[发明专利]一种基于补碳柱的潜流人工湿地河水处理方法

说明书

本发明公开了一种基于补碳柱的潜流人工湿地河水处理方法，包括：S1、制备碳源：除去植物表面的污染物，称取当地作物，烘干至恒重后取出，在25℃条件下采用质量分数为2％的NaOH溶液中浸泡24h，制得固体碳源材料；S2、装填补碳柱：将固体碳源材料装填入补碳柱；S3、建立治理区溶质运移模型：①建立溶质运移模型；②溶质运移模拟；S4、布置补碳柱：基于溶质运移模型，在治理区内从上游至下游布置定位点，使得整个治理区内碳源运移浓度大致均等。本发明以补碳柱的形式将碳源植入人工湿地，可以降低工程难度，便于后期更换或补充碳源，通过溶质运移模型布置补碳柱，可以合理规划布局，使得环境范围内碳源运移更为均匀，提高脱氮效率。

技术领域

本发明创造属于环境治理领域，主要涉及一种基于补碳柱的潜流人工湿地河水处理方法.

背景技术

潜流湿地是一种主要的人工湿地类型。潜流湿地以亲水植物为表面绿化物，以砂石土壤为填料，让水自然渗透过滤的水质净化系统。它以无表面水、占地面积小、使用率高、维护方便为特点深受人们的喜爱.潜流湿地可以用于一般性污水处理，底部采用天然砾石或者吸附型砾石，一侧进水一侧出水，充分的孔隙率保证水的流动，中上层采用次一级粒径的天然砾石或者吸附型砾石，表层采用覆砂或覆土的形式种植亲水性表面绿化植物，在植物根系吸收和砾石吸附功能的共同作用下起到净化污水的目的.

潜流人工湿地中氮的去除机理较为复杂，是湿地植物、基质和微生物等通过物理、化学及生物协同作用的综合结果。湿地脱氮的物理和化学作用主要通过离子交换、沉淀、挥发和吸附等方式实现。沉淀方式是通过污染物中含氮固体颗粒物的重力沉淀作用，使含氮物质沉积而被去除；挥发方式是指氨气、氮气、一氧化二氮等含氮气体从湿地中挥发而被去除；吸附方式是氨氮通过基质吸附而被去除。物理和化学作用对总氮的去除效果一般在湿地运行初期较为明显，但随着湿地运行时间的推移，湿地基质的物理吸附及化学反应(络合作用)达到一定限度，对氮的去除效果逐渐降低；当基质吸附达到饱和时，在水体低氮浓度时，基质中吸附的含氮污染物可能会释放进入水体，使湿地对氮的去除效率进一步降低。微生物作用被认为是脱氮的主要途径。潜流人工湿地运行过程中，基质填料间隙及附着生长在植物根系上的微生物通过吸收水中营养物质进行生长与繁殖。通常湿地的水力停留时间较长，而湿地中由于水流流动以及湿地植物根毛的输氧与传递特性，使根系周围连续呈现好氧、缺氧及厌氧状态，从而使硝化和反硝化作用可在湿地系统中同时发生。微生物通过硝化与反硝化作用将氮以气态形式从湿地中去除，达到长效脱氮的效果。湿地不同区域硝化强度不同，其中，表层土壤硝化强度高于下层区域，反硝化强度则相反，湿地的脱氮效率会受到硝化强度和反硝化强度的影响。湿地经过长期运行后，由于基质逐渐被堵塞，其脱氮效率逐渐降低。

针对上述人工湿地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。

发明内容

本发明创造的目的就是针对上述现有技术存在的问题，提出了一种基于补碳柱的潜流人工湿地河水处理方法。本发明创造的目的是这样实现的：一种基于补碳柱的潜流人工湿地河水处理方法，包括如下步骤：

S1、制备碳源：除去植物表面的污染物，等量称取芦苇秸秆、狭叶香蒲、荷杆、荷叶，烘干至恒重后取出，在25℃条件下采用质量分数为2％的NaOH溶液中浸泡24h，制得固体碳源材料；