一种利用植物碳源强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用植物碳源强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮的方法和系统。本发明将废弃的农作物或者湿地植物秸秆作为碳源水解，将水解液投加至人工湿地，提高低碳高氮污水的脱氮效率。本发明同时提供了一种处理系统，结构简单，投加碳源的方式科学合理，很好地实现利用植物碳源强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮的效果。本发明方法采用的植物碳源廉价易得，释碳能力强，生物反硝化脱氮效果好，水解液制备简单实用，且碳源投加方式持续运行能力强，维护简单，二次污染小，生产成本低，以简单的方法解决了人工湿地处理低碳氮比污水处理厂尾水的技术难题。
【专利说明】一种利用植物碳源强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及污水处理【技术领域】，具体涉及一种利用植物碳源强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮的方法和系统，适用于提高低碳高氮污染水体的脱氮效率。
【背景技术】
[0002]目前大部分污水处理厂执行的是《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的二级或一级B的排放标准，要达到一级A甚至更高的排放标准，一般都需要对污水进行深度处理，这也将大大增加污水处理的技术难度及成本。我国现有的污水处理厂，特别是南方城市污水处理厂尾水高度硝化且碳源不足，C/N比较低，难以进一步进行脱氮处理。低碳高氮污染水体直接排放到河流、湖泊等敏感水体，将会导致一系列严重的水污染问题，如水体富营养化等。利用人工湿地对污水处理厂尾水进行深度处理，出水达到更高的排放标准已有不少的研究，然而碳源不足已成为限制人工湿地对上述污染水体脱氮性能的关键因素。[0003]针对上述人工湿地对污水处理厂尾水进一步脱氮效率较低的现状，有选择性地添加碳源能有效提高人工湿地的反硝化脱氮效果。解决的方法多见于在进水中补充液体碳源，如甲醇、甲醛、葡萄糖和果糖等有机小分子物质，能有效提高脱氮效率，但这些碳源会造成湿地堵塞，运营成本高，或者二次污染较大等问题。有研究将植物碳源材料直接填埋于湿地内部补充碳源，但植物的腐烂分解需要一段时间，且容易出现湿地堵塞问题以及增加出水中难降解物质、色度增大等问题。还有将植物材料作为有机碳源直接填埋以提高人工湿地的脱氮效率的报道，但是该技术在工程上遇到的关键问题是，植物材料的水解是先快后慢，导致水解释放的前期大量积累，而中后期释放缓慢，不能稳定地提供碳源，从而导致脱氮效率及出水水质不稳定。另有利用一定质量分数的浓硫酸水解植物材料再应用于湿地的报道，但该技术得到的水解液化学成分改变，且PH值偏酸，不适宜为人工湿地微生物利用。
[0004]向人工湿地中添加自然条件下水解的植物水解液作为反硝化有机碳源，可以避免添加有机小分子的弊端，也克服了直接填埋植物材料作为碳源的不足，投加植物水解液作为反硝化有机碳源提高人工湿地对尾水脱氮效率具有安全高效、持续可再生和二次污染较小等优点，有研究用植物水解液例如黄瓜叶和西红柿水解液、红薯浸泡液等作为反硝化碳源提高污水脱氮效率。但是不同的植物水解液成分不同，发挥的功效不同，更重要的是添加方式的不同对人工湿地反硝化脱氮效果存在明显的差异。
【发明内容】
[0005]针对现有人工湿地处理低碳高氮污水反硝化脱氮效果不佳的问题，本发明提供一种利用植物碳源强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮的方法，利用废弃的农作物或者湿地植物秸杆，并结合科学的投加方式，发挥提高人工湿地处理低碳高氮污水反硝化脱氮效果。
[0006]本发明的另一个目的是提供实现所述方法的系统。
[0007]本发明还有一个目的是提供所述方法或系统的应用。[0008]本发明的目的通过以下技术方案予以实现:
提供一种利用植物碳源强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮的方法，包括以下步骤:
51.将植物材料用浸泡液浸泡水解得到水解液；
52.将SI所得水解液投加至人工湿地；
53.投加至人工湿地的水解液分解后释放出能被反硝化菌所能利用的低分子量有机物，强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮；
其中，SI所述植物材料为废弃的农作物或者湿地植物秸杆；
SI所述浸泡液为水，所述植物材料与所述浸泡液的质量体积比以g/mL计，为1:20~
80 ； SI所述水解是水解至C0D&的浓度为3000~4000 mg/L ；
S2所述水解液的添加体积，添加前测定水解液C0D&的浓度C，根据人工湿地每天进水量V1及进水C0D&的浓度C1和TN的浓度C2,根据所需的C/N比，计算水解液的添加体积V。其中水解液总氮忽略不计，通过流量计控制流速来调控C/N比。具体计算下:C/N比=总COD:TN= (C.V+Ci.V1): (C2.V1X
[0009]S2所述投加是投加至人工湿地中层。
[0010]优选地，SI所述植物材料为芦竹、美人蕉、风车草、甘蔗渣或稻草杆的一种或者多种的混合物。植物材料为废弃的农作物或者湿地植物秸杆，释碳能力强，来源广泛，廉价易得且为二次利用。
[0011]如果采用多种，优选多种植物材料的用量比例为等质量比例。
[0012]所述植物材料经过搜集、清洗、烘干、切剪等简单的预处理，在常温常压下以科学的固液比浸泡水解，水解浸泡至C0D&的浓度不再变化达到稳定，经过滤网过滤，收集滤液，即得。浸泡时间为5天左右。
[0013]本发明经过长期大量的试验研究，总结得到，上述植物材料以质量分数计，纤维素含量在27~35%，半纤维素含量在12~20%，木质素含量在20~28%，而可溶性木质素含量在8~13%之间。采用上述植物材料，其释碳能力强，直接采用水作为浸泡液，在科学适宜的固液比例条件、常温常压条件下实现水解，水解工艺要求简单，适合实际应用，制备得到的水解液投加至人工湿地后，在微生物的作用下逐步分解，释放出能被反硝化菌所能利用的低分子量有机物，持续稳定地去除低碳氮比污水中的氮素，极大地改善湿地系统的脱氮效率。
[0014]优选地，SI所述植物材料与所述浸泡液的质量体积比以g/mL计,为1:20。
[0015]优选地，S2所述投加是将水解液以滴灌的形式投加至人工湿地中层。本发明设定将水解液直接投加至人工湿地中层，避免由于水解液的分解消耗溶解氧而造成对硝化反应的抑制。而且滴灌的形式保证了碳源提供的持续性和稳定性。
[0016]优选地，所述人工湿地中层为人工湿地表面以下25~30cm。
[0017]本发明方法还可以根据补充碳源总量及持续时间，以流量计控制碳源补充的流速，稳定持续地为系统提供植物碳源，添加碳源后系统按原来的方式运行。
[0018]本发明同时提供一种实现所述方法的系统，一种利用植物碳源强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮的系统，包括碳源添加装置和人工湿地，所述碳源添加装置包括水解液释放池、碳源补充主管和碳源补充支管，所述碳源补充主管一端连通水解液释放池，另一端置于人工湿地表层，所述碳源补充支管一端连通碳源补充主管，另一端深入人工湿地中层。
[0019]本发明在人工湿地进水端建立单独的水解液释放池，可以以重力势能提供进水的动力实现本发明效果，不耗能。
[0020]优选地，所述人工湿地为若干个单元，表面设置碳源补充主管，所述碳源补充主管分别连通该单元的碳源补充支管。
[0021]作为可选的方案之一，所述人工湿地单元表面设置的碳源补充主管依次串联连通，第一人工湿地单元碳源补充主管一端连通水解液释放池。优选地，所述碳源补充主管之间设置流量计。优选地，本发明所述系统中，每个人工湿地单元面积为50m2，厚度40~60cm时，可布置6支碳源补充主管,每支碳源补充主管连通8支碳源补充支管。
[0022]作为可选的方案之二，所述人工湿地单元表面设置的碳源补充主管的一端分别连通水解液释放池，另一端分别连通该单元的碳源补充支管一端。优选地，本发明所述系统中，每个人工湿地单元面积为50m2,厚度40~60cm时,可布置6支碳源补充主管,每支碳源补充主管连通8支碳源补充支管。
[0023]优选地，所述碳源补充主管为以一定的间距均匀布置的PVC管。所述间距优选为50 ~60cm。
[0024]优选地，所述碳 源补充支管均匀钻有孔径为I~2mm的给水孔。补充液以滴灌的形式补充，优选均匀钻有1.5mm的给水孔。
[0025]优选地，所述碳源补充支管为PVC管,长度30cm,直径为2cm,钻有孔径为1.5mm的给水孔。补充水解液补充至湿地中层，对硝化作用的抑制减到最低。
[0026]优选地，所述水解液释放池出水前设置过滤网，有效防止植物碎屑进入湿地引起堵塞和蚊蝇滋扰，释放池还可进一步安装盖。
[0027]所述水解液释放池与碳源补充主管之间设置流量计，控制流速。
[0028]优选地，所述水解液释放池出水位置设置过滤网。
[0029]优选地，所述水解液释放池与碳源补充主管之间设置流量计。
[0030]本发明同时提供所述方法和系统的应用，具体是应用于提高人工湿地对低碳高氮的生活污水、地表水和/或处理厂尾水脱氮处理效率方面。
[0031]本发明具有以下有益效果:
现有技术利用人工湿地处理污水实现脱氮效果不佳，或者工艺复杂，难以推广，或者使用的材料成本较高，有的还需要使用强酸，不环保，也不安全。本发明总结出科学合理的技术方案，有效利用废弃的农作物或者湿地植物秸杆，采用水作为浸泡液，制备得到水解液，进一步采用科学的投加方式投加至人工湿地，稳定持续的为系统提供植物碳源，解决由于碳源不足所导致的低碳高氮污水反硝化脱氮效率不高的问题，工艺条件温和，简单易行，成本较低，具有重要的实际应用价值。本发明采用的植物材料经济易得，释碳能力强、且生物反硝化脱氮效果较好，利于废弃植物秸杆的二次利用；本发明的植物碳源水解液提取方法简单，后续使用和维护管理简单；本发明所采用的植物水解液为有机碳源添加方式稳定方便，成本低廉，持续性强，运行维护简单，二次污染小。本发明以简单的方法解决了人工湿地对低碳高氮污水脱氮处理效率低的技术难题，同时也解决植物材料的筛选、水解液的准备、碳源的添加装置及添加方式等具体技术问题。
[0032]本发明进一步提供了实现本发明方法的系统，结构简单，应用效率高，后续使用和维护管理简单，添加方式稳定方便，持续性强，运行维护简单，二次污染小。
【专利附图】
【附图说明】
[0033] 图1本发明系统结构示意图之一。
[0034]图2本发明系统结构示意图之二。
[0035]图3本发明系统结构示意图之三。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明，除非特别说明，本发明涉及的人工湿地基质、试剂等材料为本领域常规使用的材料。
[0037]实施例1
本实施例提供一种利用植物碳源强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮的系统，主要结构见附图1所示，附图1中，I为水解液释放池，2为碳源补充主管，3为碳源补充支管，4为湿地植物，5为基质。
该人工湿地系统位于惠州市某区域，利用处理规模为500 m3/d的组合式人工湿地对低碳高氮污水处理厂尾水进行深度处理。处理步骤如下:
51.将植物材料用浸泡液浸泡水解得到水解液；
52.将SI所得水解液投加至人工湿地；
53.投加至人工湿地的水解液分解后释放出能被反硝化菌所能利用的低分子量有机物，强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮。
[0038]具体地，搜集芦竹，清洗、烘干、切剪等预处理，置于水解液释放池，按照芦竹和水的固液比为lg:20mL的比例加水浸泡，常温常压下芦竹水解。水解至第5天，浓度不再变化达到稳定，所得水解液浓度在3000~4000 mg/L。
[0039]在人工湿地中布置碳源投加装置，所述碳源添加装置包括水解液释放池1、碳源补充主管2和碳源补充支管3，所述碳源补充主管2 —端连通水解液释放池1，另一端置于人工湿地表层，所述碳源补充支管3 —端连通碳源补充主管2，另一端深入人工湿地中层。每个单元布置6支PVC碳源补充主管。每支主管连通8支碳源补充支管，每个单元共有支管48支。支管为长度30 cm,均匀钻有孔径1.5 mm给水孔的直径为2 cm的PVC管,延伸至湿地中层。为防止植物碎屑进入湿地引起堵塞和蚊蝇滋扰，释放池安装滤网和加盖。
[0040]水解液释放池中的水解液，以重力势能提供进水的动力，水解液释放池与碳源补充主管之间连接有流量计控制流速。添加前测定水解液CODcr的浓度C，根据人工湿地每天进水量V1及进水CODcr的浓度C1和TN的浓度C2。根据所需的C/N比，计算添加液体积V。其中水解液总氮忽略不计，通过流量计控制流速来调控C/N比。具体计算下:C/N比=总COD:TN= (C.Y+C,.V1): (C2.V1X根据补充碳源总量(V)及持续时间，以流量计控制碳源补充的流速，稳定持续的为系统提供植物碳源，添加碳源后系统按原来的方式运行。
[0041]人工湿地运行方式采用间歇式进污水，进水管均匀布在人工湿地表层，进水12 h，间歇12 ho水力负荷按1.0 m3/(m2.d)运行。
[0042]进水CODcr浓度在20 mg/L左右，补充水解液后进水CODcr浓度可达85.5 mg/L,TN 浓度在 3.97 ~15.76 mg/L, NO3-N 2.9 ~11.2 mg/L。[0043]实验结果表明，添加植物水解液调节C/N为8，在水力负荷为1.0 m/d时运行，各指标均能达到较好的去除效果:TN去除率可高达40 %，去除负荷为1.92 g.( m2.d)—1，NO3-N去除率可达可达35 %左右，去除负荷为1.34 g.( n^.dr1，氨氮由于进水浓度较低，几乎可以全部去除，添加碳源后出水CODcr基本稳定在10 mg/L左右,不会造成二次污染，明显提高脱氮效率。
[0044]实施例2
本实施例提供一种利用植物碳源强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮的系统，主要结构同实施例1。
该人工湿地系统位于惠州市某区域，利用处理规模为500 m3/d的组合式人工湿地对低碳高氮，且氨氮浓度较高的城市河道污水进行深度处理。处理步骤如下:
51.将植物材料用 浸泡液浸泡水解得到水解液；
52.将SI所得水解液投加至人工湿地；
53.投加至人工湿地的水解液分解后释放出能被反硝化菌所能利用的低分子量有机物，强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮。
[0045]具体地，搜集美人蕉和甘蔗渣，按质量比为1:1的比例混合，清洗、烘干、切剪等预处理，置于水解液释放池，按照美人蕉和甘蔗渣混合物的质量与水的固液比为lg:20mL的比例加水浸泡，常温常压下美人蕉和甘蔗渣水解。水解至第5天，浓度不再变化达到稳定，所得水解液浓度在3000~4000 mg/L。
[0046]在人工湿地中布置碳源投加装置，所述碳源添加装置包括水解液释放池1、碳源补充主管2和碳源补充支管3，所述碳源补充主管2 —端连通水解液释放池1，另一端置于人工湿地表层，所述碳源补充支管3 —端连通碳源补充主管2，另一端深入人工湿地中层。每个单元共布置6支PVC碳源补充主管。每支主管连接8支碳源补充支管，每个单元共有支管48支。支管为长度30 cm，均匀钻有孔径1.5 mm给水孔的直径为2 cm的PVC管，延伸至湿地中层。为防止植物碎屑进入湿地引起堵塞和蚊蝇滋扰，释放池安装滤网和加盖。
[0047]水解液释放池中的水解液，以重力势能提供进水的动力，水解液释放池与碳源补充主管之间连接有流量计控制流速。添加前测定水解液CODcr的浓度C，根据人工湿地每天进水量V1及进水CODcr的浓度C1和TN的浓度C2。根据所需的C/N比，计算添加液体积V。其中水解液总氮忽略不计，通过流量计控制流速来调控C/N比。具体计算下:C/N比=总COD:TN= (C.Y+C,.V1): (C2.V1X根据补充碳源总量(V)及持续时间，以流量计控制碳源补充的流速，稳定持续的为系统提供植物碳源，添加碳源后系统按原来的方式运行。
[0048]人工湿地运行方式采用间歇式进水，进水管均匀布在人工湿地表层，进水12 h，间歇12 ho水力负荷按1.0 m3/(m2.d)运行。
[0049]进水CODcr浓度在17 mg/L左右，补充水解液后进水CODcr浓度可达86.2 mg/L,TN 浓度在 10 ~14 mg/L, NCV-N2.9 ~9 mg/L, ΝΗ:_Ν 3 ~8 mg/L。
[0050]实验结果表明，添加植物水解液调节C/N为8，在水力负荷为1.0 m/d时运行，各指标均能达到较好的去除效果:TN去除率可高达45 %，去除负荷为2.25 m3/(m2.d)，NH4+_N去除率可达可达43 %左右，去除负荷为1.78 m3/(m2.d)，NO3-N去除率可达可达43 %左右，去除负荷为1.8 m3/ (m2.d),添加碳源后出水CODcr基本稳定在10 mg/L左右,不会造成二次污染，明显提高脱氮效率。实施例3
其他同实施例2，不同的是固液比为1:30。
[0051]人工湿地运行方式采用间歇式进水，进水管均匀布在人工湿地表层，进水12 h，间歇12 ho水力负荷按1.0 m3/(m2.d)运行。
[0052]进水CODcr浓度在20 mg/L左右,补充水解液后进水CODcr浓度可达65.5 mg/L,TN 浓度在 10.2 ~14.8 mg/L, NCV-N2.9 ~9.2 mg/L, ΝΗ:_Ν 3 ~8.I mg/L。
[0053]实验结果表明，此时按实例2控制水解液流量，添加植物水解液调节C/N仅为6左右，在水力负荷为1.0 m/d时运行，各指标均能达到较好的去除效果:TN去除率可高达35%，去除负荷为1.8 m3/ (m2.d), NH4+-N去除率可达可达45 %左右，去除负荷为1.69 m3/(m2.d)，NO3-N去除率可达可达40 %左右，去除负荷为1.6 g.( m2.d) S添加碳源后出水CODcr基本稳定在10 mg/L左右,不会造成二次污染，明显提闻脱氣效率。
实施例4
其他同实施例2，不同的是不设碳源补充支管，以6支碳源补充主管将水解液投加与人工湿地表面，水解液慢慢自行渗入人工湿地基质。
[0054]人工湿地运行方式采用间歇式进水，进水管均匀布在人工湿地表层，进水12 h，间歇12 ho水力负荷按1.0 m3/(m2.d)运行。
[0055]进水CODcr浓度在 19 mg/L左右，补充水解液后进水CODcr浓度可达87.2 mg/L,TN 浓度在 10 ~14.6 mg/L, NOf-N 2.9 ~9.2 mg/L, ΝΗ:_Ν 3.4 ~8.3 mg/L。
[0056]实验结果表明，添加植物水解液调节C/N为8，在水力负荷为1.0 m/d时运行，各指标均能达到较好的去除效果:TN去除率可高达42 %，去除负荷为2.1m3/(m2.d)，NH4+_N去除率可达可达28 %左右，去除负荷为1.12m3/(m2.d)，NO3-N去除率可达可达43 %左右，去除负荷为1.8 m3/ (m2.d),添加碳源后出水CODcr基本稳定在10 mg/L左右,不会造成二次污染，明显提闻脱氣效率。
[0057]实施例5
其他同实施例2，不同的是每个单元布置3支PVC碳源补充主管。每支主管连接4根碳源补充支管，支管为长度30 cm，均匀钻有孔径1.5 mm给水孔的直径为2 cm的PVC管，延伸至湿地中层。
[0058]人工湿地运行方式采用间歇式进水，进水管均匀布在人工湿地表层，进水12 h，间歇12 ho水力负荷按1.0 m3/(m2.d)运行。
[0059]进水CODcr浓度在20 mg/L左右，补充水解液后进水CODcr浓度可达87.1 mg/L,TN 浓度在 10 ~14.6 mg/L, NCV-N2.9 ~9.2 mg/L, ΝΗ:_Ν 3.4 ~8.3 mg/L。
[0060]实验结果表明，添加植物水解液调节C/N为8，在水力负荷为1.0 m/d时运行，各指标均能达到较好的去除效果:TN去除率可高达43 %，去除负荷为2.14 m3/(m2.d)，NH4+_N去除率可达可达34 %左右，去除负荷为1.36 m3/ (m2.d)，NO3-N去除率可达可达40 %左右，去除负荷为1.62 m3/(m2.d),添加碳源后出水CODcr基本稳定在11 mg/L左右,不会造成二次污染，明显提高脱氮效率。
[0061]实施例6
本实施例提供一种利用植物碳源强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮的系统，主要结构见附图2所示，附图2中，I为水解液释放池，2为第一单元碳源补充主管，3为第一单元碳源补充支管，4为第一单元湿地植物,5为第一单元基质；6为第二单元碳源补充主管,7为第二单元碳源补充支管，8为第二单元湿地植物，9为第二单元基质。
该人工湿地系统位于广州市某区域，利用处理规模为500 m3/d的组合式人工湿地对低碳高氮污水处理厂尾水进行深度处理。处理步骤如下:
51.将植物材料用浸泡液浸泡水解得到水解液；
52.将SI所得水解液投加至人工湿地；
53.投加至人工湿地的水解液分解后释放出能被反硝化菌所能利用的低分子量有机物，强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮。
[0062]具体地，搜集风车草，清洗、烘干、切剪等预处理，置于水解液释放池，按照风车草和水的固液比为lg:20mL的比例加水浸泡，常温常压下风车草水解。水解至第5天，浓度不再变化达到稳定，所得水解液浓度在3000~4000 mg/L。[0063]在第一单元和第二单元人工湿地中分别布置碳源投加装置，所述碳源添加装置包括水解液释放池1、第一单元碳源补充主管2和第一单元碳源补充支管3，第二单元碳源补充主管6和第二单元碳源补充支管7，第一单元碳源补充主管2连通第二单元碳源补充主管
6。所述第一单元碳源补充主管2 —端连通水解液释放池1，另一端置于第一单元人工湿地表层，所述第一单元碳源补充支管3 —端连通第一单元碳源补充主管2，另一端深入第一单元人工湿地中层；所述第二单元碳源补充主管6 —端连通第一单元碳源补充主管2，另一端置于第二单元人工湿地表层，所述第二单元碳源补充支管7 —端连通第二单元碳源补充主管6，另一端深入第二单元人工湿地中层。每个单元布置6支PVC碳源补充主管。每支主管连接8支碳源补充支管,每个单元共有支管48支。支管为长度30 cm,均匀钻有孔径1.5mm给水孔的直径为2 cm的PVC管，延伸至湿地中层。为防止植物碎屑进入湿地引起堵塞和蚊蝇滋扰，释放池安装滤网和加盖。
[0064]水解液释放池中的水解液，以重力势能提供进水的动力，水解液释放池与碳源补充主管之间连接有流量计控制流速。添加前测定水解液CODcr的浓度C，根据人工湿地每天进水量V1及进水CODcr的浓度C1和TN的浓度C2。根据所需的C/N比，计算添加液体积V。其中水解液总氮忽略不计，通过流量计控制流速来调控C/N比。具体计算下:C/N比=总COD:TN= (C.Y+C,.V1): (C2.V1X根据补充碳源总量(V)及持续时间，以流量计控制碳源补充的流速，稳定持续的为系统提供植物碳源，添加碳源后系统按原来的方式运行。
[0065]人工湿地运行方式采用间歇式进水，进水管均匀布在人工湿地表层，进水12 h，间歇12 ho水力负荷按1.0 m3/(m2.d)运行。
[0066]进水CODcr浓度在16 mg/L左右，补充水解液后进水CODcr浓度可达89.2 mg/L,TN 浓度在 4.02 ~14.76 mg/L, NOf-N 3.1 ~12.2 mg/L。
[0067]实验结果表明，添加植物水解液调节C/N为8，在水力负荷为1.0 m/d时运行，各指标均能达到较好的去除效果:TN去除率可高达47 %，去除负荷为2.58 m3/(m2.d)，Ν03__Ν去除率可达可达43 %左右，去除负荷为2.05 m3/(m2*d)，氨氮由于进水浓度较低，几乎可以全部去除，添加碳源后出水CODcr基本稳定在12 mg/L左右，不会造成二次污染，明显提高脱氮效率。
[0068]实施例7
本实施例提供一种利用植物碳源强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮的系统，主要结构见附图3所示，附图3中，I为水解液释放池，2为第一单元碳源补充主管，3为第一单元碳源补充支管，4为第一单元湿地植物,5为第一单元基质；6为第二单元碳源补充主管,7为第二单元碳源补充支管，8为第二单元湿地植物，9为第二单元基质。
该人工湿地系统位于广东省某区域，利用处理规模为500 m3/d的组合式人工湿地对低碳高氮污水处理厂尾水进行深度处理。处理步骤如下:
51.将植物材料用浸泡液浸泡水解得到水解液；
52.将SI所得水解液投加至人工湿地；
53.投加至人工湿地的水解液分解后释放出能被反硝化菌所能利用的低分子量有机物，强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮。
[0069]具体地，搜集甘蔗渣和稻草杆(质量比例1:1)，清洗、烘干、切剪等预处理，置于水解液释放池，按照风车草和水的固液比为lg:20mL的比例加水浸泡，常温常压下甘蔗渣和稻草杆水解。水解至第5天，浓度不再变化达到稳定，所得水解液浓度在3000~4000 mg/L0
[0070]在第一单元和第二单元人工湿地中分别布置碳源投加装置，所述碳源添加装置包括水解液释放池1、第一单元碳源补充主管2和第一单元碳源补充支管3，第二单元碳源补充主管6和第二单元碳源补充支管7，第一单元碳源补充主管2和第二单元碳源补充主管6一端分别连通水解液释放池1，另一端分别置于第一单元人工湿地表层和第二单元人工湿地表层，所述第一单元碳源补充支管3 —端连通第一单元碳源补充主管2，另一端深入第一单元人工湿地中层；所 述第二单元碳源补充主管6 —端连通第一单元碳源补充主管2，另一端置于第二单元人工湿地表层，所述第二单元碳源补充支管7 —端连通第二单元碳源补充主管6，另一端深入第二单元人工湿地中层。每个单元布置6支PVC碳源补充主管。每支主管连接8支碳源补充支管,每个单元共有支管48支。支管为长度30 cm,均匀钻有孔径1.5mm给水孔的直径为2 cm的PVC管，延伸至湿地中层。为防止植物碎屑进入湿地引起堵塞和蚊蝇滋扰，释放池安装滤网和加盖。
[0071]水解液释放池中的水解液，以重力势能提供进水的动力，水解液释放池与碳源补充主管之间连接有流量计控制流速。添加前测定水解液CODcr的浓度C，根据人工湿地每天进水量V1及进水CODcr的浓度C1和TN的浓度C2。根据所需的C/N比，计算添加液体积V。其中水解液总氮忽略不计，通过流量计控制流速来调控C/N比。具体计算下:C/N比=总COD:TN= (C.Y+C,.V1): (C2.V1X根据补充碳源总量(V)及持续时间，以流量计控制碳源补充的流速，稳定持续的为系统提供植物碳源，添加碳源后系统按原来的方式运行。
[0072]人工湿地运行方式采用间歇式进水，进水管均匀布在人工湿地表层，进水12 h，间歇12 ho水力负荷按1.0 m3/(m2.d)运行。
[0073]进水CODcr浓度在20 mg/L左右，补充水解液后进水CODcr浓度可达87.8 mg/L,TN 浓度在 3.67 ~15.96 mg/L, NOf-N 2.4 ~12.2 mg/L。
[0074]实验结果表明，添加植物水解液调节C/N为8，在水力负荷为1.0 m/d时运行，各指标均能达到较好的去除效果:TN去除率可高达42 %，去除负荷为2.12 m3/(m2.d)，Ν03__Ν去除率可达可达41 %左右，去除负荷为1.72 m3/(m2*d)，氨氮由于进水浓度较低，几乎可以全部去除，添加碳源后出水CODcr基本稳定在10 mg/L左右,不会造成二次污染，明显提高脱氮效率。
【权利要求】
1.一种利用植物碳源强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮的方法，其特征在于，包括以下步骤: S1.将植物材料用浸泡液浸泡水解得到水解液； S2.将SI所得水解液投加至人工湿地； S3.投加至人工湿地的 水解液分解后释放出能被反硝化菌所能利用的低分子量有机物，强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮； 其中，SI所述植物材料为废弃的农作物或者湿地植物秸杆； S1所述浸泡液为水，所述植物材料与所述浸泡液的质量体积比以g/mL计，为1:20~80 ； S1所述水解是水解至COD&的浓度为3000~4000 mg/L ； S2所述投加是投加至人工湿地中层。
2.根据权利要求1所述利用植物碳源强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮的方法，其特征在于，SI所述植物材料为芦竹、美人蕉、风车草、甘蔗渣或稻草杆的一种或者多种的混合物。
3.根据权利要求1所述利用植物碳源强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮的方法，其特征在于，SI所述植物材料与所述浸泡液的质量体积比以g/mL计，为1:20。
4.根据权利要求1所述利用植物碳源强化人工湿地对低碳高氮污水脱氮的方法，其特征在于，所述人工湿地中层为人工湿地表面以下25~30cm。
5.权利要求1至4任一项所述方法的应用，其特征在于，应用于提高人工湿地对低碳高氮的生活污水、地表水和/或处理厂尾水脱氮处理效率方面。
6.一种实现权利要求1至4任一项所述方法的系统，其特征在于，包括碳源添加装置和人工湿地，所述碳源添加装置包括水解液释放池、碳源补充主管和碳源补充支管，所述碳源补充主管一端连通水解液释放池，另一端置于人工湿地表层，所述碳源补充支管一端连通碳源补充主管，另一端深入人工湿地中层。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述人工湿地为若干个单元， 表面设置碳源补充主管，所述碳源补充主管分别连通该单元的碳源补充支管；所述人工湿地单元表面设置的碳源补充主管依次串联连通，第一人工湿地单元碳源补充主管一端连通水解液释放池。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，每个人工湿地单元面积为50m2，厚度40~60cm,布置6支碳源补充主管,每支碳源补充主管连通8支碳源补充支管；所述碳源补充支管为PVC管，长度30cm，直径为2cm，钻有孔径为1.5mm的给水孔。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述人工湿地为若干个单元， 每个人工湿地单元表面设置碳源补充主管，所述碳源补充主管分别连通该单元的碳源补充支管；所述人工湿地单元表面设置的碳源补充主管的一端分别连通水解液释放池，另一端分别连通该单元的碳源补充支管一端。
10.根据权利要求1、2、3、4或5所述的系统，其特征在于，所述水解液释放池出水位置设置过滤网；所述水解液释放池与碳源补充主管之间设置流量计。
【文档编号】C02F3/28GK103936161SQ201410170207
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】杨扬, 钟胜强, 陶然, 乔永民, 张敏 申请人:暨南大学