[發(fā)明專利]一種補碳型農(nóng)田排水溝尾水高效脫氮生態(tài)凈化池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910801510.1
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN110482700B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 錢進;何濤;王沛芳;王超;李昆;陸卞和;田鑫;何熙賢;金雯;劉寅;李一
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F101/16
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 嚴海晨

本發(fā)明涉及一種補碳型農(nóng)田排水溝尾水高效脫氮生態(tài)凈化池，其結(jié)構(gòu)包括閘門、好氧凈化池、碳源釋放池、厭氧凈化池、擋水墻。設(shè)置于農(nóng)田排水溝渠的一側(cè)，與農(nóng)田排水溝連通，分為好氧凈化池、碳源釋放池、厭氧凈化池三塊區(qū)域，生物填料框分別布設(shè)在兩個凈化池中，碳源盛載箱安置在碳源釋放池。灌區(qū)退水期，閘門關(guān)閉，將生態(tài)凈化池進水口封閉，農(nóng)田退水直接從排水溝退去，不會影響灌區(qū)退水。灌區(qū)非退水期，將閘門打開，使灌區(qū)排水溝封閉，農(nóng)田尾水流入生態(tài)凈化池，使農(nóng)田尾水中的氮類污染物得到充分凈化。優(yōu)點：可有效地降低農(nóng)田排水中營養(yǎng)物質(zhì)含量，且具有占地面積小、凈化效率高、不阻礙農(nóng)田退水、制造簡單、維護方便的優(yōu)點，適合大范圍推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種補碳型農(nóng)田排水溝尾水高效脫氮生態(tài)凈化池，屬于農(nóng)業(yè)面源污染控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)成為我國農(nóng)村生態(tài)環(huán)境惡化的主要原因之一，嚴重制約了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)村經(jīng)濟環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。農(nóng)業(yè)面源污染的根本原因之一在于化肥農(nóng)藥的過量施用和流失。我國在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上化肥的用量很大，氮素投入過量現(xiàn)象嚴重。

大量的含氮農(nóng)田退水排入自然水體，加速了河流湖泊的富營養(yǎng)化。因此，開發(fā)有效的脫氮技術(shù)成為研究的熱點。在眾多的水體脫氮技術(shù)中，生物法是運用最為廣泛的一種。傳統(tǒng)的生物脫氮由硝化過程和反硝化過程兩部分組成，硝化過程是在好氧條件下，亞硝化菌和硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮或硝酸氮；反硝化過程是通過異養(yǎng)反硝化細菌在缺氧環(huán)境下以有機碳源為電子供體將硝化過程中產(chǎn)生的亞硝酸氮或硝酸氮轉(zhuǎn)化為氮氣。

有機碳源在反硝化作用過程中的主要作用包括以下4部分：異化硝酸鹽還原、同化合成細胞、脫氮或轉(zhuǎn)化成細胞貯藏碳源。有機碳是異養(yǎng)反硝化微生物生長代謝所必需的物質(zhì)與能量來源，生物脫氮需要大量易于生物降解的有機碳源，當廢水中可生物降解性的有機碳化合物不足時，需要添加額外的碳源作為電子供體，增加系統(tǒng)反硝化速率以彌補進水碳源的不足，降低出水硝態(tài)氮濃度，這樣才能完全去除硝酸鹽或亞硝酸鹽。除此以外，外加有機碳源的性質(zhì)也會影響反硝化過程的重要參數(shù)，如：反硝化速率、COD需要量、生物量的產(chǎn)生以及生物的組成等。總之，外加有機碳源的存在對異養(yǎng)反硝化作用是必需的。一般為保證反硝化反應(yīng)的順利進行，需要保證廢水中BOD/TKN4。因此，碳源一直是傳統(tǒng)生物脫氮工藝的控制因素。投加外加碳源仍為提高低C/N比污水生物脫氮率的主要方式。

我國農(nóng)業(yè)區(qū)農(nóng)田退水中硝酸鹽的污染突出，且碳氮比低。根據(jù)云南大學(xué)對滇池流域設(shè)施農(nóng)業(yè)區(qū)的調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)農(nóng)田退水中硝氮含量可高達42mg/L，而相應(yīng)的COD僅為61mg/L，碳氮比低，反硝化困難。通過添加碳源，提高反硝化效率，是解決該類問題最為關(guān)鍵的方法。

現(xiàn)有的外加碳源大體上可以分為三大類：以液態(tài)有機物為主的傳統(tǒng)碳源、可生物降解高分子聚合物及天然纖維素物質(zhì)。液體碳源在研究中存在投加量較難控制，反應(yīng)速度較快，投加過量和未完全反應(yīng)的液態(tài)有機碳可能進一步造成出水二次污染。人工合成高分子聚合物較高的成本價格影響了其在實際工程中的廣泛應(yīng)用。天然纖維素材料一直以其產(chǎn)量大，價格低，易獲取，處理效果佳的特性被廣大學(xué)者所認可。現(xiàn)有的天然纖維素材料主要有棉花、麥稈、稻草、腐朽木、玉米秸稈、蘆葦和報紙等，但這些固態(tài)碳源存在釋碳速度不可控、壽命短、總氮總磷釋放量較大的缺點，從而限制了它們的推廣。玉米芯以纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等組分為主，其溶出液中的物質(zhì)可以被微生物降解成溶于水的有機質(zhì)，玉米芯還具有釋碳能力強并且持久、總氮總磷釋放量非常小等諸多優(yōu)點，因此使用玉米芯浸出液作為反硝化碳源，為微生物提供電子和反硝化所需要的能量，不僅能有效去除農(nóng)田排水中硝酸鹽氮污染，也使玉米芯得到無害化的利用。