一种提高低碳氮比的低污染水体脱氮效率的方法

摘要

一种提高低碳氮比的低污染水体脱氮效率的方法，是构建一个表面流人工湿地和一个水平流生态砾石床并将它们用管道串联，让低污染水从表面流人工湿地流进，从水平流生态砾石床流出。通过表面流人工湿地泥水界面处的反硝化作用提高脱氮效果；同时通过沉水植物、浮叶植物吸收部分氮磷污染物，并借助植物根系的分泌以及植物残体的腐解，提高水体中可利用有机质的含量；水平流生态砾石床形成缺氧环境并有利于反硝化菌附着生长，通过砾石、沸石混合基质的吸附、过滤、沉降等作用，降低水中氨氮、悬浮物含量，提高出水透明度；同时，表面流人工湿地进水中的有机质又可以为砾石床中的反硝化作用提供物质基础，从而整体提高系统脱氮效果。

权利要求

1.一种提高低碳氮比的低污染水体脱氮效率的方法，其特征在于，构建一个表面流人工湿地和一个水平流生态砾石床并将它们用管道串联，让低污染水从表面流人工湿地流进，从水平流生态砾石床流出；

所述表面流人工湿地的水深控制在0.3-0.6m，内种浮叶植物和沉水植物，浮叶植物和沉水植物的总体覆盖度不小于表面流人工湿地面积的40％；

所述水平流生态砾石床里面放置砾石和沸石，砾石和沸石的体积比为1:1，粒径范围5-

15cm。

2.根据权利要求1所述的提高低碳氮比的低污染水体脱氮效率的方法，其特征在于，所述浮叶植物为水葫芦，沉水植物包括菹草、苦草；水葫芦圈围种植。

3.根据权利要求1所述的提高低碳氮比的低污染水体脱氮效率的方法，其特征在于，所述表面流人工湿地的平面尺寸为20×10m，水深为0.5m。

4.根据权利要求1所述的提高低碳氮比的低污染水体脱氮效率的方法，其特征在于，所述水平流生态砾石床的平面尺寸为4×3m，深度为1.5m。

5.根据权利要求1所述的提高低碳氮比的低污染水体脱氮效率的方法，其特征在于，所述水平流生态砾石床的进水管道直径为50mm，出水管道直径为DN50。

说明书

一种提高低碳氮比的低污染水体脱氮效率的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及低碳氮比的低污染水脱氮系统，尤其涉及一种以净化污水厂尾水、农业面源、硝酸盐微污染地表水体等为代表的低C/N比的污染水体的技术方法，建立表面流人工湿地系统，通过表面流人工湿地泥水界面处的反硝化作用去除水体部分硝酸盐，同时还可以通过湿地系统中种植的水生植物根系的分泌以及植物残体的腐解，增加水体中的可利用有机物含量；在表面流人工湿地后面串联生态砾石床，砾石床内部容易形成缺氧环境并有利于反硝化菌附着生长，由于表面流人工湿地系统出水的C/N有所提高，进入砾石床后在缺氧环境下能够有效发生反硝化反应，提高脱氮效果，砾石床对水中悬浮物有很好的去除效果，能够提高出水透明度和景观效应，属于低污染水体生态处理技术领域。

背景技术

[0002] 目前，随着我国城市污水处理厂的大规模建设，每天都有大量的污水厂尾水产生；污水厂尾水的氮含量与地表水体相比，属于重污染水体，如果直接排放，会携带大量的氮负荷进入受纳水体。此外，农业面源由于有面广量大的特点，也会携带大量的硝酸盐进入湖库。所以，要控制进入湖库的氮负荷，需要对这类低污染水体进行进一步生态净化处理。而污水厂的尾水与农业面源中的主要氮形态是硝酸盐氮，这类水体的最大特点就是低碳高氮，C/N比较低，因此通过生物反硝化作用脱氮的瓶颈主要在于水体中缺乏可以利用的有机碳源。

[0003] 现在往往采用人工湿地的技术手段来处理这类低污染水，但是由于缺乏碳源，脱氮效果依然不佳；而外加碳源的手段不仅提高了运行成本，也增加了湿地堵塞的机率，而且还存在二次污染的可能性。因此，研发有效地脱除低碳氮比的低污染水体中硝酸盐的技术方法具有非常重要的现实意义。

发明内容

[0004] 本发明的目的，在于针对现有低C/N比的低污染水体脱氮效能的不足，提供一种提高低碳氮比的低污染水体脱氮效率的方法。

[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种提高低碳氮比的低污染水体脱氮效率的方法，是构建一个表面流人工湿地和一个水平流生态砾石床并将它们用管道串联，让低污染水从表面流人工湿地流进，从水平流生态砾石床流出。

[0006] 所述表面流人工湿地的水深控制在0.3-0.6m，内种浮叶植物和沉水植物，浮叶植物和沉水植物的总体覆盖度不小于表面流人工湿地面积的40％。

[0007] 所述浮叶植物为水葫芦，沉水植物包括菹草、苦草；水葫芦圈围种植。

[0008] 所述表面流人工湿地的平面尺寸为20×10m，水深为0.5m。

[0009] 所述水平流生态砾石床里面放置砾石和沸石，砾石和沸石的体积比为1∶1，粒径范围5-15cm。

[0010] 所述水平流生态砾石床的平面尺寸为4×3m，深度为1.5m。

[0011] 所述水平流生态砾石床的进水管道直径为50mm，出水管道直径为DN50。

[0012] 本发明中的表面流人工湿地可以有效地发挥人工湿地泥水界面的反硝化效能；在湿地中种植浮叶植物和沉水植物，通过植物的生长能够同化少量氮磷物质，更主要的是，可以利用水生植物根系的分泌和植物残体的腐解，提高水体中可利用有机物的含量。

[0013] 本发明中的水平流生态砾石床可以附着生长微生物。砾石床可以发挥填料的截留和吸附作用，降低进水中氨氮和悬浮物的含量；此外，砾石床与外界大气环境分隔开来，容易形成缺氧环境，通过附着在内部填料上的异养型反硝化菌的作用，充分利用表面流人工湿地出水中携带的有机物，对进水硝酸盐进行很好的反硝化脱除。从而有效地提高出水水质。

[0014] 本发明针对低污染水体低碳高氮的水质特征，结合表面流人工湿地泥水界面处的特性和生物反硝化原理，通过设置适当的水深，强化水体与底泥界面处的接触机率，利用界面处的反硝化菌、有机碳源和厌氧-好氧微环境，提高表面流人工湿地的反硝化能力，提升出水水质；另一方面在表面流人工湿地中种植水生植物，通过水生植物根系的分泌和植物残体的腐解，为水中提供可利用有机质；而后续设置的生态砾石床能够营造缺氧环境，并有利于反硝化菌附着生长，从而能够进一步发挥反硝化脱氮作用，砾石床内部放置的砾石、沸石等载体，能够发挥吸附、拦截、沉淀等功能，对进水中的氨氮、悬浮物有很好的去除效果。本方法能够有效地提高低碳高氮低污染水体的脱氮效能。

附图说明

[0015] 图1为本发明的方法采用的装置结构示意图。

具体实施方式

[0016] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

[0017] 一种提高低碳氮比的低污染水体反硝化效率的技术方法，是构建一个表面流人工湿地和一个水平流生态砾石床并将它们用管道串联，让低污染水从表面流人工湿地流进，从水平流生态砾石床流出，达到提高低碳氮比的低污染水体反硝化效率。其采用的装置结构如图1所示，图中标号，1为进水管、2为表面流人工湿地、3为浮叶植物、4为沉水植物、5为砾石床进水管道、6为砾石床配水花墙、7为砾石床砾石沸石混合基质、8为砾石床集水花墙、9为砾石床出水管、10水平流生态砾石床；实线箭头所示为水流方向。在表面流人工湿地2中，水深控制在0.3-0.6m，种植浮水植物3和沉水植物4，面积覆盖度不小于表面流湿地面积的40％；水平流生态砾石床10为矩形结构，两侧分别设置进水、出水井，用于分布和收集砾石床的进出水，砾石床中放置砾石、沸石混合基质7。

[0018] 以下为本发明的一个具体应用实施例。

[0019] 实验处理对象为某城市污水处理厂的尾水，主要污染物是硝酸盐氮、氨氮。测定进水中硝酸盐氮含量为8～12mg/L，氨氮含量2～6mg/L，COD含量23～48mg/L。

[0020] 建设了表面流人工湿地和生态砾石床组合系统，其中表面流人工湿地平面尺寸为20×10m，控制有效水深为0.5m，湿地种植沉水植物苦草、菹草，以及圈围种植浮叶植物水葫芦，水生植物面积控制在湿地面积的40-50％。同步建设一个水平流生态砾石床，平面尺寸为4×3m，深度1.5m，里面放置砾石、沸石混合基质(体积比1∶1)，粒径范围5-15cm，每天处理尾水水量约100m3。水平流生态砾石床进水管道直径50mm，处理后水用一根DN50的管道输送到受纳水体。

[0021] 系统建成后稳定半年后，监测进出水水质，砾石床出水中硝酸盐含量下降至3.2～4.8mg/L，氨氮含量0.14～0.42mg/L，COD含量18～37mg/L，透明度稳定维持在1.0～1.5m，系统的建设对于污水厂尾水的脱氮起到了良好的强化作用。