人工濕地多用于生化尾水、農(nóng)村生活污水等低污染水體的深度處理。低污染水C/N比低，采用的深度脫氮工藝，該過程通常需要外部碳源。常見的外部碳源包括液態(tài)碳源和固態(tài)碳源：液態(tài)碳源效率更高，但會增加人工濕地的處理成本，并可能造成二次污染問題，因此不適合人工濕地。固體碳源是常用的天然纖維材料，如秸稈、玉米芯等，經(jīng)濟(jì)且具有緩釋性能，但存在緩釋速率不穩(wěn)定的問題。為了使天然碳源更適合人工濕地，將天然玉米芯與大孔物質(zhì)和粘結(jié)材料改性復(fù)合，形成緩釋碳源填料。
緩釋碳源填料主要由滲透性較高的大孔物質(zhì)、粘結(jié)材料、改性玉米芯和牡蠣殼粉混合制成。干料混合均勻。加水和濕混，直到混合物的顏色一致并均勻分散。定型脫模后，在通風(fēng)陰涼處固化制備緩釋碳源填料。填料粒徑為10~30mm，改性玉米芯通過1%~2%體積濃度。堿性雙氧水在90℃~100℃恒溫水浴2~3h中改性制備。
玉米芯的主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。改性處理破壞木質(zhì)素保護(hù)層，改變纖維素晶格結(jié)構(gòu)，促進(jìn)纖維素酶解，增加纖維素的釋放。通過對改性條件的控制，可以達(dá)到高效穩(wěn)定釋放碳源的目的。高效緩釋碳源改性玉米芯結(jié)構(gòu)松散，表面積增大，孔隙率增大，粒徑8-12mm，密度0.3-0.6g/cm3。與無機(jī)顆粒交聯(lián)結(jié)合制成的緩釋碳源填料，比表面積26.8~33.5m2/g，孔隙率41.2%~45.3%，堆積密度1.12~1.33g /cm3，均優(yōu)于傳統(tǒng)填料，形狀更規(guī)則，具有緩釋碳源的優(yōu)點(diǎn)。將它們應(yīng)用于低污染水體人工濕地，可以解決濕地水C/N比低的問題，有效提高人工濕地的脫硝效率。適用于人工濕地的理想填料。
根據(jù)水流方向，依次設(shè)置調(diào)節(jié)池、垂直流人工濕地和水平潛流人工濕地系統(tǒng)，并在濕地中部施緩釋碳源填料，起到補(bǔ)充作用。微生物反硝化所需的碳源，為微生物提供更多的碳源成長空間。通過人工濕地處理農(nóng)村生活污水中試，COD去除率為84.2%，NH3-N去除率為86.9%，TP去除率為91.7%，污水中污染物總體為移除。去除效果顯著。人工濕地采用二次復(fù)合形式。通過緩釋碳源的應(yīng)用，有效解決了人工濕地微生物反硝化過程中碳源不足和基質(zhì)對污染物吸附能力差的問題，緩解了人工濕地基質(zhì)堵塞問題，改善出水水質(zhì)，打造美麗新農(nóng)村。
