促进电子传递铁，提升功能微生物丰度及微生物群落丰度等作用过程，进而促进微生物作用，提升氨化反应和硝化反应，氨化反应为有机氮转化为氨氮，硝化反应为氨氮进而转化为硝氮；进而促进有机氮转化为氨氮，氨氮转化为硝氮。

缺氧功能区、厌氧功能区内，氧化铁能够促进厌氧氨氧化、铁氨氧化硝化、铁型反硝化及同时硝化反硝化等不同微生物脱氮过程，提升氨氮去除效率，进一步去除第一步磷酸铵镁过程后剩余的低浓度氨氮，提升氨氮去除效率。

下面将结合实施例详细陈述本发明。

实施例1一种利用人工湿地系统处理污水的方法

(1)制备改性氢氧化镁，包括如下步骤：

废砖的破碎和筛选：锤石破碎机对收集的建筑废砖(青砖)进行破碎，破碎后的废砖块分别过筛，得粒径(1-10mm)均匀的废砖颗粒；

等离子体刻蚀：将筛选好的废砖加入等离子体反应装置中，设置辐照电源为100w，辐照时间为30min，采用空气等离子体对废砖表面进行刻蚀，增加材料孔隙度和比表面积；

超声辅助纳米氢氧化镁负载：将1g等离子体刻蚀后的废砖分散到50mL海水(Mg²⁺的浓度为0.15mol/L)中，将废砖海水混合溶液置于超声细胞破碎仪中，设置超声时间为60min后，将10mL的1.0mol/L的NaOH溶液边超声边缓慢滴加到溶液中，之后继续超声反应3h；反应之后，采用超纯水清洗3-4遍，放入烘箱中105℃烘干备用。

经过等离子体刻蚀后的废砖，经测定，比表面积显著提高，由5.79m²/g提高至14.82m²/g。

(2)利用上述制备所得改性氢氧化镁构建人工湿地系统，包括如下步骤：

上填料层装填氢氧化镁改性废砖，占填料总高度的1/10(10cm)，下填料层装填氧化铁改性废砖(50cm)(3号模拟柱)；其中，虹吸管的排水口距人工湿地池底部的高度大于人工湿地池总高度的1/5处，虹吸管的顶部低于氢氧化镁填料层最低处，以满足好氧、缺氧和厌氧分区的形成。

其中，所述好氧功能区位于待处理污水液面上方，上填料层下方；

所述缺氧功能区位于排水口上方，待处理污水液面下方；

所述厌氧功能区位于排水口下方。

(3)一种利用上述人工湿地系统处理污水的方法，包括如下步骤：

待处理污水进入人工湿地池内，上填料层内，氢氧化镁与待处理污水中氨氮(NH₄ ⁺-N)、磷酸根反应，生成磷酸铵镁；

下填料层内，氧化铁与待处理污水中磷酸根反应，生成磷酸铁沉淀；另外，下填料层内，好氧功能区，氧气含量相对较高，氧化铁促进微生物活性，驱动微生物好氧过程，通过氨化反应和硝化反应，将有机氮转化为氨氮，氨氮转化为硝氮；

缺氧功能区、厌氧功能区内，氧化铁促进微生物的活性，待处理污水内发生厌氧反应，通过反硝化脱氮反应，将硝氮转化为氮气。

实施例2一种利用人工湿地系统处理污水的方法

同实施例1，不同之处在于，制备改性氢氧化镁时，建筑废砖采用粉煤灰砖。

实施例3一种利用人工湿地系统处理污水的方法

同实施例1，不同之处在于，制备改性氢氧化镁时，建筑废砖采用红砖。

实施例4一种利用人工湿地系统处理污水的方法

同实施例1，不同之处在于，制备改性氢氧化镁时，建筑废砖采用灰砖。经过等离子体刻蚀后的废砖，经测定，比表面积显著提高，由1.94m²/g提高至8.45m²/g。

实施例5一种利用人工湿地系统处理污水的方法

同实施例1，不同之处在于，制备改性氢氧化镁时，辐照电源为200w，辐照时间为60min，采用2.0mol/L的NaOH溶液。

对比例1

同实施例1，不同之处在于，填料层不分上下层，全部装填为100％的氢氧化镁改性青砖填料(1号模拟柱)。

对比例2

同实施例1，不同之处在于，填料层不分上下层，全部装填为100％的氧化铁改性青砖填料(2号模拟柱)。

试验例1考察实施例1～4制备得到的氢氧化镁改性废砖的吸附效果

采用实施例1-4所得氢氧化镁改性方法进行了氢氧化镁改性废砖的合成，并在pH为7，PO₄ ^3-为300mg/L，NH₄ ⁺-N为50mg/L，固液比为0.5g/50mL的条件下分别探究了改性前后四种废砖对于氨氮和磷酸盐的去除效率，结果如图3所示。

由图3可得，不同建筑废砖制备得到的氢氧化镁改性废砖均对PO₄ ^3-，NH₄ ^-N⁺具有较好的吸附作用，所述氢氧化镁负载改性方法得到的改性废砖，可以有效提高氨氮和磷的去除效率。

试验例2考察采用实施例1、对比例1～2制备得到的氢氧化镁改性废砖作为人工湿地填料的人工湿地系统的污水处理效果

试验方法如下：对比例1～2、实施例1分别为1号模拟柱装填100％的氢氧化镁改性青砖填料，2号模拟柱装填100％的氧化铁改性青砖填料，3号模拟柱上填料层装填氢氧化镁改性青砖填料，下填料层装填氧化铁青砖填料，进行动态柱模拟实验。其中，其中，实验柱直径为22cm，填料层总高度为60cm。管顶预留有布水区(进水管)，用于进水。

预运行3周之后，正式进水，每周进水1次，每次进水1L，总共进水15次，进水pH为7，PO₄ ^3-为300mg/L，NH₄ ^+-N为50mg/L，每次取出水测定氮磷的浓度，结果如图4所示。

由图4可得，运行中3号模拟柱对于氨氮和磷酸根的去除均最高。对于氨氮的去除，1号模拟柱呈现随着次数运行逐渐下降的趋势，这是由于随着填料作用点位的减小，去除效果降低，模拟柱中未种植植物，因此磷酸铵镁缓释肥料对植物的促进作用未能体现。而2号柱呈现先降低后增长的趋势，这是由于一开始柱内的微生物还未生长适应，所以主要依靠吸附作用，而后随着微生物和藻类的生长，硝化反硝化作用增强，脱氮效率增强。而3号柱的去除效率较高而且较为平稳，进水中的高浓度氨氮和磷酸盐首先和氢氧化镁生成磷酸铵镁沉淀去除大部分的氮磷，接着进入氧化铁填料层，配合虹吸营造的好氧、缺氧和厌氧分区，促进微生物的脱氮除磷过程，提升脱氮除磷效率。磷酸根的变化规律相类似，因此，专利所阐述之人工湿地结构既能够增强填料的脱氮除磷效率，生成的磷酸铵镁缓释肥料还能够被植物吸收利用，促进氮磷资源的回收利用。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氢氧化镁改性废砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)对建筑废砖进行破碎，过筛，得废砖颗粒；

(2)将上述废砖颗粒进行空气等离子体处理，得等离子体刻蚀的废砖；

(3)将上述等离子体刻蚀的废砖分散到海水中，第一超声，同时滴加氢氧化钠溶液，第二超声，清洗，烘干，得人工湿地填料氢氧化镁改性废砖。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤(1)中，所述建筑废砖包括粉煤灰砖、红砖、青砖、灰砖中至少一种；

过筛后所得废砖颗粒的粒径为1-10mm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤(2)中，空气等离子体处理的辐照电源为100w-200w；空气等离子体处理的辐照时间为30min-60min。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤(3)中，等离子体刻蚀的废砖与海水的用量比为1g：20-80mL；海水中镁离子的浓度为0.05-3mol/L；

氢氧化钠溶液的浓度为0.05～3.0mol/L；氢氧化钠与海水中镁离子的摩尔比为1.0-1.2。

5.权利要求1～4任一项所述的制备方法制备得到的氢氧化镁改性废砖。

6.权利要求5所述的氢氧化镁改性废砖在人工湿地系统中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述人工湿地系统包括：

人工湿地池，所述人工湿地池内从下至上依次设有下填料层和上填料层；所述上填料层内填料为氢氧化镁改性废砖；所述下填料层内填料为氧化铁改性废砖；

虹吸管，所述虹吸管与人工湿地池的下部通过排水口相连通；所述排水口的距人工湿地池底部的高度大于人工湿地池总高度的1/5，所述虹吸管的顶部低于上填料层的最低处。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，

由于虹吸排水复氧过程的不同，下填料层由上到下分为好氧功能区、缺氧功能区、厌氧功能区；

所述好氧功能区位于待处理污水液面上方，上填料层下方；

所述缺氧功能区位于排水口上方，待处理污水液面下方；

所述厌氧功能区位于排水口下方。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，

上填料层占填料总高度的1/10-1/5。

10.利用权利要求7～9任一项所述的人工湿地系统处理污水的方法，包括如下步骤：

待处理污水进入人工湿地池内，上填料层内，氢氧化镁与待处理污水中氨氮、磷酸根反应，生成磷酸铵镁；

下填料层内，氧化铁与待处理污水中磷酸根反应，生成磷酸铁沉淀；另外，下填料层内，好氧功能区，氧气含量相对较高，氧化铁促进微生物活性，驱动微生物好氧过程，通过氨化反应和硝化反应，将有机氮转化为氨氮，氨氮转化为硝氮；

缺氧功能区、厌氧功能区内，氧气含量相对较低，氧化铁促进微生物的活性，驱动微生物厌氧过程，通过反硝化脱氮反应，将硝氮转化为氮气。

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