[发明专利]去除水中病原微生物的人工湿地系统

说明书

技术领域

本发明属于水污染控制领域，特别涉及一种可高效去除水中病原微生物的人工湿地系统。

背景技术

随着我国城市化进程的快速发展，城市需水量和污水排放量也日益增加。对于水资源短缺地区，非常规水源已逐渐成为城市河流的主要补给来源。以北京温榆河流域为例，主要以城市退水、上游来水和流域分散性污水等非常规水源补给为主，其中清河污水厂排水量与温榆河干流来水量之比达1.5（杨勇等，北京温榆河流域微生物污染调查研究[J].环境科学学报，2012,32(1):9-18）。目前我国河流的水质评价主要考虑常规理化指标，但以微生物为评价指标的研究表明，按照《地面水环境质量标准》(GB3838-2002)，IV和V类水体的粪大肠菌群（FC）浓度限值分别为2×10⁴个/L和4×10⁴个/L，全国各大水系均存在严重的微生物污染，其中黄河、海河、松花江、辽河及珠江水系FC（粪大肠菌群）浓度均超过10⁶个/L，长江和淮河FC也严重超标。污水厂排水是河流微生物污染的重要来源，尤其对于非常规水源补给为主的河流（如温榆河），其主要补充水源-清河污水厂排水中粪大肠菌群浓度达10⁷个/L，导致其下游粪大肠菌群均值达6.3×10⁶个/L以上，比V类水质标准（40000个/L）仍高出2个数量级，属于重度污染（杨勇等，北京温榆河流域微生物污染调查研究[J].环境科学学报,2012,32(1):9-18）。

水体中含有多种病原微生物，是传播疾病的重要媒介。据世界卫生组织统计，全世界每年有数百万人死于因不安全水而导致的疾病，其中大部分是儿童，主要原因是致病微生物感染。作为广为应用的生态方法-人工湿地技术，具有净化污染物效果好、投资少、运行费用低、耐冲击负荷能力强、维护管理简便和生态景观性能好等优点（Song Z et al.Seasonal and annualperformance of a full-scale constructed wetland system for sewage treatment inChina[J],Ecological Engineering,2006,26(3):272-282），是实现二级生化出水深度处理的有效手段。然而，目前人工湿地的研究与应用主要集中在去除水体的有机污染物和营养盐，却对病原微生物的污染控制重视不够。国外相关研究表明，人工湿地系统（单级湿地）对病原微生物的去除率约为65%～92.6%（Vymazal et al.，Removal of enteric bacteria in constructed treatment wetlandswith emergent macrophytes:a review[J],J Environ Sci Health A Tox Hazard SubstEnviron Eng,2005,40(6-7):1355-1367），但不同于常规污染物，当进水病原微生物浓度较高时，即使去除率高达92.6%，其出水中的病原微生物数目仍较多，这对人类健康仍构成了较大的潜在威胁。因此，在重视人工湿地去除高效有机污染物、氮磷营养盐的同时，人们迫切需要研发和应用能高效控制水中病原微生物的人工湿地系统，降低病原微生物给人类和环境带来的潜在安全风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可高效去除水中病原微生物的人工湿地系统。

本发明的可高效去除水中病原微生物的人工湿地系统（如图1）是用2块隔板（如PVC隔板）将人工湿地床体分隔为3个单元，且第一块隔板与人工湿地床体的底部之间留有水流通过的水道，第二块隔板的顶部低于第一块隔板的顶部，且第二块隔板的底部与人工湿地床体的底部相连接；在由第一块隔板分隔出的第一个单元的上部设置有进水管，在由第二块隔板分隔出的第三个单元的底部设置有出水管；所述的第一个单元与所述的第三个单元之间为第二个单元。

所述的人工湿地系统，基于共同去除有机污染物、氮磷和病原微生物的目的，选用钢渣、无烟煤、沸石、镁橄榄石和生物陶粒五种填料填充于由2块隔板分隔出的3个单元的内部。其中钢渣和无烟煤对病原微生物有较好的吸附去除效果，且钢渣为工业废料；沸石能有效吸附去除水中的氨氮，钢渣和镁橄榄石能有效去除磷，生物陶粒比表面积大有利于生物膜的附着生长。针对钢渣出水偏碱性的特点，无烟煤出水偏酸性的特点，选用无烟煤（出水微酸）进行中和；对五种填料进行合理配比，以实现病原微生物、有机污染物和氮磷营养盐的共同去除。