专利名称：一种调配进水碳污染物负荷浓度以促进生活污水处理效率的方法
技术领域：
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种调配垂直潜流式人工湿地进水碳污染物负荷浓度以促进生活污水处理效率的方法。
背景技术：
人工湿地是一种包含土壤、填料、植被和微生物的生态工程系统，其利用自然的净化能力来处理污水，具有投资少、能耗低、管理简便、过程稳定、处理效果好、无二次污染等优点，已逐渐被世界许多国家所接受，并广泛应用于生活污水的处理。人工湿地仿造自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的净化。根据人工湿地的流态，其可分为地表漫流湿地、地下潜流湿地和垂直流人工湿地三种地表漫流湿地采用表土覆盖而有自由表面水流，因会散发臭味和易引起蚊蝇滋生等环境卫生问题；地下潜流湿地采用砾石填料，水在亚表层下以潜流的方式水平推流前进，因而在其表面不会散发臭味和有环境卫生问题，目前应用最多；垂直流人工湿地由于具有高的净化效率和相对较小的土地需求等优点而变得越来越普遍。地下潜流湿地和垂直流人工湿地可以组合为垂直潜流式人工湿地，其集地下潜流和垂直流两种湿地的优点于一身充分利用填料表面及植物根系上生物膜及表层土和填料截留作用处理；水流在地表下流动，保湿性较好；对有机物和重金属去除效果好；受季节影响小；不易堵塞。但垂直潜流式人工湿地对于不同碳污染物负荷的生活污水的处理效率和机理上所存在的差异还未受到深入关注。生活污水的碳污染物负荷浓度是影响湿地系统内部碳氮磷循环的主要指标之一，其关乎到了湿地生态系统功能的变异性，是确定污水碳氮磷平衡特征的一个重要参数。湿地生态系统的碳污染物负荷浓度性质会直接影响到湿地中微生物种群的结构，其若比例失调就很有可能会导致部分细菌变性、解体，从而影响污水的处理效率。另外，不同湿地植物和同种植物在不同环境条件下，不同生长时期对污水中污染物的负荷比例的需求量也是不同的。植物对污染物吸收量及比例的需求变化，更会间接影响其在不同季节对污水的处理效率。所以，当人工湿地进水碳污染物符合浓度达到或者接近最优值时，垂直潜流式人工湿地中反硝化脱氮和聚磷菌除磷的性能都会增强，其对于有机物的去除能力也会提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简便易行、经济效益好的调配垂直潜流式人工湿地进水碳污染物负荷浓度以促进生活污水处理效率的方法。本发明提供的调配进水碳污染物负荷浓度以促进生活污水处理效率的方法，具体步骤如下
(1)采用人工合成的生活污水，调控出高、中、低三种生活污水碳污染物负荷浓度；
(2)测试垂直潜流式人工湿地对于所调控出的高中低三种碳污染物负荷浓度的人工合成的生活污水的TOC、TN和TP的处理效率；
(3)综合考虑TOC、TN和TP污染物的处理效率，选择出最优的进水碳污染物负荷浓度；
(4)测试实际所需要处理的生活污水的碳污染物负荷浓度，然后向生活污水中加入适量的工业废水，以调节生活污水的碳污染物负荷浓度达到先前所确定的最优值。本方法中，其所采用的人工合成的生活污水是按照经济合作与发展组织(0E⑶，Organisation for Economic Co-operation and Development)在 1996年所制订的关于好氧污水处理方法中化学物质模拟测试的指导方针(Guidelines for Testing of ChemicalsSimulation Tests-Aerobic Sewage Treatment, Technical Report)来配制的。
本方法中，所述调控出高、中、低三种碳污染物负荷浓度的生活污水的方法是固定湿地中进水的氮和磷污染物负荷浓度，而改变碳污染物负荷浓度。所述调控出高、中、低三种生活污水碳污染物负荷浓度分别是碳氮比例10 :1、5:1和2. 5:1。本方法中，测试垂直潜流式人工湿地对生活污水的TOC、TN和TP的处理效率的实验历时是连续的一个湿地植物生长周期，既12个月。本发明的优点在于
(I)测试垂直潜流式人工湿地对生活污水的T0C、TN和TP的处理效率的实验历时是连续的一个湿地植物生长周期12个月，这样可以避免季节环境因素变化对人工湿地污水处理效率产生影响。(2)综合考虑T0C、TN和TP污染物的处理效率后所选择出最优的进水碳污染物负荷浓度不是一个固定值，湿地进水指标只要接近这个最优值就可以取得较好的生活污水处
理效率。(3)采用向生活污水中加入适量的工业废水的方法来调节生活污水的碳污染物负荷浓度可以提高本方法的经济效益，即避免了添加甲醇或者尿素而增加原料成本，又在一定程度上处理了一定量的工业废水。
图I不同碳污染物负荷浓度条件下TOC的处理效率。图2不同碳污染物负荷浓度条件下TN的处理效率。图3不同碳污染物负荷浓度条件下TP的处理效率。图4调节生活污水的碳污染物负荷浓度后的污染物处理效率。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明进行详细的说明。
实施例一种调配垂直潜流式人工湿地进水碳污染物负荷浓度以促进生活污水处理效率的方法。欲修建一个处理某工业企业职工生活园区的生活污水的垂直潜流式人工湿地，湿地面积规划处理量为50吨/天。首先，采用人工合成的生活污水调控出高、中、低三种碳污染物负荷浓度；其次测试垂直潜流式人工湿地对于所调控出的高中低三种碳污染物负荷浓度的TOC、TN和TP的处理效率；然后选择出最优的进水碳污染物负荷浓度；最后向生活污水中加入适量的化工工业废水，以调节生活污水的碳污染物负荷浓度达到先前所确定的最优值。以下为具体的步骤 人工湿地填料层底部布置为20 cm厚度的砾石(颗粒名义平均粒径为1.45 cm)，上部布置为45 cm厚的炉渣(颗粒名义平均粒径为I. 75 cm)，炉渣使用前用5%次氯酸钠溶液洗涤数次，以去除其碱性。每个湿地都种上12株高度为14±5 cm的千屈菜Uythrum,然后用自来水灌水一个月，随后继续用自来水冲洗人工湿地，直至出水中不含有可以检测到的任何污染物指标。所有的人工湿地都是通过高位水箱进行重力配水，人工湿地自身则通过直径5cm的聚氯乙烯塑料管(其上有等距离的2. 5mm直径的小孔)来配水到湿地表面。不同季节中，人工湿地的温度变化范围是5. 9至39. 9 °C，平均温度是16. 8°e，湿地每周进水5天，停水2天。人工合成的生活污水的配方是400、200或者100 g m 3的葡萄糖；80 g m 3 尿素；15 g m 3 NaH2PO4 ；1. 5 g m 3 KH2PO4 ；4 g m 3 CaCl2 和 2 gm 3 MgS04。调控出高、中、低三种生活污水碳污染物负荷浓度分别是碳氮比例10 :1、5:1和2. 5: I。垂直潜流式人工湿地对TOC、TN和TP的处理效率分别在高碳污染物负荷浓度、中碳污染物负荷浓度和中碳污染物负荷浓度下得到最大值(图广3)。综合考虑以上三种污染物的处理效率，选择出最优的进水碳污染物负荷浓度为中碳污染物负荷浓度碳氮比例5:1。测试实际所需要处理的生活污水的碳污染物负荷浓度为碳氮比例7. 4:1，所以向生活污水中添加适量的化工工业废水使得所需要处理的生活污水达到碳污染物负荷浓度碳氮比例5:1。最后如图4所示，经过调配进水碳污染物负荷浓度的垂直潜流式人工湿地的污染物处理效果良好，其TOC、TN和TP的最高处理效率分别为94. 42 ±2. 05%, 92. 48 ±4. 12%和90. 65 ±3. 54%ο
权利要求
1.一种调配进水碳污染物负荷浓度以促进生活污水处理效率的方法，其特征在于具体步骤为 (1)采用人工合成的生活污水，调控出高、中、低三种生活污水碳污染物负荷浓度； (2)测试垂直潜流式人工湿地对于所调控出的高、中、低三种碳污染物负荷浓度的人工合成的生活污水的TOC、TN和TP的处理效率； (3)综合考虑TOC、TN和TP污染物的处理效率，选择出最优的进水碳污染物负荷浓度； (4)测试实际所需要处理的生活污水的碳污染物负荷浓度，然后向生活污水中加入适量的工业废水，以调节生活污水的碳污染物负荷浓度达到先前所确定的最优值。
2.根据权利要求I所述的调配进水碳污染物负荷浓度以促进生活污水处理效率的方法，其特征在于，所述调控出高、中、低三种碳污染物负荷浓度的生活污水的方法是固定湿地中进水的氮和磷污染物负荷浓度，而改变碳污染物负荷浓度。
3.根据权利要求2所述的调配进水碳污染物负荷浓度以促进生活污水处理效率的方法，其特征在于，所述调控出高、中、低三种生活污水碳污染物负荷浓度分别是碳氮比例10 1,5:1 和 2. 5:1。
4.根据权利要求I所述的调配人工湿地进水碳污染物负荷浓度以促进生活污水处理效率的方法，其特征在于，测试垂直潜流式人工湿地对生活污水的TOC、TN和TP的处理效率的实验历时是连续的一个湿地植物生长周期，即12个月。
全文摘要
本发明属于环境工程技术领域，具体为一种调配进水碳污染物负荷浓度以促进生活污水处理效率的方法。本发明包括采用人工合成的生活污水，通过改变碳污染物负荷浓度以调控出高、中、低三种生活污水碳污染物负荷浓度；研究垂直潜流式人工湿地在三种生活污水碳污染物负荷浓度中的总有机碳、总氮和总磷的处理效率；选择出最优的进水碳污染物负荷浓度；测试实际所需要处理的生活污水的碳污染物负荷浓度，然后采用向生活污水中添加适量工业废水，使得生活污水达到先前所确定的最优的进水碳污染物负荷浓度。本发明方法可以促进垂直潜流式人工湿地处理生活污水的效果，且具有简单易行、操作方便和经济效益好的优点。
文档编号C02F3/32GK102936059SQ201210439449
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月7日 优先权日2012年11月7日
发明者郑正, 颜诚, 赵永军, 罗兴章, 张丽 申请人:复旦大学