[發明專利]一種改良的利用濕地收割蘆竹強化人工濕地去除氨氮的方法

有效

• 申請號: 201310218595.3
• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號: CN103253774A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 黃磊;高旭;杜剛;魯言言;常寶軍;郭勁松
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;B01J20/20;C02F101/16
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

技術領域

本發明屬于水處理領域，具體地說，它涉及一種改良的利用濕地收割蘆竹強化人工濕地去除氨氮的方法。

?

背景技術

人工濕地是根據天然濕地凈化污水的原理，以自然濕地工藝為主體，聯合基質、微生物和植物作用，構建出的一種具有投資省、管理簡單、運行費用低廉等優點的生態修復系統。經過近40年的發展，人工濕地作為一種極具潛力的污水脫氮技術，得到國內外的廣泛應用。

傳統人工濕地多采用自流進水方式，濕地中的溶解氧主要來自水面與空氣的接觸以及植物根系泌氧作用。由于根系泌氧能力和氣液面氧擴散較弱，濕地床體內部，特別是床體內的非根際區，溶解氧濃度偏低，甚至處于缺氧狀態，從而硝化細菌的生長繁殖和硝化反應的發生受到限制，氨氮的去除效果較差，進而影響濕地的脫氮能力。因此，對于提高人工濕地脫氮效果來說，改善濕地內的溶解氧狀態是十分必要的。

在人工濕地系統的去污機制中，水生植物發揮著重要的作用，表現為水質凈化效果好、能耗低、簡單易行、經濟效益高。但是就目前而言，收割后的濕地植物處置問題是制約濕地可持續發展的瓶頸因素，長期以來，濕地收割植物多數被直接還田或者焚燒，對環境造成污染，同時也造成資源浪費。現有濕地中，濕地植物以蘆竹居多。

人工濕地中植物產量大、來源廣泛且價格低廉，若能將收割后的植物秸稈進行炭化并施加至人工濕地作為濕地填料，能夠增強保水性能，提高孔隙度和通氣性，促進濕地植物和微生物對污染物的去除作用，緩解濕地基質的吸附壓力，延長其飽和期限，還能實現資源回收，解決收割后植物的處理問題。

?

發明內容

針對傳統人工濕地脫氮效果差、溶解氧水平低，以及收割后濕地植物的處置問題，本發明提供了一種利用濕地收割蘆竹強化人工濕地去除氨氮的方法。本方法增強了對污水中NH₄⁺-N的去除效果，且無二次污染，還能有效降低傳統人工濕地建造和運行費用，具有水處理效果穩定、可緩沖對水力和污染負荷的沖擊等特點。

本發明實現上述目的的技術解決方案如下：

一種改良的利用濕地收割蘆竹強化人工濕地去除氨氮的方法，本濕地類型為潛流型或表面流人工濕地，包括池體、進出水系統、裝填在池體內的濕地基質以及種植于基質上的濕地植物蘆竹，所述蘆竹在收割季收割后炭化處理得到蘆竹生物質炭材料，然后將蘆竹生物質炭材料作為濕地基質回填到池體內；所述濕地基質分為三層結構，自下而上依次為底層、中間層和表層，底層與表層為碎石，中間層即為蘆竹生物質炭材料，所述蘆竹生物質炭材料為濕地基質總體積的30～50%；

其中蘆竹炭化處理得到蘆竹生物質炭材料的過程為：

（1）原料制備：將收割后的蘆竹秸稈洗凈，切短至4~5cm，烘干備用；

（2）蘆竹秸稈預處理：將第（1）步得到的蘆竹秸稈加入溫和堿反應液中浸泡預處理，溫和堿反應液為NaOH和H₂O₂組成的混合水溶液，其中NaOH質量分數為0.25～2%，H₂O₂質量分數為0.14～1.01?%，余量為水；預處理參數為：溫度40～80℃，固液比（g/mL）1:30～1:10，處理時間4h～32h，將經預處理后的蘆竹秸稈用水洗至中性后烘干備用；

（3）將第（2）步預處理后的蘆竹秸稈在氮氣氛圍下絕氧熱解制得蘆竹生物炭，其中熱解溫度為400~800℃，熱解時間為1.5~2.5h；

（4）將第（3）步制備的蘆竹生物炭放入粉碎機中破碎，過篩，取80~40目的蘆竹生物炭作為吸附材料，用去離子水洗滌以使蘆竹生物炭的pH值降低至7.5~8，之后放入烘箱中烘干即制備得到所述的蘆竹生物質炭材料。

所述第（2）步蘆竹秸稈預處理時，溫和堿反應液中NaOH質量分數優選1-1.5%，H₂0₂質量分數優選0.3-0.6%；預處理溫度優選55-70℃，固液比（g/ml）優選1:15-25，預處理時間優選15-28h。

所述底層厚度為8～9cm，中間層厚度為6～14cm，表層厚度為4～5cm，底層與表層的碎石粒徑為1～2cm。

所述池體為圓柱形，其直徑為15～25cm，高度為20～30cm，濕地基質總高度比池體上沿低2-3cm，水位高度與濕地基質平齊；池體側壁頂部設置進水管，底部設置排水管，進水管和排水管管內徑為2～5cm。

相比現有技術，本發明具有以下有益效果：