CN201620721442X山区集镇生活污水病原菌去除系统公开号205838687

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号(45)授权公告日(21)申请号201620721442.X(22)申请日2016.07.11(73)专利权人中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所地址610041四川省成都市人民南路4段9号(72)发明人薛菲　唐家良　朱波　董志新　汪涛　章熙锋　(74)专利代理机构成都方圆聿联专利代理事务所(普通合伙)51241代理人曹少华(51)Int.Cl.C02F3/32(2006.01)(54)实用新型名称山区集镇生活污水病原菌去除系统(57)摘要本实用新型涉及山区集镇生活污水病原菌去除系统，属于污水治理技术领域，依次包括进水沉砂池和三个依次连接的处理池，依次为前池、中池和后池，三个处理池从高到低逐级连接，利用山区自然地形形成的高程差设置自流通道；前池和后池为水流下行池，中池为水流上行池；处理池内放置有渗滤介质；中池底部设置管状布水系统，从而使水流均匀上行进入上方的渗滤介质。本实用新型提供的山区集镇生活污水病原菌去除系统，在已有的人工湿地机理上，结合生物炭、原生动物捕食、植物抑菌及内化等多种去除手段的组合，构建多级湿地系统来达到去除水中病原菌的目的，可在山区集中居民点生活污水治理中进行推广应用。权利要求书1页说明书3页附图2页CN205838687U2016.12.28CN205838687U1.山区集镇生活污水病原菌去除系统，其特征在于：依次包括进水沉砂池(1)和复合垂直流人工湿地，所述的复合垂直流人工湿地包括三个依次连接的处理池，依次为前池(2)、中池(3)和后池(4)，三个处理池从高到低逐级连接，利用山区自然地形形成的高程差设置自流通道；前池(2)和后池(4)为水流下行池，中池(3)为水流上行池；处理池内放置有渗滤介质。2.根据权利要求1所述的山区集镇生活污水病原菌去除系统，所述的中池(3)底部设置管状布水系统(8)，从而使水流均匀上行进入上方的渗滤介质。3.根据权利要求1所述的山区集镇生活污水病原菌去除系统，其特征在于：所述的三个处理池湿地底部和四周封闭并有防渗层；所述的渗滤介质从上到下依次为土壤(A)、生物炭(B)、碎石和卵石(C)。4.根据权利要求3所述的山区集镇生活污水病原菌去除系统，其特征在于：所述的土壤(A)厚度为30cm，生物炭(B)厚度20cm，碎石和卵石(C)厚度30cm。权　利　要　求　书1/1页2CN205838687U2山区集镇生活污水病原菌去除系统技术领域[0001]本实用新型涉及山区集镇生活污水病原菌去除系统，属于污水治理技术领域，用于农村集中居民点生活污水中病原菌的自然去除和净化。背景技术[0002]我国大部分农村因资金和技术等原因，缺少生活污水处理的环境基础设施，生活废水几乎直接排放，同时存在大量的畜禽养殖与农田有机肥施用等面源污染。这些污染源中的病原菌(如大肠杆菌E.coli,沙门氏菌Salmonella等)污染可引起人类的诸多疾病,包括痢疾、流感、传染性肝炎、肠胃炎、霍乱等，严重的甚至于引起败血症，严重威胁居民饮用水安全。以大肠杆菌O157：H7为例，自20世纪80年代以来，世界上发生了多次大肠杆菌O157：H7的感染流行，1996年11月22日至12月11日间苏格兰约396名O:157大肠杆菌疑似感染病例，其中216例为患者,11例成人已死亡。2011年5月中旬，在德国爆发了肠出血性大肠杆菌污染蔬菜的事件，欧洲多国都发现了类似的病例，30人丧生，感染个案2263例。依据1999年的评估,美国每年发生75000例大肠杆菌感染,并造成约600人死亡，O157:H7亚型大肠杆菌是最主要病因。我国的情况也相似，最严重的一次大肠杆菌O157∶H7感染爆发是在1999年春季，徐州市爆发国内首次大规模大肠杆菌O157∶H7感染，导致腹泻并发急性肾衰147例，其中118例死亡，死亡率高达80％。近年来，由自然环境中的病原菌引起的感染性腹泻和其他疾病仍有明显上升趋势，对人类健康构成了严重威胁。而我国山区村镇简单无序的分散式污水排放特征导致水体病原菌污染状况更加严峻，因此针对山区集中式生活污水水体病原菌的去除技术研发迫在眉睫。[0003]人工湿地技术以其投资少，运行经费低、维护管理便捷等优点，在农村分散污水处理方面存在一定优势，目前国内对人工湿地的应用主要集中其对有机污染物、氮和磷等常规污染物的去除，对其病原微生物去除关注相对较少。实用新型内容[0004]本实用新型的目的在于：针对现有人工湿地去除病原菌技术上的不足，同时特别针对于山区集镇生活污水排放的无序分散性，提供一种生活污水病原菌集中去除方法，用于去除污水中病原菌，该系统设计合理、构造简单，处理后污水可达到相应卫生学标准，排放后可作为农业灌溉用水或者景观补充水。[0005]具体技术方案为：[0006].山区集镇生活污水病原菌去除系统，依次包括进水沉砂池和复合垂直流人工湿地，所述的复合垂直流人工湿地包括三个依次连接的处理池，依次为前池、中池和后池，三个处理池 从高到低逐级连接，利用山区自然地形形成的高程差设置自流通道，从而在水流通道内去除病原菌或灭活；前池和后池为水流下行池，中池为水流上行池；处理池内放置有渗滤介质；中池底部设置管状布水系统，从而使水流均匀上行进入上方的渗滤介质。[0007]所述的三个处理池湿地底部和四周封闭并有防渗层；所述的渗滤介质从上到下依说　明　书1/3页3CN205838687U3次为土壤、生物炭、碎石和卵石；土壤厚度为30cm，生物炭厚度20cm，碎石和卵石厚度30cm。[0008].山区集镇生活污水病原菌去除系统的去除方法，包括以下过程，三个处理池土壤内种植植物，利用植物根系分泌物的抑菌作用，加速水体病原菌失活和死亡，同时通过植物根系和茎秆的内化作用，减少病原菌在水体中的存留数量；土壤内培养土壤原生动物，通过原生动物捕食病原菌，减少湿地内病原菌存留数量。[0009]所述的植物为岩菖蒲、泽泻、水竹。湿地基质定期更换或收割，使湿地系统病原菌系统去除能力得以维持。所述的土壤原生动物为桡脚类、纤毛虫、线虫。[0010]污水中病原菌进入自然环境后主要通过截留和消除两个途径进行去除。病原菌的截留，主要包括过滤和吸附等过程；病原菌的消除，主要包括灭活、自然死亡、竞争、捕食等过程。尽管人工湿地被视为去除病原菌的一个有效手段，传统人工湿地或生物滤池技术截留病原菌效果仍有一定局限，病原菌仍有可能继续污染下游地表和地下水，因此其实际应用应结合更多的去除机制；本实用新型增加生物炭，可提高E.coli去除效率；同时基于多种植物去除病原菌途径(根系分泌物引起的抑制作用和内化作用)和动物(如桡脚类、纤毛虫、线虫等)捕食病原菌(如E.coli)的原理，筛选出几种特殊水生植物，如当地中草药岩菖蒲、泽泻及其他挺水植物，如水竹等，利用根系分泌物抑制作用和植物内化作用去除水体环境中的病原菌。[0011]本实用新型提供的山区集镇生活污水病原菌去除系统，在已有的人工湿地机理上，结合生物炭、原生动物捕食、植物抑菌及内化等多种去除手段的组合，构建多级湿地系统来达到去除水中病原菌的目的，可在山区集中居民点生活污水治理中进行推广应用。[0012]本实用新型与现有技术相比的优点在于：[0013](1)本实用新型利用山区自然坡降设计的复合垂直流人工湿地适合山地农村地区的应用，设计简单，运行成本少以及受气候条件影响较小。[0014](2)本实用新型将中草药植物根系分泌物抑菌作用及挺水植物内化作用与人工湿地过滤功能叠加，本实用新型同时还考虑了湿地表层土壤中纤毛虫等土壤动物的捕食作用，并据此设计了表面土壤+植物+动物综合处理层，系统地考虑了多种去除手段的有机组合，比单一介质过滤效果更显著。附图说明[0015]图1是本实用新型的结构示意图；[0016]图2是本实用新型的下行池剖面结构示意图；[0017]图3是本实用新型的上行池剖面结构示意图；[0018]图4是本实用新型的上行池管状布水系统结构示意图。具体实施方式[0019]结合附图说明本实用新型的具体实施方式。[0020]如图1所示，山区集镇生活污水病原菌去除系统，依次包括进水沉砂池1和复合垂直流人工湿地，所述的复合垂直流人工湿地包括三个依次连接的处理池，依次为前池2、中池3和后池4，三个处理池从高到低逐级连接，利用山区自然地形形成的高程差设置自流通道，从而在水流通道内去除病原菌或灭活；如图2所示，前池2和后池4为水流下行池，如图3说　明　书2/3页4CN205838687U4所示，中池3为水流上行池；处理池内放置有渗滤介质；如图4所示，中池3底部设置管状布水系统8，从而使水流均匀上行进入上方的渗滤介质。[0021]进水沉砂池1从上边缘溢流到前池2内，前池2底部出水口与中池3底部的管状布水系统8连接，中池3顶部溢流出水到后池4，后池4底部有出水口7，出水口7有阀门6。[0022]所述的三个处理池湿地底部和四周封闭并有防渗层；所述的渗滤介质从上到下依次为土壤A、生物炭B、碎石和卵石C；土壤A厚度为30cm，生物炭B厚度20cm，碎石和卵石C厚度30cm。[0023].山区集镇生活污水病原菌去除系统的去除方法，包括以下过程，三个处理池土壤A内种植植物，利用植物根系分泌物的抑菌作用，加速水体病原菌失活和死亡，同时通过植物根系和茎秆的内化作用，减少病原菌在水体中的存留数量；土壤内培养土壤原生动物，通过原生动物捕食病原菌，减少湿地内病原菌存留数量。[0024]所述的植物为岩菖蒲、泽泻、水竹。湿地基质定期更换或收割，使湿地系统病原菌系统去除能力得以维持。[0025]该.山区集镇生活污水病原菌去除系统，进水区，其特点在于通过进水沉砂池1的前处理，将泥沙等大颗粒物沉降，使得待处理水体能够流畅进入处理区。处理区，即复合垂直流人工湿地，由三个人工湿地处理池逐级构成，各处理池过滤介质均相同，分别是植物层、土壤和原生动物层、生物炭层和卵石和碎石层。第一级前池2是垂直流人工湿地下行池，水流方向是由上至下，其作用是将较大颗粒物和部分病原菌过滤掉，同时上部水体病原菌可通过中草药植物根系分泌物抑菌、植物内化作用及土壤原生动物捕食作用去除病原菌。第二级中池3是垂直流人工湿地上行池，由第一级前池2过来的水体已经不含粗颗粒杂质，通过管状布水系统8将污水输送到上层渗滤介质中进行处理，滞留水体再通过中草药植物根系分泌物抑菌、 植物内化作用及土壤原生动物捕食作用去除病原菌。第三级后池4也是垂直流人工湿地下行池，在这一级处理中，通过中草药植物根系分泌物抑菌、植物内化作用及土壤原生动物捕食作用和各层介质渗滤再次对水体中病原菌进行灭活和去除，使水体最终达到排放标准。每个处理池的出水区，有出水口和滤网构成，防止渗滤介质流失。说　明　书3/3页5CN205838687U5图1图2图3说　明　书　附　图1/2页6CN205838687U6图4说　明　书　附　图2/2页7CN205838687U7