一种利用人工湿地堵塞物强化脱氮的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用人工湿地堵塞物提高脱氮效率的方法，其包括以下步骤：回收人工湿地的堵塞物；准备老化枯萎的植物，并烘干；将所述的人工湿地的堵塞物与老化枯萎的植物混合，利用强碱液预处理后进行厌氧发酵，回收上清发酵液，测定其COD

Method for strengthening nitrogen removal by utilizing clogging of Constructed Wetland

The invention discloses a method using artificial wetland blockage method to improve nitrogen removal efficiency, which comprises the following steps: blockage recovery of artificial wetland; prepare aging dried plants, and drying; stemming the artificial wetland is mixed with aging dried plants, using alkali solution after pretreatment for anaerobic fermentation the supernatant of fermentation, recovery, determination of its COD

【技术实现步骤摘要】
一种利用人工湿地堵塞物强化脱氮的方法
本专利技术属于污水处理
，尤其涉及一种利用人工湿地堵塞物强化脱氮的方法。
技术介绍
人工湿地作为一种污水资源化生态工程技术，其运行成本低、维护简单、兼具污水净化功能和景观生态效益，净化高氮污水时兼具经济上及效果上的双重优势。但从工程实践来看，人工湿地在长时间运行的过程中，受制于其污染耐受能力和设计不当或管理不善等问题，极易出现堵塞现象，人工湿地堵塞后，进入湿地的污水不能与填料充分的接触，与微生物、植物接触时间也大大缩短，从而导致脱氮效率降低。人工湿地中氮主要依赖微生物的生理生化反应去除，反硝化作用是人工湿地脱氮的最后一步，该过程是在无氧或低氧条件下，通过微生物的作用以硝态氮和亚硝态氮为电子受体，以水体中的有机碳为电子供体，将硝态氮和亚硝态氮还原为氮气排出系统。故有机碳源作为反硝化作用的底物是必不可少的，而目前我国污水普遍属于低碳高氮类水质，碳源不足会直接限制脱氮效果。因此如何降低成本地外加碳源来提高人工湿地脱氮效率、如何处置人工湿地堵塞物提高人工湿地运行寿命已成为当前国内外研究的热点和难点问题。国内外学者针对人工湿地处理低碳源污水时脱氮效果不佳这一问题，多采用在进水中投加葡萄糖、乙醇、甲醇等液态有机碳或植物碳源的方法，总的来说，反硝化效果均得到了一定的提高，但采用化学药品或成本过高，或具有毒性，而采用植被制备碳源所需时间普遍在5-7天，制备周期长、产量低，均存在缺陷。而近年来对人工湿地堵塞物的研究也多聚焦在对堵塞物成分的分析以及利用化学、物理或生物的方法等措施缓解堵塞等方面，工程量大，成本高，同时缺少对堵塞物处置和再利用的方法，有悖于人工湿地技术节能环保的基本特征。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术公开了一种利用人工湿地堵塞物强化脱氮的方法，能够低成本解决堵塞物处置和资源利用的问题，同时显著提高人工湿地处理低碳污水的脱氮效率，是一种高效多功能的人工湿地堵塞物处理和再利用方法。对此，本专利技术采用的技术方案为：一种利用人工湿地堵塞物强化脱氮的方法，其包括以下步骤：步骤S1：回收人工湿地的堵塞物；步骤S2：准备老化枯萎的植物，并烘干；步骤S3：将步骤S1所述的人工湿地的堵塞物与步骤S2中的老化枯萎的植物混合，利用强碱液预处理至pH为10～14后进行厌氧发酵，回收上清发酵液，测定其CODCr含量及其总氮含量；步骤S4：将发酵液作为碳源，根据发酵液和污水中氮含量来确定发酵液的添加量，按照发酵液的CODCr与N的比例为4～8加入人工湿地的进水中，进行人工湿地的脱氮处理。采用此技术方案，在实现对人工湿地堵塞物资源回收利用的同时提高反硝化脱氮效率的方法。基于堵塞物中含有大量可利用的有机物，本方法采用发酵法促进堵塞物中总有机物向溶解性有机物释放，来获得具有高产量的有机物和低含量氮的新型碳源，从而降低二次污染的风险。作为本专利技术的进一步改进，步骤S3中，发酵条件如下：发酵体系中，人工湿地堵塞物与水质量的固液比范围在5～10，投入的老化枯萎的植物与水的固液比为1:35～45；加入碱液调节pH至10～14，于20～28℃下进行搅拌、密封反应，搅拌转速为120～150rpm/min，连续发酵3～5天后回收上清发酵液。作为本专利技术的进一步改进，所述人工湿地堵塞物与水质量的固液比范围在7～9。作为本专利技术的进一步改进，投入的老化枯萎的植物与水的固液比为1:40。作为本专利技术的进一步改进，加入碱液调节pH至12。作为本专利技术的进一步改进，步骤S1中，于人工湿地停床轮休期挖取堵塞物，去除石头、植物残体的大颗粒杂质之后置于阴凉处保存。作为本专利技术的进一步改进，步骤S2中，所述老化枯萎的植物为人工湿地轮休期收割湿地老化枯萎的植物。作为本专利技术的进一步改进，将老化枯萎的植物按照1～3cm剪成段，于50～65℃烘干待用。作为本专利技术的进一步改进，所述利用人工湿地堵塞物强化脱氮的方法包括以下步骤：(1)人工湿地堵塞物的回收：于人工湿地停床轮休期挖取堵塞物，去除石头、植物残体等大颗粒杂质之后，置于阴凉处保存。(2)人工湿地植物收割：于人工湿地轮休期收割湿地老化枯萎的植物，将回收的湿地植物剪成1～3cm小段，50～65℃烘干。(3)将回收后的人工湿地堵塞物和植物按比例置于三角瓶等发酵反应器中，利用强碱液预处理进行厌氧发酵，其发酵条件如下：发酵体系中人工湿地堵塞物与水质量的固液比范围在5～10，投入的湿地植物与水的比例为1:40。加入NaOH调节pH至12，密封反应器，于20～28℃，120～150rpm/min转速，连续发酵3～5天，回收上清发酵液作为碳源，测定其CODCr含量以及总氮含量。(4)将发酵液按照CODCr/N的比例为4～8加入人工湿地进水中，可提高人工湿地脱氮效率，并对废弃的堵塞物及湿地植物进行资源回收利用。本专利技术提供了一种简单易得的在人工湿地中利用废弃物堵塞物和湿地植物提取有机碳源并提高其脱氮效率的方法，可大幅度提高碳源的制备量，缩短碳源的制备时间至3-4天，同时也有利于提高人工湿地反硝化效率。其碳源制备材料——堵塞物和植物皆属于人工湿地中的废弃物，免费易得，在解决人工湿地废弃物处置和再利用的同时，又能有效地防止废弃物的存在造成人工湿地堵塞的问题，从而达到延长人工湿地运行寿命的作用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：第一，本专利技术利用的堵塞物发酵可在短时间内，高效地获得大量可被反硝化细菌利用的有机碳源，其发酵附加产物氮含量也偏低，不会造成系统的二次污染。第二，本专利技术操作简单，不需要严格的厌氧条件，但可大幅度提高反硝化效率，从而提高人工湿地总氮的去除效果。第三，本专利技术所用的发酵材料均属于人工湿地天然的废弃物，能够通过资源回收再利用实现人工湿地废弃物的减量处理，其堵塞物的减量效果明显，平均堵塞物的减量率大于40％。附图说明图1是本专利技术实施例的堵塞物单独发酵三天前后产生的碳源和氮源含量。图2是本专利技术实施例的堵塞物和植物联合发酵三天前后产生的碳源和氮源含量。具体实施方式下面对本专利技术的较优的实施例作进一步的详细说明。实施例1单独堵塞物的碳源制备：从人工湿地系统内挖取堵塞物测得含水率为63％，去除大颗粒杂质后称取165g于2L三角瓶中，加入1.5L的水，用10M氢氧化钠调pH至12，取保鲜膜密封瓶口，于摇床28℃，120rpm/min，连续发酵三天，其有机碳源和总氮的释放量见图1，结果表明在第三天起可获得CODCr含量为1600mg/L，TN含量为6mg/L以下的高碳低氮类碳源。堵塞物+植物的碳源制备：从人工湿地系统内收割梭鱼草，用剪刀剪至2cm左右的小段，烘干水分，按照比例加入梭鱼草37.5g，堵塞物165g后，添加1.5L的水，用10M氢氧化钠调pH至12，取保鲜膜密封瓶口，于摇床28℃，120rpm/min，连续发酵三天，其有机碳源和总氮的释放量见图2，结果表明在联合植物的作用下，可大幅度提高堵塞物的碳源释放量至CODCr含量为6000mg/L，同时降低TN含量至1.5mg/L。反硝化实验验证碳源对脱氮的效果：取人工湿地下层的基质10g于50ml三角瓶中，往三角瓶中加入40ml人工污水，其污水中仅含总氮由硝酸盐配置而成，含量为15mg/L，各自添加一定量的不同发酵液作为碳源，调节CODCr/TN为6，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用人工湿地堵塞物强化脱氮的方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤S1：回收人工湿地的堵塞物；步骤S2：准备老化枯萎的植物，并烘干；步骤S3：将步骤S1所述的人工湿地的堵塞物与步骤S2中的老化枯萎的植物混合，利用强碱液预处理至pH为10~14后进行厌氧发酵，回收上清发酵液，测定其COD

【技术特征摘要】
1.一种利用人工湿地堵塞物强化脱氮的方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤S1：回收人工湿地的堵塞物；步骤S2：准备老化枯萎的植物，并烘干；步骤S3：将步骤S1所述的人工湿地的堵塞物与步骤S2中的老化枯萎的植物混合，利用强碱液预处理至pH为10~14后进行厌氧发酵，回收上清发酵液，测定其CODCr含量及其总氮含量；步骤S4：将发酵液作为碳源，根据发酵液和污水中氮含量来确定发酵液的添加量，按照发酵液的CODCr与N的比例为4~8加入人工湿地的进水中，进行人工湿地的脱氮处理。2.根据权利要求1所述的利用人工湿地堵塞物强化脱氮的方法，其特征在于：步骤S3中，发酵条件如下：发酵体系中，人工湿地堵塞物与水质量的固液比范围在5~10，投入的老化枯萎的植物与水质量的固液比为1:35~45；加入碱液调节pH至10~14，于20~28℃下进行搅拌、密封反应，搅拌转速为120~150rpm/min，连续...

【专利技术属性】
技术研发人员：付贵萍，庾添玉，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44