[发明专利]一种提高人工湿地冬季运行效果的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种提高人工湿地冬季运行效果的方法。

背景技术

人工湿地是人们对自然湿地的仿造和强化，其通过利用湿地填料的过滤作用，以及湿地植物本身和植物根系间微生物的一系列的物理、化学和生物反应来净化污水。人工湿地可以被用来处理生活污水、工业废水和农业废水等多种污染物，具有建设和运行成本低、处理效果好、操作简单、维护方便等优点。

湿地植被作为人工湿地核心之一，其生长状况将直接或间接影响人工湿地对污水的净化效果。气温对植被影响较大，冬季植被生长缓慢甚至枯萎，湿地植物根系间的微生物也因为温度较低而活性降低，这都使得人工湿地对污水中N、P等营养物质的吸收效果变差。特别是当人工湿地植物枯萎死亡后，其残体在人工湿地中腐烂分解，会使得人工湿地出水水质恶化；大颗粒的湿地植物腐殖质还会堵塞基础填料的空隙，使得人工湿地面临失效的危险。同时，原先生长在植物根系间的微生物也将因为失去良好的生物载体而无法发挥其对污水的净化效果。因此，在冬季如何维持人工湿地植物及其根系间微生物的温度，使得他们在冬季仍能够良好的生长，是突破人工湿地推广应用瓶颈的关键。

常用的人工湿地保温方式包括：把湿地植物收割后覆盖在湿地表层，以形成保温层；建造湿地保温壳覆盖住整个湿地表面；在湿地之上搭建类似温室的保温大棚。以上方法都有诸多的弊病：湿地植物收获后直接覆盖在湿地上，气温回升后若不及时移除则会因植物的腐烂分解而造成二次污染，影响出水水质；更严重的甚至会破坏湿地构造，大颗粒的湿地植物腐殖质会堵塞填料，使得人工湿地失效。如果按时移除覆盖的湿地植物，则会增加湿地的处理成本费用，削弱了湿地处理污水的经济性。建造保温壳和保温大棚则显著的增加了人工湿地的建设和管理维护成本，难以体现人工湿地处理污水的经济性。

人工湿地植物的特点是：生物量大，增殖速度极快；完全依赖污水中的N、P等营养元素，培育成本较低；纤维素和半纤维素含量较高，木质素含量较低。以上特点都使得人工湿地植物极为适合厌氧发酵产生沼气，把产生的沼气再用于人工湿地植物和根系微生物的保温上，则可以有效的提高人工湿地冬季的运行效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、效益好的提高人工湿地冬季运行效果的方法。

本发明提供的提高人工湿地冬季运行效果的方法，是利用人工湿地植物部分收获后厌氧发酵产生沼气，再利用沼气燃烧产生的热能来增温人工湿地植物根系附近的污水，从而提高人工湿地在冬季的污水处理效果。具体步骤如下：

（1）在人工湿地中种植易于收获的水生植物，如水葫芦、芦苇和黑麦草等；

（2）在冬季低温时，收获人工湿地中的部分植物，用于进行厌氧发酵，产生沼气；

（3）发酵产生的沼气作为燃料燃烧，加热流经人工湿地植物根系周围的污水，以此来提高人工湿地对于污水的净化能力；

（4）发酵后产生的沼液和人工湿地需要处理的原水混合后由人工湿地净化；

（5）将发酵后产生的沼渣经过堆肥制成有机肥料，变废为宝。

 

本发明中，收获人工湿地的植物的量要能保证厌氧发酵可以产生足够的沼气量，而保留的植物的量也要能维持一定的污水净化能力，一般控制收获量为总量的20％—50％，较好的比例为一半收获、一半保留。

本发明中，收获人工湿地的植物的种类要尽量选择易于厌氧发酵的植物，例如选取水葫芦、芦苇和大米草等易于收获的植物。收获时注意所选取的植物种类的配比，以调配发酵原料满足适合的厌氧发酵的碳氮比（C/N）（C/N满足(20~30):1，以保证厌氧发酵的顺利进行。 

本发明中，如果保留的人工湿地植物因为数量较少而难以达到预期的污水净化效果，可以再补种一些人工湿地植物。 

本发明中，发酵产生的沼气除可以直接作为燃料燃烧加热污水外，还可以用来发电，然后利用电能来灵活的加热污水；如电能有多余，也可以利用电能来维持厌氧发酵的温度、对污水进行曝气或者向外部电网供电。

本发明中，发酵后产生的沼液可以直接与需要人工湿地处理的原水混合后，通入人工湿地进行净化；或者为了减轻人工湿地的污染负荷，将沼液储存在储液池中，分批和原水混合后通入人工湿地进行净化。

本发明中，发酵后产生的沼渣可以堆肥后作为有机肥料，在人工湿地周围培育景观植物，以丰富人工湿地的景观，以提高整个湿地的环境和社会效益。

本发明的优点在于：