[发明专利]一种提高上行垂直流人工湿地硝酸盐氮脱除效能的方法及装置

权利要求书

1.一种提高上行垂直流人工湿地硝酸盐氮脱除效能的方法，其步骤是：

A、污水连续由装置底部进入并均匀布水，接着沿底部非导电填料层呈推流式上升，在本层填料和微生物的吸附、截留、氧化作用下，部分有机物被降解，同时在硝化菌作用下，污水中的氨氮被进水带入的氧气氧化成硝酸盐氮，异养反硝化菌利用有机碳源作为电子供体将硝酸盐氮还原成氮气；

B、经过步骤(A)的污水流入阳极导电填料层，部分有机物在该层被阳极产电菌利用产生电子，未氧化的有机物在这一层去除；部分硝酸盐氮在阳极区域脱氮菌属作用下发生自养反硝化、异养反硝化过程得到进一步去除；

C、接着污水流入非导电填料隔离层，该层为阳极导电填料层和阴极导电填料层间的分隔器，植物根系分布在这一层的中上部；

D、随后污水流入阴极导电填料层，在该层中从步骤B中阳极导电填料层产生并经由外电路导线迁移来的电子以及阴极产电菌产生的电子被用作还原硝酸盐氮的电子供体，在阴极区域脱氮菌属作用下，大部分硝酸盐被还原成氮气；

E、最后污水经阴极导电填料层内的排水管流出，出水中总氮含量上行流人工湿地的总氮去除率；

所述阳极产电菌包括地杆菌属、假单胞菌属、和脱硫单胞菌属其中的一种或一到三种的任意组合；

所述的阴极产电菌包括假单胞菌属、红育菌属和地杆菌属其中的一种或三种的任意组合；

所述的阳极区域脱氮菌属为具有脱氮功能的硝化和反硝化菌属，包括地杆菌属、假单胞菌属、索氏菌属、不动杆菌属、动胶菌属、微小杆菌属和黄杆菌属其中的一种或一到七种的任意组合；

所述的阴极区域脱氮菌属为假单胞菌属、动胶菌属、黄杆菌其中的一种或一到三种的任意组合。

2.一种采用权利要求1所述提高上行垂直流人工湿地硝酸盐氮脱除效能的方法的装置，该装置自下而上铺设有底部非导电填料层(1)、阳极导电填料层(2)、非导电填料隔离层(3)、阴极导电填料层(4)；其特征在于：阳极导电填料层(2)分别与底部非导电填料层(1)、非导电填料隔离层(3)相连，阴极导电填料层(4)与非导电填料隔离层(3)相连，在非导电填料隔离层(3)中种植湿地植物(5)，阳极集电极(6)、阴极集电极(7)通过外导线(8)以及外电阻(9)连接组成闭合回路，阳极集电极(6)和阴极集电极(7)分别放置在阳极导电填料层(2)及阴极导电填料层(4)内，外导线(8)放置于湿地外部，外导线(8)一端与阳极集电极(6)连接，外导线(8)另一端依次与外电阻(9)和阴极集电极(7)连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的阳极填料层(2)和阴极导电填料层(4)内填料为颗粒活性炭或石墨颗粒；颗粒活性炭粒径为1－5mm，比表面积为500－900m²/g，填充密度为0.45－0.55g/cm³；石墨颗粒填充粒径为1－5mm，填充密度为1.8－2g/cm³。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的湿地植物(5)为美人蕉、风车草、芦苇、芦竹、水甜茅、大米草、鸢尾、茭白、千屈菜、野古草、菖蒲、象草中的一种或一至十二种的任意组合。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的阳极集电极(6)和阴极集电极(7)为石墨毡、石墨棒或不锈钢材质。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的底部非导电填料层(1)厚度为5－20cm；阳极导电填料层(2)厚度为10－40cm；非导电填料隔离层(3)厚度为10－40cm；阴极导电填料层(4)厚度为5－20cm。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的底部非导电填料层(1)、非导电填料隔离层(3)为砾石、砂石、无烟煤、生物陶粒中的一种或一至四种中的任意一种。