[发明专利]一种基于厌氧氨氧化强化湿地脱氮的方法

权利要求书

1.一种基于厌氧氨氧化强化湿地脱氮的方法，其特征在于，具体操作包括以下步骤:

S1填料的制备

长条填料：将湿地沉积物、造孔剂、成型剂在40-90℃下混合，不断搅拌至泥状后制成10-50cm的长条，将制备好的长条经干燥后，置于马弗炉中，在空气氛围下预热至50-500℃进行预热保温20-60min，以1-5℃/min的速度焙烧至1000-1200℃，保温50-100min，待长条冷却到室温，将样品取出，即为长条填料；

颗粒填料：将湿地沉积物、造孔剂、成型剂混合在40-90℃下混合，不断搅拌至泥状后制成5-15cm的球形颗粒，将制备好的颗粒经干燥后，置于马弗炉中，在空气氛围下预热至50-500℃进行预热保温20-60min，以1-5℃/min的速度焙烧至1000-1200℃，保温50-100min，待陶瓷粒冷却到室温，将样品取出，即为颗粒填料；

所述颗粒填料在改性前还进行了预处理，具体操作如下：

1)使用哈克密炼机将溶聚丁苯橡胶塑炼3-7min，然后分两步将二氧化硅颗粒加入到密炼机中，与溶聚丁苯橡胶混炼30-50min，控制温度为80-90℃，转子转速为70-100rpm，充模率为75-80％，将混炼胶自然冷却至室温，使用双辊开炼机，将冷却后的样品与过氧化二异丙苯压延10-15次，随后再次使用双辊开炼机，将混炼胶压延10-15次以进行反炼，最后使用平板硫化机将混炼胶硫化成型，温度为170-175℃，压力为15-18MPa，硫化时间为2-5min，将硫化后的产物进行破碎，过200-400目筛，得到复合材料颗粒；

2)将颗粒填料加入到含有1-10％聚乙烯醇的乙醇溶液中，以150-260r/min的持续搅拌下，在120-130℃反应2-7h，置于烘箱中干燥，然后加入到含有体积浓度1-10％硅烷偶联剂的乙醇溶液中，20-60℃下，以80-130r/min持续搅拌反应2-5h，取出后烘干，再将其加入到含有1-10％复合材料颗粒的乙醇溶液中，在60-90℃下反应3-8h，得到复合颗粒填料；

3)将上述复合颗粒填料放入到等离子体处理装置中，并置于介质阻挡放电的放电区域，使复合颗粒填料接受大气压下空气低温等离子体处理，处理时间180-540s，待处理结束后，取出产物，即可完成颗粒填料的预处理；

其中，步骤1)中，所述溶聚丁苯橡胶、纳米二氧化硅以及过氧化二异丙苯的质量比为100:(10-50):(0.2-0.5)；

步骤2)中，所述颗粒填料与乙醇溶液的质量比均为1:2-3；

S2颗粒填料改性

将高价态金属可溶性盐溶液加入烧杯，控制溶液中金属离子的摩尔浓度为0.1-2mol/L，在50-100℃的条件下加入陶瓷粒填料进行反应3-6h，反应结束后取出改性后的颗粒填料，清洗至溶液澄清，在80-110℃下烘干6-20h，烘干的改性陶瓷粒填料放入马弗炉中在以1-5℃/min的速度加热至350-800℃，保温1-5h，冷却至室温取出，得到改性颗粒填料；

所述高价态金属可溶性盐溶液选自氯化铝、氯化铁中至少一种；

S3湿地细菌挂膜

按照体积比1:(1-100)的比例投加步骤S2制备的改性颗粒填料和取自自然湿地的沉积物，人工模拟配水配制进水，通过控制反应器的运行参数，实现厌氧氨氧化菌的挂膜；

S4自然湿地厌氧氨氧化菌富集

将上述S3湿地细菌挂膜后的颗粒填料和S1中的长条填料，按照数量比100:1-10:1的比例填充至铁丝网中，并将该铁丝网应用于模拟自然湿地生态系统中；

所述模拟自然湿地生态系统所使用的反应器装置包括进水口、溢流堰、河岸带土壤隔板、出水口、侧面出水孔、底部排污孔；

所述铁丝网放置于河岸带土壤隔板处。

2.根据权利要求1所述的一种基于厌氧氨氧化强化湿地脱氮的方法，其特征在于：步骤S1中，所述长条填料中，各组分按百分比计，50-90％的湿地沉积物、4-26％造孔剂、6-24％的成型剂；

所述颗粒填料中，各组分按百分比计，50-90％的湿地沉积物、4-26％造孔剂、6-24％的成型剂；

所述造孔剂由碳酸氢氨、木屑按照质量比1:1-5组成；

所述成型剂由聚氯乙烯、无水乙醇按照质量比1:5-10组成。