[发明专利]一种补充垂直流人工湿地固体碳源的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于环境工程污水处理技术领域，更具体涉及一种补充垂直流人工湿地固体碳源的方法，同时还涉及一种补充垂直流人工湿地固体碳源方法的装置，适用于低碳氮比污水的处理。

技术背景

人工湿地是20世纪70年代发展起来的一种新型的污水处理工艺，因其具有投资运行费用低、处理效果稳定、管理简便、能够因地制宜的构建等优点，近年来得到了较快的发展，被运用到越来越多的领域，其中包括生活污水、受污染地表水、面源污染、采矿废水、农业和畜牧业污水以及水产养殖废水的处理等方面。

人工湿地系统通过多种机理去除进水中的氮，这些机理主要包括生物、物理和化学等几方面的协同作用，主要有挥发、氨化、硝化反硝化、植物摄取和基质吸附等。研究表明，湿地中主要的除氮机理是微生物的硝化反硝化作用。硝化作用是在好氧条件下，微生物将NH4+-N氧化成NO2—-N和NO3—-N的过程。硝化作用分两步进行：第一步是NH4+-N氧化成NO2—-N的过程，这一过程由严格的好氧菌完成；第二步是NO2—-N进一步氧化成NO3—-N的过程，这一步由兼性化能自养细菌完成。硝化作用只是氮存在形态的变化，真正的脱氮作用并没有发生。反硝化作用是在厌氧条件下，微生物将NO3—-N转化成N2O或N2并释放到大气中的过程。反硝化作用过程中，微生物在缺氧条件下利用水体中的有机碳作为电子供体，以硝化作用的产物NO3—-N作为电子受体，将NO3—-N还原为氮气从系统中去除。

系统中氮的去除关键环节是反硝化作用。它是一个还原反应，需要有机碳源提供电子供体。因而，能否提供充足的反硝化反应所需的碳源就直接决定着湿地系统脱氮能力的高低。低碳氮比的污水在进行生物处理时脱氮效率低，造成出水TN无法达标排放。如何解决此类低碳氮比污水的脱氮效率已成为近年来研究的热点。

当前补充人工湿地碳源的方式主要是在进水水源中直接添加，从本质上讲只是改变进水性质的一种方式，而且这些做法会造成部分碳源在湿地上层发生好氧分解，造成碳源的浪费，增加不必要的污水处理成本，因此如何通过增加人工湿地系统内部碳源，增强系统功能，从而提高脱氮效率非常值得探索。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种补充垂直流人工湿地固体碳源的方法，补充外碳源到湿地内部，为反硝化反应提供足够的电子供体，改善湿地进行反硝化的环境，提高脱氮效果。该方法简单易行，操作方便，能有效地提高垂直流人工湿地的脱氮效率，且该方法采用预埋设的方式，碳源材料缓效释放，可节省碳源投加成本，运行管理方便，经济效益明显。

本发明的另一个目的是在于提供了一种补充垂直流人工湿地固体碳源的装置，结构简单，使用方便，该装置能够将外加碳源补充到湿地内部，为湿地底部反硝化反应提供足够的电子供体，改善湿地进行反硝化的环境，提高脱氮效率，优于在进水中补充碳源的装置。而且该装置采用了价廉易得的PVC管作为碳源输送管道，装置成本低廉。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施：

一种补充垂直流人工湿地固体碳源的方法，其步骤是：

A、将碳源输送管道安装于垂直流人工湿地底部，湿地内安装填料生物陶粒，种入植物美人蕉；

B、将待添加的固体碳源材料经过碱处理（置于1%质量比NaOH溶液中浸泡24h）的千屈菜植物材料（植物材料也可为其他固体碳源材料如各种树叶、麦秆等）装入碳源输送管道；

C、将碳源输送管道与湿地系统墙壁的密封口的PVC螺纹堵头旋紧，避免湿地出现漏水的现象,碳源材料中有机碳进行水解溶出，并通过碳源输送管道上的开孔释放到湿地系统中，进入湿地底部，为湿地底部反硝化反应提供足够的电子供体，改善了湿地进行反硝化的环境，显著提高了湿地对低碳高氮废水的脱氮效果。