>[0036] (1)如图1所示，采用PVB材料制作4个人工湿地系统，每个人工湿地系统呈圆柱形， 由相连的两个单元组成，分为I池1和π池2,高度分别为60cm和50cm，圆筒内径为20cm，管壁 厚度为2mm。分别在距I池1底部25cm处、距II池2底部20cm处设基质采样口，分别为第一采样 口 9和第二采样口 10;孔径为16_。两池底部以管径为36_的PVC管相连。人工湿地系统分为 上中下三层，其中，I池和II池的上层的深度均为10cm，I池和II池的下层的深度也均为 10cm，I池中层30cm深，II池中层20cm深。上下层分别填入主要成分为碳酸钙的石灰石3,其 平均粒径为1mm，以提供碱度。而中层基质为1.6~2mm的沙子4,同时在沙子4内通过添加脱 氮活性污泥的方法按照25%~30%的质量比例接种微生物。
[0037] (2)人工配置污水;量取9L自来水，向其中加入0 · 688g氯化铵，0 · 314g磷酸二氢钾， 分别称取〇 · 9g、1 · 8g、2 · 7g、3 · 6g葡萄糖，形成NH4+-N浓度为20mg/L，H2P〇4--P浓度为8mg/L，有 机碳(OC)浓度分别为40mg/L、80mg/L、120mg/L、160mg/L，形成C/N比为2:1、4:1、6:1、8:1 的 梯度范围，其中以有机碳(OC)浓度分别为40mg/L、形成C/N比为2:1作为对照例。
[0038] (3)将NH/-N浓度为20mg/L的污水置于系统内部一个月，促进基质对NH/-N的饱和 吸附，同时促进AOB与NOB的挂膜，保证系统正常运行。正式启动运行后，利用蠕动栗对人工 湿地进水进行循环处理，蠕动栗流量为12mL/min，根据系统的有效体积为4.5L，每次运行 6.42h，同时在运行期间，利用曝气栗对储水池曝气，使其水体溶解氧浓度达到9mg/L。然后 蠕动栗停止运行5.58h，每天如此运行两次，相当于9L污水每天的水力停留时间为12h，如此 循环运行5天，即水力停留时间为2.5天。每个系统的表面积为0.0628m 2，体积为0.028m3，则 污水的水力负荷为〇.〇3m3/(m 2 · d)，营养负荷为0.57gN/(m2 · d)，即1.27gN/(m3 · d)，有机 碳负荷分别为：
[0039] C/N比为2:1 的有机碳负荷为：1.14gC/(m2 · d)，2.54gC/(m3 · d);
[0040] (：/^比为4:1的有机碳负荷为:2.288(：/(111 2*(1)，5.088(：/(1113.(1);
[0041] C/N比为6:1 的有机碳负荷为:3.42gC/(m2 · d)，7.62gC/(m3 · d);
[0042] C/N比为8:1 的有机碳负荷为:4.56gC/(m2 · d)，10.16gC/(m3 · d)。
[0043]由此可见，每5天循环一次进水，系统连续运行30天后，人工湿地系统进水C/N为2 时对TN的去除效率仅为55 %，而C/N为4、6、8时对TN的去除效率达到94 %以上，表明碳氮比 大于4小于8时，可大大提高TN去除率。
[0044] 4个人工湿地系统内部细菌数量qPCR结果见表1。由表1中的数据可见，AOB和反硝 化细菌数量要多于其它类型人工湿地系统中的数量，并且其数量远高于NOB数量，由此说明 AOB和反硝化细菌为该人工湿地系统内的优势菌并成功得到富集;而NOB数量仅占0~1%， 说明NOB受到抑制，结合水质结果分析发现，出水中并无高浓度的NO 2--N与N03--N，表明AOB 产生的Ν0Γ-Ν很快被反硝化细菌所消耗，即在本实施例构建的人工湿地系统内实现了短程 硝化反硝化。
[0045] 表1 Α0Β、反硝化细菌和NOB的细菌丰度 [0046]
[0047] 备注:A代表细菌丰度=平均值(copy/g )，P代表AOB、反硝化细菌和NOB三者之间所 占百分比。
[0048] 实施例2
[0049] 采用实施例1的方法在人工湿地进行短程硝化反硝化，在实施时，调整进水水质 为:NH4+-N浓度为20mg/L，H2P0f-P浓度为8mg/L，通过添加1 · 8g~3 · 6g葡萄糖为碳源，以实现 有机碳(OC)浓度为80~160mg/L，从而调节碳氮比在4~8之间。
[0050] 在连续运行30天后，人工湿地系统进水的TN的去除效率达到94%以上，对NH4+-N的 去除率达到90%~99.6%，对有机碳的去除率达到96%~99%。
[0051 ]对比实施例1
[0052] 采用Ji，G.D.，Wang，R. J.，Zhi，W.，Liu，X.X.，Kong，Y.P.，Tan，Y.F.， 2012.Distribution patterns of denitrification functional genes and microbial floras in multimedia constructed wetlands.Ecol .Eng.44,179-188的方法进行人工湿 地的硝化反硝化，在其人工湿地系统中测得的AOB和NOB丰度在IO5~IO 6数量级之间。
[0053] 而实施例1中，在C/N比为4~6:1时，AOB的丰度在IO6~IO7数量级之间，反硝化细菌 的丰度在IO 7~IO8数量级之间，而NOB的数量最少，其丰度仅在IO3~IO4数量级之间。经过与 实施例1进行对比可见，在本实施例1中检测的AOB和反硝化细菌丰度远高于对比实施例1中 人工湿地的情况，而NOB的丰度则远少于其它人工湿地。因此，在本实施例中，AOB和反硝化 细菌是人工湿地脱氮途径中的主导者，本实施例1的方案具有更好的TN的去除效率。
[0054]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的 保护范围。
【主权项】
1. 一种在人工湿地实现短程硝化反硝化的方法，其特征在于:包括以下步骤： 步骤A:设置具有I池和II池的人工湿地系统，所述人工湿地系统还包括储水池和曝气 栗，所述I池的底部和II池的底部相连，所述II池的上部与储水池连接，所述储水池的出水 管经曝气栗与所述I池的上部连接； 步骤B:在所述I池的下层和上层分别填入I池体积10%~15%、粒径为1~20mm的石灰石;将 活性污泥与小于10目的沙子按照25%~30%的质量比例混匀后，填充到I池的中间层，填充体 积为I池容积的70~80%，形成石灰石-沙子-石灰石级配方式的人工湿地系统；II池内采用同 样的方法进行填充;所述I池高于II池，水由I池的底部流向II池； 步骤C:根据系统进水NH/-N的浓度，通过添加碳源来调节有机碳浓度，以形成C/N比在 4:1~8:1之间的进水水质； 步骤D:对储水池进行曝气，使其水体溶解氧浓度达到9mg/L以上，进水在人工湿地中的 水力停留时间为2.5天，运行15~30天，使得人工湿地系统内部氨氧化细菌和反硝化细菌数 量增多，亚硝酸盐氧化菌受到抑制而数量减少。2. 根据权利要求1所述的在人工湿地实现短程硝化反硝化的方法，其特征在于:在步骤 C前，先用生活污水浇灌至人工湿地系统20~40天，以实现基质对NH4+-N的饱和吸附。3. 根据权利要求1所述的在人工湿地实现短程硝化反硝化的方法，其特征在于:通过添 加葡萄糖来调节有机碳的含量。4. 根据权利要求3所述的在人工湿地实现短程硝化反硝化的方法，其特征在于:调节有 机碳的含量，以形成C/N为6:1~8:1的进水水质。5. 根据权利要求4所述的在人工湿地实现短程硝化反硝化的方法，其特征在于:分别在 距I池底部20~30cm处、距II池底部15~25cm处分别设置基质采样口。6. 根据权利要求5所述的在人工湿地实现短程硝化反硝化的方法，其特征在于:所述基 质采样口的孔径为10~20mm。7. 根据权利要求1~6任意一项所述的在人工湿地实现短程硝化反硝化的方法，其特征 在于:所述I池中的填充层高于II池的填充层至少l〇cm。8. -种采用如权利要求1~7任意一项所述的在人工湿地实现短程硝化反硝化的方法的 装置，包括I池、II池、储水池和曝气栗，所述I池的底部和II池的底部相连，所述II池的上部 与储水池连接，所述储水池的出水管经曝气栗与I池的上部连接;在所述I池的下层和上层 设有I池体积10%~15%左右、粒径为1~20mm的石灰石；I池的中间层填充有活性污泥与小于10 目的沙子按照25%~30%的质量比例混匀后的混合物，填充体积为I池容积的70~80%，形成石 灰石-沙子-石灰石级配方式的人工湿地系统；II池内采用同样的方法进行填充;所述I池高 于II池，水由I池的底部流向II池。
【专利摘要】本发明提供了一种在人工湿地实现短程硝化反硝化的方法，包括以下步骤：设置具有I池和II池的人工湿地系统；在所述I池的下层和上层分别填入石灰石；将活性污泥与沙子混匀后，填充到I池的中间层，形成石灰石-沙子-石灰石级配方式的人工湿地系统；II池内采用同样的方法进行填充；根据系统进水的NH4+-N的浓度，调节有机碳的含量以形成C/N比4:1~8:1的进水水质；对储水池进行曝气，使其水体溶解氧浓度达到9mg/L，水力停留时间为2.5天。采用本发明的技术方案，通过对人工湿地内部溶解氧和碱度的控制，简单便捷地在人工湿地实现了短程硝化反硝化，提高了对污水总氮的去除率。
【IPC分类】C02F9/14
【公开号】CN105541040
【申请号】CN201610046513
【发明人】付贵萍, 庾添玉, 宁凯乐
【申请人】深圳大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月22日