申请日2012.07.31
公开(公告)日2012.10.31
IPC分类号C02F3/32; C02F3/34
摘要
本发明涉及一种反硝化聚磷菌强化人工湿地处理农村生活污水的方法，将培养活化的反硝化聚磷菌菌液投加到芦苇人工湿地系统中，污水在潜流人工湿地内的水力停留时间7-9天，本发明中通过投加反硝化聚磷菌加强了微生物对湿地的强化作用，有效提高了污水中氮磷素的去除效率。选用根际微生物丰富的芦苇作为湿地植物，对有机物、氮、磷去除效果良好。本发明中的污水处理效果较好，能使农村生活污水经人工湿地处理的出水的COD、氨氮和总磷的含量指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。
权利要求书
1.一种反硝化聚磷菌强化人工湿地处理农村生活污水的方法，其特征是，包括步骤如下：
(1)先将生活污水经中水站处理，处理后的二级出水进入潜流人工湿地;
(2)将培养活化的反硝化聚磷菌菌液投加到芦苇人工湿地系统中，污水在潜流人工湿地内的水力停留时间7-9天。
2.根据权利要求1所述的一种反硝化聚磷菌强化人工湿地处理农村生活污水的方法，其特征是， 潜流人工湿地为种植芦苇的人工湿地。
3.根据权利要求1所述的一种反硝化聚磷菌强化人工湿地处理农村生活污水的方法，其特征是，所述的人工湿地的组成自下而上依次为碎石层、防渗层、组合填料层、陶粒层、表面熟土层。
4. 根据权利要求3所述的一种反硝化聚磷菌强化人工湿地处理农村生活污水的方法，其特征是，所述的碎石层碎石粒径范围为30-100 mm，所述的防渗层为一层防渗膜，所述的组合填料层由粒径不等的页岩组成，粒径范围为5-30 mm，陶粒层陶粒粒径范围为3-5 mm。
5. 根据权利要求3所述的一种反硝化聚磷菌强化人工湿地处理农村生活污水的方法，其特征是，碎石层厚度为150-180 mm，组合填料层厚度为600-700 mm，陶粒层厚度为150-180 mm，表面熟土层厚度为100-150mm。
6. 根据权利要求1所述的一种反硝化聚磷菌强化人工湿地处理农村生活污水的方法，其特征是，所述的反硝化聚磷菌为Pseudomonas oleovorans CL-3，属于假单胞菌属的食油假单胞菌，其保藏编号为：CCTCCM2012226。
7. 根据权利要求1所述的一种反硝化聚磷菌强化人工湿地处理农村生活污水的方法，其特征是，所述反硝化聚磷菌的培养活化过程为将保藏培养基斜面上保存的食油假单胞菌CL-3，用接种环刮取1环菌苔，接种入装有200 mL反硝化培养基的250 mL锥形瓶中，30 ℃恒温培养箱静置培养12 h，即可获得菌株。
8. 根据权利要求1所述的一种反硝化聚磷菌强化人工湿地处理农村生活污水的方法，其特征是，培养活化的反硝化聚磷菌菌液以OD600=1.0计加入量为污水质量的5%。
说明书
一种反硝化聚磷菌强化人工湿地处理农村生活污水的方法
技术领域
本发明涉及一种反硝化聚磷菌强化人工湿地处理生活污水的方法，属于环保技术领域。
背景技术
我国是农业大国，农村面积占全国土地总面积的57.59%。“十二五”规划(2011)中明 确提出要大力推进农村环境综合整治，强调要加强农村饮用水水源地保护、农村河道综合整 治和水污染综合治理。与城市相比，农村经济实力薄弱、基础设施建设差，农村污水处理工 艺落后。采用成本低，运行简单，易于管理的处理工艺，可以实现农村生活污水的循环利用， 节约水资源，同时还能有效改善村镇居民的生活环境卫生状况，对于推进新农村建设和环境 资源的可持续发展具有重大的战略意义。
人工湿地是一种由人工建造和监督控制的，与沼泽地类似的地面，它利用自然生态系统 中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化。据国外资料报道，一般人工湿 地的工程造价和运行费用仅为传统二级活性污泥法的1/10-1/2，单位污水耗电和污水处理费用 明显低于传统污水处理厂。人工湿地系统中，微生物的活动是废水有机物降解的主要因素， 是吸收和降解污染物的主要生物群体和承担者。在氮的去除方面起主要作用的是氨化细菌、 亚硝化细菌和反硝化细菌，微生物的反硝化是人工湿地脱氮的主要作用。磷的去除主要通过 植物和部分微生物的吸收利用以及湿地基质的吸附。
人工湿地系统是一个完整的生态系统，它形成了内部的良好循环并具有较好的经济效益 和生态效益。然而人工湿地本身也存在不足之处，比如占地面积大，水力停留时间长，处理 效果受温度变化和植物生长成熟程度影响大，缺乏最优化设计规范和参数，有潜在的疾病传 播媒介等，因此需要进一步的改进和完善。国内外长期实践工程表明，人工湿地对有机物的 去除率较高，但对氮磷的去除率偏低且不稳定，在现有人工湿地技术基础上进一步改进，强 化其脱氮除磷效率才能更好的发挥作用。研究表明，增大湿地面积、增设预处理工艺、外加 曝气和更换基质填料等方法能够提高人工湿地的氮磷去除效率，但同时也带来了运行成本增 加、工艺管理不便的弊端，对于经济基础薄弱的农村来说难以实施。
夏季人工湿地中植物生长茂盛，水体中微生物活动旺盛，能够更好的利用污水中的有机 物，氮磷元素，对污水具有良好的净化作用。然而秋季时，湿地植物成熟，为防止植物体内 吸收的氮磷等营养元素再次进入水体，需进行作物收割处理。随着气温降低，湿地系统中微 生物的代谢作用减弱，因此在秋季通过增加植物根际优势微生物的数量，强化植物和微生物 对目标污染物的协同去除作用，是一条经济、高效的污染治理新技术。对于经济基础薄弱的 农村来说，采用生物技术强化人工湿地来增强污染治理力度，是提高氮磷去除率、节省治污 成本的最佳途径。直接增加根际微生物的数量已经成为提高湿地处理效果的发展趋势。
目前国外有利用微生物制剂处理有机废水，国内有利用共生复合微生物处理城市污水的 应用，鉴于优势菌强化人工湿地工艺在村镇生活污水中的广阔的应用前景，并结合我国农村 的经济生活现状，本发明人经反复研究和实践，发现：利用微生物强化技术将反硝化聚磷菌 Pseudomonas oleovorans CL-3投加到人工湿地系统中，来增加根际脱氮菌群的数量，强化植 物和微生物的协同作用，有效净化生活污水。同时配以适当工艺处理，使得人工湿地处理后 的废水中的COD、氨氮和总磷的含量指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)一级标准。
发明内容
本发明的目的在于：提供了一种反硝化聚磷菌强化人工湿地处理农村生活污水的方法。 所述的人工湿地通过投加反硝化聚磷菌，能够使农村生活污水经人工湿地处理的出水的 COD、氨氮和总磷的含量指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一 级B标准。
本发明首先提供了一株反硝化聚磷菌，该菌株命名为Pseudomonas oleovorans CL-3，属 于假单胞菌属的食油假单胞菌，已于2012年6月13日保藏于中国典型培养物保藏中心，其 保藏编号为：CCTCCM2012226。
其菌学特征为：细胞呈长杆状，直径约为(0.25-0.375)×(2.0-3.0)μm;菌落乳白色，边缘 有一块凸出、中间凸，有同心圆、有光泽;革兰氏染色为阳性;异染颗粒染色时有黑色聚磷 颗粒物质;最适温度为30℃;pH在7.0~9.0之间时，有良好的脱氮能力，最适pH为7.0。
使用前用反硝化培养基活化菌株：将保藏培养基斜面上保存的食油假单胞菌CL-3，用接 种环刮取1环菌苔，接种入装有200mL反硝化培养基的250mL锥形瓶中，30℃恒温培养箱 静置培养12h，即可获得菌株。
其次，本发明还提供了一种人工湿地，所述的人工湿地选用页岩和陶粒来构建湿地基质 层。
页岩是人工湿地技术中应用比较成熟的湿地填料，在有机物、氮、磷等营养元素的去除 方面效果较好。陶粒以页岩、粘土等惰性物质为主要原料并附加少量金属氧化物高温焙烧而 成。其成份主要以无机非金属物质为主。粒径为3-5mm的陶粒对微生物具有良好的固定作用， 同时对磷元素具有很好的吸附作用。
较好的是，本发明中，所述人工湿地的构成单元结构自下而上依次为碎石层(厚度为150 -180mm)、防渗层(防渗膜)、组合填料层(厚度为600-700mm)、陶粒层(厚度为150-180mm)、 表面熟土层(厚度为100-150mm)。
较好的是，在本发明中，所述人工湿地长4m，宽1m，深1.3m。
较好的是，在本发明中，所述的碎石粒径范围为30-100mm，组合填料层由粒径不等的页 岩组成，粒径范围为5-30mm，陶粒粒径范围为3-5mm。
较好的是，在本发明中，人工湿地植物采用芦苇湿地植物进行种植，芦苇根系发达，分 蘖生长，耐盐碱、水质净化能力强。
本发明还提出了一种反硝化聚磷菌强化人工湿地处理农村生活污水的方法。
根据本发明，人工湿地用于农村生活污水回用处理的具体步骤如下：
(1)先将生活污水经中水站处理，处理后的二级出水进入潜流人工湿地。
(2)将培养活化的反硝化聚磷菌菌液投加到芦苇人工湿地系统中，继续对二级出水进行进 一步处理，去除COD、N、P等污染物;
(3)污水在潜流人工湿地内的水力停留时间为7-9d。
放出上述在潜流人工湿地内停留7d的潜流污水，所述污水水体中的有机物、氮、磷等 污染物含量指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准。
根据本发明的上述步骤，利用微生物对湿地的强化作用，通过填料、植物和微生物之间 的相互作用，经吸附、离子交换、植物吸收和微生物降解等过程，降低水体中的有机物、氮、 磷等污染物的含量，使COD、NH3-N、P含量指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)一级B标准。
本发明具有的有益效果：
(1)本发明基建费用低，运行管理方便，处理成本低，吨水处理费为0.23-0.29元，可 以大幅度节省投资;
(2)本发明选用3-5mm陶粒作为人工湿地新型填料，填充于土壤层下方，与植物根系 密切接触，有利于更好的固定根际微生物，使微生物更好的发挥作用。
(3)本发明中选用根际微生物丰富的芦苇作为湿地植物，对有机物、氮、磷去除效果良 好。
(4)本发明中通过投加反硝化聚磷菌加强了微生物对湿地的强化作用，有效提高了污水 中氮磷素的去除效率。
(5)本发明中的污水处理效果较好，能使农村生活污水经人工湿地处理的出水的COD、 氨氮和总磷的含量指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标 准。