[发明专利]一种沸石－菖蒲人工湿地污水处理系统及处理方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种沸石-菖蒲人工湿地污水处理系统，以及利用该人工湿地系统处理生活污水的方法。

(二)背景技术

低浓度生活污水的回用处理目前缺乏一种既经济又高效的处理办法。如果此污水继续使用活性污泥法或其他好氧生物处理工艺，因其有机物负荷低而使处理效率较低，且还需二沉池沉淀，处理成本高，另外氨氮去除效果差。

人工湿地(Constructed Wetland)是近二十多年来发展起来的一种废水处理新技术。自前西德首先建造人工湿地以来，该技术在美国、欧洲及澳大利亚一些发达国家得到迅速发展，十多年前国内亦建成了人工湿地污水处理实验工程。

湿地去除污染物的机理是极其复杂的，不是靠单一因素实现的，而是综合了物理、化学和生物各方面的因素。人工湿地净化污水的物理、化学以及生物过程除了具有土地处理的基本反应和相互作用的一般功能外，更重要的是湿地中长有的水生植物的发达根系为微生物提供了大量繁殖、栖息的场所，植物、微生物、污染物的相互作用是湿地去除污染物的关键所在。

国内类似技术：

(1)邓辅唐等3人的发明专利“以轻质陶粒为主要填料的污水土地处理方法”(发明专利申请号200510011013，公开号CN1765769A)，是以轻质陶粒为主要填料的污水土地处理方法，生活污水经过调节池处理后，通过布水系统进入生态土壤处理床。

(2)清华大学胡洪营等5人的发明专利“一种强化人工湿地污水处理方法及系统”(发明专利申请号03150053.6，公开号CN1475448A)，该发明提供的一种人工湿地污水处理系统，其特征在于：该系统包括底部和四周铺有防渗层的长方形池体，在池体前端和三分之一处分别设置布水管及配水区，在池体的尾部设置集水管和集水区；在池体内填充由炉渣、红壤和腐殖质配制的复合填料；在池体的前三分之一段种植根系泌氧能力强的水生植物，在湿地后三分之二段生长量大，氮、磷吸收作用好的水生植物。该发明主要涉及人工湿地的构造水管分布和种植的植物种类及其分布的状态。

目前还未有文献涉及人工筛选特定的硝化细菌的脱氨氮和沸石的生物再生的相关报道。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种经济、高效的沸石-菖蒲人工湿地污水处理系统，以及利用该人工湿地系统处理低浓度生活污水的方法。

本发明采用的技术方案是：

一种沸石-菖蒲人工湿地污水处理系统，主要包括池体、填充于池体内的填料、种植于池体表面的水生植物以及分布于池内的布水管和集水管，所述填料主要为斜发沸石，填料内投放硝酸细菌Nitrobacter opacusSack和亚硝酸细菌Nitrosomonas monocella Nelson，池体表面种植的水生植物为菖蒲。所用两种自养硝化细菌均为有文献报道过的已知菌种，Nitrobacter opacus Sack，其菌种中文译名为不透明硝化杆菌；Nitrosomonasmonocella Nelson，其菌种中文译名为单胞亚硝化单胞菌。

本发明要点在于：采用斜发沸石为填料主要成分(占填料总体积50％以上，还可添加本领域常见用于人工湿地的填料，如沙砾、砾石、红壤、腐殖质等)，并结合筛选出的去除氨氮能力很强的硝化细菌——硝酸细菌Nitrobacter opacus Sack和亚硝酸细菌Nitrosomonas monocella Nelson，来提高处理效率，其内部结构采用本领域常用结构即可，具有常规人工湿地所具有的各种形状的池体，布水管，集水管，以及池体表面种植的水生植物或漂浮植物；本发明斜发沸石具有较好的吸附与交换氨氮的能力，斜发沸石吸附氨氮达到饱和后，无法再吸附与交换氨氮，则可通过湿地中生长的植物和微生物，消耗沸石所吸附的氨氮，使沸石获得再生，这样周而复始，提高人工湿地脱氨氮的能力。

在有氧条件下，NH₄⁺经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用转化为亚硝酸盐和硝酸盐，在厌氧条件下，反硝化细菌将硝酸根还原为氮气，反硝化菌属于异养型兼性厌氧菌。实际上，硝化和反硝化在湿地系统中可以同时出现，水淹条件下的湿地系统中既存在好氧区又存在兼氧和厌氧区。反硝化细菌则为自然界天然生长，因人工湿地中NH₄⁺经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用转化为亚硝酸盐和硝酸盐，有亚硝酸盐和硝酸盐存在，则反硝化细菌会大量生长繁殖。在人工湿地中如不投放人工培养的优势硝化细菌，则自然界中生长的微生物，适者生存，什么样的微生物都可能繁殖，其中硝化细菌不形成优势，造成去除氨氮的效率不高。