[发明专利]一种竹炭-光合细菌-人工湿地一体化污水处理系统

说明书

本发明公开了一种竹炭‑光合细菌‑人工湿地一体化污水处理系统。该处理系统包括可拆分式连接的沸石区和吸附处理系统；吸附处理系统包括相互连通的第一腔室和第二腔室；沸石区与第一腔室连通；第一腔室和第二腔室由上至下均依次设置有李氏禾、有机物吸附层、普通吸附层以及基底层。本申请以李氏禾作为人工湿地体系中的水生植物，通过李氏禾与负载有光合细菌的改性竹炭相配合，并通过吸附光合细菌的改性竹炭和竹炭形成微生物电池，能够有效的除去废水中的有毒有害成分，缩短污水处理时间，有效的实现对废水进行净化处理的目的，同时复合系统能够根据实际情况进行分离，每个部分能够单独应用于不同的情况，进行污水处理。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种竹炭-光合细菌-人工湿地一体化污水处理系统。

背景技术

生活污水是人们日常生活用水产生的各种污水总称。主要包括洗涤水、冲洗水、粪便水等，除了家庭污水排放之外，还有集体单位和企事业单位的污水排放。污水主要特征呈现：1、含有多种细菌、病毒等，容易传染疾病；2、氮、磷、硫等含量较高；3、含有糖类、淀粉、纤维素、尿素等在无氧条件下容易产生恶臭的物质；4、含有金属铜、镉等重金属；5、含有药物以及个人护理用品(PPCPS)；6、饮用水常用的消毒副产物(DBPS)残留量过高。由于生物多样性、新型洗涤剂以及卫浴产品的出现，加大了污水中细菌、病毒以及难降解污水的处理，同时又由于天气变化多端等外在因素的出现，往往单一的处理技术难以达到有效的效果，需要几种处理技术的结合组成系统共同发挥作用，才能达到排放要求。

光合细菌(photosynthetic bacteric,PSB)是一类以光为能源，以CO₂或有机物为碳源，通过光合作用而进行营养繁殖的水圈微生物，广泛在于自然界，在有机物浓度高的水域中更为常见。光合细菌是革兰氏阴性菌，本身含有多种营养物质和生理活性物质，具有进行光合作用、发酵以及固氮、去除重金属、产氢等功能。光合细菌在污水处理中的应用始于1960年代。日本科学家小林正泰等发现高浓度有机废水在自然界的自净过程是不同营养级的微生物群生态演替的结果，光合细菌在此过程中起着十分重要的作用，并首先开展了用光合细菌法处理有机废水的研究。与目前广泛应用的生物处理废水系统如活性污泥法、生物膜法和厌氧法相比，PSB在自然光照和微量好氧条件下，可以直接对各种高浓度有机污水进行高效率的处理，并且在处理前不需对污水进行稀释。同时在处理过程中有产生氢气，为新能源的开发带了一条途径。由于光合细菌菌体细胞内含有丰富的菌绿素、类胡萝卜素等营养物质，可综合利用，作为家畜等的饵料，不会造成二次污染。

竹炭作为一种多孔介质材料、孔隙率高、比表面积大、吸附性好、物理化学性能稳定，且价廉易得，具备微生物固定化载体材料应具有的性能特点，可用作微生物固定化载体。关于利用竹炭作为载体吸附微生物处理废水，国内已经有相关报道。罗舒君等(水处理技术2009，35(3):86-89)报道了利用竹炭吸附EM提高了曝气生物滤池的处理效果；孙翔等(环境科学与技术，2009，32(3)：151-154)报道了用竹炭固定微生物处理含酚废水；周珊等(高校化学工程学报，2008，22(5):889-894)报道了用竹炭固定化假单胞菌降解苯酚的研究，同时报道(林业研究。2009，45(6):133-138)以竹炭为载体，将硝化菌、反硝化菌等微生物固定在竹炭上，研究了竹炭固定化微生物对氨氮的去除以及影响因素。这些方法都是利用竹炭固定好氧微生物或者好氧和厌氧微生物的混合菌群，存在污水处理过程中需要曝气，增加处理成本。同时混合菌群的培养过程中，由于各菌种之间的营养和空间竞争，导致部分菌种生长受到抑制等缺点，影响污水处理效果。采用活化后的竹炭吸附光合细菌处理污水，在国内还没有相关报道。

另外，污水中除了含有COD、磷、氨氮等污染物外，还会含有多种重金属污染物，而李氏禾是去除重金属污染物的很好的选择。李氏禾作为一种多年生禾本科植物，生命力顽强、适应环境能力极强，近年来多应用于湿地系统处理重金属铬。而李氏禾对金属Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅳ)具有很强的富集作用，同时对金属Cu也具有良好的耐受性。