[发明专利]一种人工湿地系统堵塞风险评估方法

说明书

本发明属于土壤化学技术领域，涉及一种人工湿地系统堵塞风险评估方法，包括：提取基质中的胞外聚合物；使用三维荧光光谱技术测定胞外聚合物，将胞外聚合物中腐殖酸、富里酸和蛋白质的最大荧光强度总和与多糖的最大荧光强度相加得到待测荧光强度；接着，分别计算人工湿地系统完全未堵塞和完全堵塞时的基质胞外聚合物的最大荧光强度总和；基于待测荧光强度与完全堵塞时和完全未堵塞时荧光强度总和之差的比值，判断人工湿地系统发生堵塞的风险。本发明利用三维荧光光谱技术对人工湿地堵塞情况进行探测及评估，实现堵塞状况的定量评价，且堵塞探测及预防方法快捷高效，适合推广。

技术领域

本发明属于土壤化学技术领域，涉及一种人工湿地系统堵塞风险评估方法。

背景技术

人工湿地污水处理系统是模仿自然湿地系统，将土壤、砂石等基质材料按照一定的比例进行人工堆积，同时栽种优选的耐污植物进行污水净化处理。通过基质、植物、微生物三部分产生的物理、化学、生物作用进行协同处理，以达到净化水质、调节气候的作用。作为一种“绿色清洁”的污水处理技术，人工湿地具有高效低耗、维护管理简单和美化环境等诸多优点。

人工湿地系统经过长时间运行后，系统内的有机物逐渐积累在基质表面同时伴随微生物分泌产生的胞外聚合物(EPS)导致形成凝胶状生物膜，致使过多的无机及有机颗粒被截留聚集，最终导致湿地系统发生堵塞问题。人工湿地系统堵塞后处理效率降低，系统环境恶化严重影响湿地去污功能的高效稳定发挥。EPS是微生物在一定环境条件下代谢并分泌于细胞外的一种复杂高分子聚合物，包含腐殖酸类(HA-like)、富里酸类(FA-like)、蛋白质类(Protein-like)和多糖类物质，主要成分本质上是属于溶解性有机物(DOM)。

三维荧光光谱结合平行因子分析方法(EEM-PARAFAC)因具有较高的灵敏度、对样品较低的破坏性和选择性等优点被广泛用于DOM的研究工作中。但是，发明人发现，现有的用于评估方法无法及时、准确的发现人工湿地系统面临的风险，无法进行定量评价，这对于及时预防、修复湿地系统是极为不利的。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种人工湿地系统堵塞风险评估方法，该方法通过计算湿地系统完全未堵塞和完全堵塞时的基质胞外聚合物的最大荧光强度综合，通过公式C＝∑_待Fmax/(∑_后Fmax-∑_前Fmax)×100％计算待测湿地系统各个采样点基质的堵塞风险，从而及时发现人工湿地系统面临的问题，并及时采取维护措施。

具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

在本发明的第一方面，一种人工湿地系统堵塞风险评估方法，提取基质中的胞外聚合物；使用三维荧光光谱技术测定胞外聚合物，将胞外聚合物中腐殖酸、富里酸和蛋白质的最大荧光强度总和与多糖的最大荧光强度相加得到待测荧光强度；接着，分别计算人工湿地系统完全未堵塞和完全堵塞时的基质胞外聚合物的最大荧光强度总和；基于待测荧光强度与完全堵塞时和完全未堵塞时荧光强度总和之差的比值，判断人工湿地系统发生堵塞的风险。

在本发明的第二方面，一种人工湿地系统堵塞预防方法，采用人工湿地系统堵塞风险评估方法；当堵塞风险超过50％时，对人工湿地系统进行清洗或者更换基质填料，以保证人工湿地系统的正常运行。

在本发明的第三方面，所述的人工湿地系统堵塞风险评估方法和/或所述的人工湿地系统堵塞预防方法在土壤系统堵塞探测领域中的应用。

本发明一个或多个实施例具有以下有益效果：

利用三维荧光光谱技术对人工湿地堵塞情况进行测定及评估，实现堵塞情况的定量评价，基质采样和维护方法简单有效。胞外聚合物(EPS)测定方法快捷高效，简单易学，适合推广，且人工湿地系统设计科学，以农林废弃物和废弃铁矿石为基质填充材料，具有节省资源、废物利用、绿色清洁等优点。

附图说明