利用水生植物提高碳氮失衡尾水湿地总氮去除率的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用水生植物提高碳氮失衡尾水湿地总氮去除率的方法，包括一级过滤槽1，稳定池，表面流湿地，立体式湿地，中央控制系统，固体燃烧发电站；尾水依次经过上述部分，即可完成生物法处理，同时，本申请提供了一种主动式，不完全依靠自然环境的利用水生植物提高碳氮失衡尾水湿地总氮去除率的方法，能够在尾水的营养变化时，水生植物都能更好适应环境，处理好尾水，同时，工程简单，改造容易，成本低的尾水治理方法。低的尾水治理方法。低的尾水治理方法。

【技术实现步骤摘要】
利用水生植物提高碳氮失衡尾水湿地总氮去除率的方法


[0001]本专利技术涉及尾水生物处理领域
，具体为一种利用水生植物提高碳氮失衡尾水湿地总氮去除率的方法及系统。

技术介绍

[0002]作为21世纪，环境成为越来越被国家和人们关注的对象，人们都希望一个好的环境。但是，另外一方面，在工业、农业和其他生活水在经过简单的处理后，即尾水，有时虽然达到了国家排放标准，但是水中的营养化程度依然很高，这样直接排入湖中或河流会导致湖水营养化，导致赤潮、水葫芦的猛长，进而影响湖畔生态。
[0003]另外一方面，人工湿地(Constructed Wetlands)是一种由人工建造和监督控制、与沼泽地类似的处理系统，它利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化。人工湿地属于一种生态治理污水的方法，可作为传统污水处理技术的一种有效替代方案，这对于节省资金、保护水环境以及进行有效的生态恢复具有十分重要的现实意义，也越来越受到世界各国的重视和关注。人工湿地根据水流的形式可建成自由表面流湿地、潜流湿地和垂直流湿地。其中潜流湿地可充分利用填料表面及植物根系上生物膜的作用处理污水，处理效果较好，且卫生条件较好，一般被广泛采用。从现有人工湿地运行效果来看，处理低碳氮比(简写为：C/N)污水还存在一些不足之处：1、碳源不足导致微生物脱氮效果较差；2、季节适应性差，低温条件下处理效果较差；3、填料对磷的吸附容量较低，人工湿地经过长期运行以后，容易达到吸附饱和、堵塞填料区，导致处理效率下降。
[0004]专利CN106830343A公开了一种利用水生植物提高碳氮失衡尾水湿地总氮去除率的方法，本专利技术是一种利用水生植物提高碳氮失衡尾水湿地总氮去除率的方法，构建一个复合处理系统，包括稳定塘-表面流湿地-生态输水渠-水平潜流湿地四个子系统，各子系统间通过工艺依次串联。优点：1)降低水生植物群落中不同物种间的竞争，提高水生植物群落的稳定性，避免水生植物残体集中分解形成二次污染；2)降低人才成本，分解的有机质可为湿地反硝化提供碳源，提高氮去除率；3)可使不同子系统及子系统内部的不同区域厌氧和好氧环境交替出现，平衡硝化与反硝化作用，提高总氮去除率；4)减轻湿地净化工程普遍存在的冬季净化能力不足，缓解尾水湿地存在的夏季碳源不足5)实现了提供高效、持续、稳定碳源的目的。
[0005]专利CN102923861A公开一种利用矿物处理低碳氮比污水的人工湿地，它包括进水管、进水区、出水区和出水管，所述的进水管与进水区连接；所述的出水管与出水区连接；还包括配水区、土壤层和填料区，所述的进水区、配水区、填料区和出水区依次相连；所述的进水区填充有石灰石；所述的填料区内部填充有黄铁矿和石灰石；所述的填料区的上部为土壤层。该专利技术具备以下优点：1.本专利技术一种利用矿物处理低碳氮比污水的人工湿地，利用黄铁矿和石灰石作为填料区的生物滤池填料，其中黄铁矿(FeS2)是自然界资源很丰富的一种硫化物矿物，可以为脱氮硫杆菌提供硫源，通过硫自养反硝化脱氮，从而脱氮不依赖有机物，黄铁矿硫自养反硝化产物及黄铁矿本身对磷都有很好的去除效果，该除磷效果可以长
期保持，从而避免了常规填料容易达到磷吸附饱和的缺点；黄铁矿和石灰石的合理搭配，更加适合脱氮硫杆菌的繁殖与生长，在植物、生物和填料的三重作用下实现净化水体的目的，实现同步脱氮除磷的基础上，还能清除水中的COD，本专利技术的人工湿地作为一种生态治理污水的方法，其适用范围广泛；2.本专利技术采用矿物人工湿地对低C/N污水进行处理，具有处理效率高、运行稳定、投资运行费用低、管理方便、美观实用等优点，利用黄铁矿作为填料进行脱氮除磷，实现了矿物的资源化利用，具有较好的发展前景，适合推广使用；3.本专利技术进水区铺设0.5m厚、粒径5-20mm的石灰石，能够截留大分子悬浮物，避免湿地在长期运行后填料区的堵塞；4.本专利技术填料区的上部为土壤层，土壤层种植有水生植物，这样一方面水生植物能吸收氮、磷元素，净化一部分水质，另一方面也能美化环境；5.本专利技术出水管有2-5个，可以调节水位高度，改变填料淹没深度，从而调节好氧区和缺氧区的范围，提高脱氮效率；6.本专利技术填料区内部还包括反冲洗管，可在湿地运行后期发生堵塞时进行反冲洗，以改善湿地堵塞问题；7.本专利技术填料区内部填充的黄铁矿和石灰石体积比例为1-5∶1，黄铁矿和石灰石其粒径为5-20mm，这个参数的设置能够高效的实现同步脱氮除磷，而且有利于芦苇的生长，不易造成填料区的堵塞，但是只能依靠天然资源，无法进行人工主动干预。
[0006]专利CN103979736A公开一种低污染水脱氮的人工湿地装置及其处理方法，低污染水脱氮的人工湿地装置包括恒流泵、进水区、主体反应区和出水区；低污染水通过恒流泵泵入进水区；所述进水区设置有进水孔和进水阀；所述出水区设置有出水孔和出水阀；所述主体反应区内设置有垂直向上层级的填料区；所述填料区的上方种植有四季常绿水生植物；所述主体反应区内设置有脱氮微生物菌液和营养液；本专利技术充分强化人工湿地在脱氮处理方面，植物、基质和微生物三方面的作用，通过筛选稳定湿地中脱氮优势菌种制得脱氮微生物菌液，再将其用于人工湿地装置中，与优选的冬季常绿的水生植物配合，达到强化人工湿地处理低污染水脱氮效率以及保持其在秋冬季节稳定性的目的。该专利具备以下优点：(1)植物选自挺水植物加沉水植物的组合，增加植物多样性和层次性，挑选冬季常绿、脱氮效果稳定的种类，避免秋冬季节植物衰亡，以加强寒冷季节脱氮效果。(2)能适时监控人工湿地运行的各种物理化学和生物因素，包括温度、光照、pH和氧化还原电位ORP、水体和填料中溶解氧、氮磷浓度、微生物量等，可对人工湿地内各种环境因素进行实时监测和控制，可优化各控制因素保证高效运行。在脱氮微生物方面，筛选、驯化天然稳定人工湿地中参与氮循环的微生物，再将获得的高效脱氮微生物菌液添加到本人工湿地装置内，以配置的专用营养液培养，这样提高了装置内脱氮微生物的数量和活性。(3)本人工湿地装置，采用了挺水植物-沉水植物-高效脱氮微生物的共生体系，再辅以填料的优选和层级配置，采用脱氮效果好的湿地填料进行层级配置，强化基质在脱氮方面的重要性。可充分发挥植物、填料和微生物在人工湿地脱氮方面的作用，同时能保证低温时节人工湿地装置较高的脱氮效率；人工湿地装置在冬季对低污染水的处理效果好且稳定性高。(4)可以采用连续运行和间歇运行相结合的方式。连续运行能分别实现上、下行方式，能通过流量精确控制水利停留时间，处理后的出水优于地表V类水标准。
[0007]可见，目前，利用水生植物提高碳氮失衡尾水湿地总氮去除的技术方案中，存在如下技术缺陷；
[0008]1.目前主要是利用冷季型植物和暖季型植物交替种植的模式，但是，由于冷季型植物主要生活在冬季等较冷的时节，而冬季等较冷的季节由于温度低，阳光时长相对较短，
因此，植物的光合作用等新陈代谢较慢，因此目前对冷季型植物的种植面积普遍比暖季型植物大，如上述专利提及的面积比2∶1，以满足全年都能比较稳定的处理尾水，但这必然导致夏天浪费湿地面积，而冬季又比较抓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用水生植物提高碳氮失衡尾水湿地总氮去除率的方法，包括一级过滤槽1，稳定池，表面流湿地，立体式湿地，中央控制系统，固体燃烧发电站；所述尾水依次经过上述部分即可完成提高总氮去除率；其中，所述一级过滤槽1内填充有填料，从上到下的填充层依次为：第一层；鹅卵石，第二层：沸石或页岩淘粒，第三层为细沙；步骤S1，待处理的尾水流经过一级滤槽，并在过滤槽出水端设置有回水管和水质传感器一，所述水质传感器一和所述中央控制系统通信连接；所述出水端的水排出至稳定池，同时，通过回水管可以回流至一级过滤槽的入口；所述回水管设置有单向阀，只允许水从一级过滤槽的出口回流至入口方向，在水质传感器一检测到经过一级过滤槽过滤的水质达不到流入稳定池的要求时，打开单向阀利用主动方式或泵抽吸的自动方式实现水；步骤S2，水流经过过滤后再经过稳定池的静置后，水流的稳定和氧气含量、二氧化碳含量和水温基本稳定，然后流入表面流湿地，所述表面流湿地采用多孔砖砌成多个小方格的形式，在部分小方格中种植有暖季型植物，并在相邻的暖季型植物之间的方格中种植冷季型植物；其中，所述暖季型植物之间至少隔开一个方格，形式套种的模式，以保证一年四季表面流湿地都具备水生植物，不影响美观性；并在表面流湿地布置有水温温度计；步骤S3，所述立体式水池采用较深的水池形成的湿地，其中，在所述立体式水池的上表面种植浅水型挺水植物，浮叶植物以水葫芦为主，浮床植物以冷季型的水芹为主，植物总体覆盖度大于20％；生态输水渠水生植物群落包括沉水植物和挺水植物，其中，沉水植物包括菹草和穗花狐尾藻，挺水植物以芦苇、花叶芦竹、香蒲和水生鸢尾为主，水面水生植物盖度在30-50％；表面流湿地水生植物包括芦苇、花叶芦竹、香蒲和水生鸢尾；水平潜流湿地水生植物群落以芦苇和水生鸢尾为主；步骤S4，所述表面流湿地设置有温度传感设备，用于检测所述表面流湿地的水温，并将水温发送给所述中央控制器，所述中央控制器监控所述表面流湿地的水温，当所述水温低于该表面流湿地的水生植物的最适合温度时，所述中央控制器控制温水注入口的注入量，以保证所述表面流湿地的温度基本维持在一个适合水生植物的温度范围内；其中，所述温水来自于所述固体燃烧发电站产生的温水；步骤S5，所述固体燃烧发电站的燃烧物来自从所述表面流湿地和所述立体式水池中打捞出的水生植物；其中发电所用的水来自于经过所述立体式水池处理后并经过过滤池过滤的尾水，并收集所述固体燃烧发电站的尾气中的二氧化碳；利用所述二氧化碳通入所述表面流湿地中，补充其中的C源，降低所述水体中的碳氮比失衡，从而使得水体更适合水生植物生长。2.根据权利要求1所述的一种利用水生植物提高碳氮失衡尾水湿地总氮去除率的方法，其特征在于：所述冷季型植物和暖季型植物的种植配比为：1.3∶1-1∶1。3.根据权利要求1所述的一种利用水生植物提高碳氮失衡尾水湿地总氮去除率的方法，其特征在于：在所述水池的边缘设置有太阳能发电板，从而为所述中央控制器发电。4.根据权利要求1所述的一种利用水生植物提高碳氮失衡尾水湿地总氮去除率的方法，其特征在于：所述水生植物在表面流湿地和所述立体式水池的种植，按照将所述湿地面积划分成不同的区块，并且使不同的区别的水生植物的生长阶段不同，从而使得每个区块中的水中植物的成熟时间不同，以保证一直有水生植物成熟收割，以维持所述固体燃烧发
电站具有发电的燃料，同时，不会由于水生植物成熟过于集中导致无法处理。5.一种利用水生植物提高碳氮失衡尾水湿地总氮去除率的系统，包括一级过滤槽1，稳定池2，表面流湿地3，立体式湿地4，固体燃烧发电站...

【专利技术属性】
技术研发人员：张缘缘，邱军强，李正芳，胡多多，刘旭，卞志成，
申请(专利权)人：上海华泽环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：