山區集鎮生活污水病原菌去除系統及其去除方法
【專利摘要】本發明涉及山區集鎮生活污水病原菌去除系統及其去除方法，屬于污水治理技術領域，依次包括進水沉砂池和三個依次連接的處理池，依次為前池、中池和后池，三個處理池從高到低逐級連接，利用山區自然地形形成的高程差設置自流通道；前池和后池為水流下行池，中池為水流上行池；處理池內放置有滲濾介質；中池底部設置管狀布水系統，從而使水流均勻上行進入上方的滲濾介質。本發明提供的山區集鎮生活污水病原菌去除系統及其去除方法，在已有的人工濕地機理上，結合生物炭、原生動物捕食、植物抑菌及內化等多種去除手段的組合，構建多級濕地系統來達到去除水中病原菌的目的，可在山區集中居民點生活污水治理中進行推廣應用。
【專利說明】
山區集鎮生活污水病原菌去除系統及其去除方法
技術領域
[0001]本發明涉及山區集鎮生活污水病原菌去除系統及其去除方法，屬于污水治理技術領域，用于農村集中居民點生活污水中病原菌的自然去除和凈化。
【背景技術】
[0002]我國大部分農村因資金和技術等原因，缺少生活污水處理的環境基礎設施，生活廢水幾乎直接排放，同時存在大量的畜禽養殖與農田有機肥施用等面源污染。這些污染源中的病原菌(如大腸桿菌E.coli，沙門氏菌Salmonella等)污染可引起人類的諸多疾病，包括痢疾、流感、傳染性肝炎、腸胃炎、霍亂等，嚴重的甚至于引起敗血癥，嚴重威脅居民飲用水安全。以大腸桿菌0157:H7為例，自20世紀80年代以來，世界上發生了多次大腸桿菌0157:H7的感染流行，1996年11月22日至12月11日間蘇格蘭約396名0:157大腸桿菌疑似感染病例，其中216例為患者，11例成人已死亡。2011年5月中旬，在德國爆發了腸出血性大腸桿菌污染蔬菜的事件，歐洲多國都發現了類似的病例，30人喪生，感染個案2263例。依據1999年的評估，美國每年發生75000例大腸桿菌感染，并造成約600人死亡，0157:H7亞型大腸桿菌是最主要病因。我國的情況也相似，最嚴重的一次大腸桿菌0157:H7感染爆發是在1999年春季，徐州市爆發國內首次大規模大腸桿菌0157: H7感染，導致腹瀉并發急性腎衰147例，其中118例死亡，死亡率高達80%。近年來，由自然環境中的病原菌引起的感染性腹瀉和其他疾病仍有明顯上升趨勢，對人類健康構成了嚴重威脅。而我國山區村鎮簡單無序的分散式污水排放特征導致水體病原菌污染狀況更加嚴峻，因此針對山區集中式生活污水水體病原菌的去除技術研發迫在眉睫。
[0003]人工濕地技術以其投資少，運行經費低、維護管理便捷等優點，在農村分散污水處理方面存在一定優勢，目前國內對人工濕地的應用主要集中其對有機污染物、氮和磷等常規污染物的去除，對其病原微生物去除關注相對較少。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于:針對現有人工濕地去除病原菌技術上的不足，同時特別針對于山區集鎮生活污水排放的無序分散性，提供一種生活污水病原菌集中去除方法，用于去除污水中病原菌，該系統設計合理、構造簡單，處理后污水可達到相應衛生學標準，排放后可作為農業灌溉用水或者景觀補充水。
[0005]具體技術方案為:
[0006].山區集鎮生活污水病原菌去除系統，依次包括進水沉砂池和復合垂直流人工濕地，所述的復合垂直流人工濕地包括三個依次連接的處理池，依次為前池、中池和后池，三個處理池從高到低逐級連接，利用山區自然地形形成的高程差設置自流通道，從而在水流通道內去除病原菌或滅活;前池和后池為水流下行池，中池為水流上行池;處理池內放置有滲濾介質；中池底部設置管狀布水系統，從而使水流均勻上行進入上方的滲濾介質。
[0007]所述的三個處理池濕地底部和四周封閉并有防滲層;所述的滲濾介質從上到下依次為土壤、生物炭、碎石和卵石;土壤厚度為30cm，生物炭厚度20cm，碎石和卵石厚度30cmo
[0008].山區集鎮生活污水病原菌去除系統的去除方法，包括以下過程，三個處理池土壤內種植植物，利用植物根系分泌物的抑菌作用，加速水體病原菌失活和死亡，同時通過植物根系和莖桿的內化作用，減少病原菌在水體中的存留數量;土壤內培養土壤原生動物，通過原生動物捕食病原菌，減少濕地內病原菌存留數量。
[0009]所述的植物為巖菖蒲、澤瀉、水竹;所述的土壤原生動物為橈腳類、纖毛蟲、線蟲。濕地基質定期更換或收割，使濕地系統病原菌系統去除能力得以維持。
[0010]污水中病原菌進入自然環境后主要通過截留和消除兩個途徑進行去除。病原菌的截留，主要包括過濾和吸附等過程;病原菌的消除，主要包括滅活、自然死亡、競爭、捕食等過程。盡管人工濕地被視為去除病原菌的一個有效手段，傳統人工濕地或生物濾池技術截留病原菌效果仍有一定局限，病原菌仍有可能繼續污染下游地表和地下水，因此其實際應用應結合更多的去除機制;本發明增加生物炭，可提高E.coli去除效率;同時基于多種植物去除病原菌途徑(根系分泌物引起的抑制作用和內化作用)和動物(如橈腳類、纖毛蟲、線蟲等)捕食病原菌(如E.Co I i)的原理，篩選出幾種特殊水生植物，如當地中草藥巖菖蒲、澤瀉及其他挺水植物，如水竹等，利用根系分泌物抑制作用和植物內化作用去除水體環境中的病原菌。
[0011]本發明提供的山區集鎮生活污水病原菌去除系統及其去除方法，在已有的人工濕地機理上，結合生物炭、原生動物捕食、植物抑菌及內化等多種去除手段的組合，構建多級濕地系統來達到去除水中病原菌的目的，可在山區集中居民點生活污水治理中進行推廣應用。
[0012]本發明與現有技術相比的優點在于:
[0013](I)本發明利用山區自然坡降設計的復合垂直流人工濕地適合山地農村地區的應用，設計簡單，運行成本少以及受氣候條件影響較小。
[0014](2)本發明將中草藥植物根系分泌物抑菌作用及挺水植物內化作用與人工濕地過濾功能疊加，本發明同時還考慮了濕地表層土壤中纖毛蟲等土壤動物的捕食作用，并據此設計了表面土壤+植物+動物綜合處理層，系統地考慮了多種去除手段的有機組合，比單一介質過濾效果更顯著。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的結構示意圖；
[0016]圖2是本發明的下行池剖面結構示意圖；
[0017]圖3是本發明的上行池剖面結構示意圖；
[0018]圖4是本發明的上行池管狀布水系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019 ]結合【附圖說明】本發明的【具體實施方式】。
[0020]如圖1所示，.山區集鎮生活污水病原菌去除系統，依次包括進水沉砂池I和復合垂直流人工濕地，所述的復合垂直流人工濕地包括三個依次連接的處理池，依次為前池2、中池3和后池4，三個處理池從高到低逐級連接，利用山區自然地形形成的高程差設置自流通道，從而在水流通道內去除病原菌或滅活;如圖2所示，前池2和后池4為水流下行池，如圖3所示，中池3為水流上行池;處理池內放置有滲濾介質;如圖4所示，中池3底部設置管狀布水系統8，從而使水流均勻上行進入上方的滲濾介質。
[0021]進水沉砂池I從上邊緣溢流到前池2內，前池2底部出水口與中池3底部的管狀布水系統8連接，中池3頂部溢流出水到后池4，后池4底部有出水口 7，出水口 7有閥門6。
[0022]所述的三個處理池濕地底部和四周封閉并有防滲層;所述的滲濾介質從上到下依次為土壤A、生物炭B、碎石和卵石C; 土壤A厚度為30cm，生物炭B厚度20cm，碎石和卵石C厚度30cmo
[0023].山區集鎮生活污水病原菌去除系統的去除方法，包括以下過程，三個處理池土壤A內種植植物，利用植物根系分泌物的抑菌作用，加速水體病原菌失活和死亡，同時通過植物根系和莖桿的內化作用，減少病原菌在水體中的存留數量;土壤內培養土壤原生動物，通過原生動物捕食病原菌，減少濕地內病原菌存留數量。
[0024]所述的植物為巖菖蒲、澤瀉、水竹。濕地基質定期更換或收割，使濕地系統病原菌系統去除能力得以維持。
[0025]該.山區集鎮生活污水病原菌去除系統，進水區，其特點在于通過進水沉砂池I的前處理，將泥沙等大顆粒物沉降，使得待處理水體能夠流暢進入處理區。處理區，即復合垂直流人工濕地，由三個人工濕地處理池逐級構成，各處理池過濾介質均相同，分別是植物層、土壤和原生動物層、生物炭層和卵石和碎石層。第一級前池2是垂直流人工濕地下行池，水流方向是由上至下，其作用是將較大顆粒物和部分病原菌過濾掉，同時上部水體病原菌可通過中草藥植物根系分泌物抑菌、植物內化作用及土壤原生動物捕食作用去除病原菌。第二級中池3是垂直流人工濕地上行池，由第一級前池2過來的水體已經不含粗顆粒雜質，通過管狀布水系統8將污水輸送到上層滲濾介質中進行處理，滯留水體再通過中草藥植物根系分泌物抑菌、植物內化作用及土壤原生動物捕食作用去除病原菌。第三級后池4也是垂直流人工濕地下行池，在這一級處理中，通過中草藥植物根系分泌物抑菌、植物內化作用及土壤原生動物捕食作用和各層介質滲濾再次對水體中病原菌進行滅活和去除，使水體最終達到排放標準。每個處理池的出水區，有出水口和濾網構成，防止滲濾介質流失。
【主權項】
1.山區集鎮生活污水病原菌去除系統，其特征在于:依次包括進水沉砂池(I)和復合垂直流人工濕地，所述的復合垂直流人工濕地包括三個依次連接的處理池，依次為前池(2)、中池(3)和后池(4)，三個處理池從高到低逐級連接，利用山區自然地形形成的高程差設置自流通道;前池(2)和后池(4)為水流下行池，中池(3)為水流上行池;處理池內放置有滲濾介質。2.根據權利要求1所述的.山區集鎮生活污水病原菌去除系統，所述的中池(3)底部設置管狀布水系統(8)，從而使水流均勻上行進入上方的滲濾介質。3.根據權利要求1所述的.山區集鎮生活污水病原菌去除系統，其特征在于:所述的三個處理池濕地底部和四周封閉并有防滲層;所述的滲濾介質從上到下依次為土壤(A)、生物炭(B)、碎石和卵石(C)。4.根據權利要求3所述的.山區集鎮生活污水病原菌去除系統，其特征在于:所述的土壤(A)厚度為30cm，生物炭(B)厚度20cm，碎石和卵石(C)厚度30cmo5.根據權利要求1到4任一項所述的.山區集鎮生活污水病原菌去除系統的去除方法，其特征在于:包括以下過程，三個處理池內種植植物，利用植物根系分泌物的抑菌作用，加速水體病原菌失活和死亡，同時通過植物根系和莖桿的內化作用，減少病原菌在水體中的存留數量;培養土壤原生動物，通過原生動物捕食病原菌，減少濕地內病原菌存留數量。6.根據權利要求5所述的.山區集鎮生活污水病原菌去除系統的去除方法，其特征在于:所述的植物為巖菖蒲、澤瀉、水竹;所述的土壤原生動物為橈腳類、纖毛蟲、線蟲。
【文檔編號】C02F3/32GK105948272SQ201610539572
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月11日
【發明人】薛菲, 唐家良, 朱波, 董志新, 汪濤, 章熙鋒
【申請人】中國科學院、水利部成都山地災害與環境研究所