[发明专利]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

说明书

技术领域

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

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。

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。

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

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秆，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。

本发明的另一个目的是提供实现所述方法的系统。

本发明还有一个目的是提供所述方法或系统的应用。

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：

S1.将植物材料用浸泡液浸泡水解得到水解液；

S2.将S1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，S1所述植物材料为废弃的农作物或者湿地植物秸秆；

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_Cr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COD_Cr的浓度C，根据人工湿地每天进水量V₁及进水COD_Cr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+C₁·V₁）：（C₂·V₁）。

S2所述投加是投加至人工湿地中层。

优选地，S1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秆，释碳能力强，来源广泛，廉价易得且为二次利用。

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。