[发明专利]病原微生物强化去除人工湿地的污染水体处理装置及应用

说明书

一种病原微生物强化去除人工湿地的污染水体处理装置及应用，该污染水体处理装置，包括集水区，收集待处理污水；湿地区，包括通过管道连通的下行流池和上行流池，用于净化集水区的待处理污水；其中，所述下行流池包括多个并联的下行池单元，每个下行池单元自上而下依次包括细沙填料层、砾石填料层、沸石填料层和碎石填料层；所述上行流池包括两个并联单元，两个并联单元为无烟煤填料区和钢渣填料区；以及出水区，对上行流池出水进行均质混合后排出。本发明提高了净化效率，充分利用了湿地的空间，发挥了系统间的协同作用，使污水处理能力得到较大提高。

技术领域

本发明属于水体净化技术领域，特别涉及一种病原微生物强化去除人工湿地的污染水体处理装置及应用。

背景技术

人工湿地以其去污效果好、二次污染小、建造运营成本低、操作与管理简便等优点，被广泛应用于污染水体的水质净化、面源污染控制、雨水处理与利用、污水处理、尾水深度处理等领域。人工湿地作为处理城市废水和控制面源污染的一种生态技术，越来越体现出其成本低，出水好，适应能力强，管理方便的优势，还有强大的生态功能，包括生物多样性的保护，水源净化及保护与供给气候调节，野生资源开发以及生态环境科学研究等诸多方面。

人工湿地去除的污染物范围广泛，包括氮、磷、固体悬浮物、有机物、微量元素、病原微生物等。但人工湿地在工程中有两个主要的不足，一是对病原微生物的去除效率不高，二是运行期间容易发生堵塞问题。

水环境中存在的病原微生物种类和数量波动范围极广，需要进行有效的处理，确保水体的生物安全性。例如，河流中病原微生物中的粪大肠菌群(FC)可达到10⁶～10⁷/L，现有人工湿地对细菌的去除一般为3个数量级，对病毒的去除为2个数量级以内。因此现有的人工湿地结构不能满足受纳水体安全对湿地出水卫生学的要求。

研究表明表面流人工湿地对病原微生物的去除能力在65％～86％，而潜流人工湿地对病原微生物的去除能力在88％～93％，表明潜流人工湿地对病原微生物的去除效果优于表面流人工湿地系统。但若是进水病原微生物浓度大于6.0×10⁶CFU·100mL^-1时，其定义为高浓度进水，虽然去除率较高，但总体出水浓度依然较高，使得出水仍存在安全风险。

人工湿地功能组成部分包括有基质、植物、微生物三大部分，其中，基质担任着净化水体、为植物提供生长载体以及提供营养物质，为微生物提供依附面，为水体流动提供良好的水力传导性等作用。它既是联系植物与微生物的纽带、也是植物与微生物发挥作用的基础以及湿地发挥良好水力传导性的重要条件。潜流人工湿地部分研究认为，大部分的染物去除过程都发生在基质填料层中。

大量的工程实践表明，随着人工湿地运行时间的增加，其内部会出现不同程度的堵塞，湿地堵塞过程的实质是湿地填料内有效孔隙逐渐减少、渗透系数缓慢下降。人工湿地受堵塞后，国外通行的做法是让湿地床经过几个星期的停床休整来恢复部分渗透性，而轮休期的长短则取决于天气条件。通过停床休作与轮作，一方面可以使大气中的氧进入湿地内部，加快降解基质中沉积的有机物；另一方面微生物新陈代谢需要的各种营养物得不到持续的补充，基质中的微生物会逐渐进入内源呼吸期，消耗胞外聚合物或胞内成分，逐渐老化死亡。一般情况下，人工湿地的间歇时间越长则处理能力恢复得越好，其渗透速率也越大，但间歇时间不能无限延长，应同时考虑处理效率和处理负荷，常用的落干/投配周期比为1/8。实际应用过程中应根据湿地的运行情况，定期导淤，及时将有机质沉淀物排出。这样可以保证湿地基质间的孔隙，使污水在基质间流态稳定。

人工湿地污水处理系统是一个综合的生态系统，近年来人们提出了复合人工湿地污水处理方法，与传统的污水处理技术相比，具有建造和运行费便宜、易于维护、技术含量低、可营造优美景观等优点，在城乡污水处理中得到了日益广泛的应用，发展前景广阔。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种病原微生物强化去除人工湿地的污染水体处理装置及应用，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。