CN113493249A - 一种处理污水厂尾水中大肠杆菌的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种处理污水厂尾水中大肠杆菌的方法，将污水厂尾水引入到生物滞留池中，所述生物滞留池内填充有无烟煤作为填料；将丛枝菌根真菌接种到幼苗期的水生植物中，构建丛枝菌根真菌‑水生植物共生***；将丛枝菌根真菌‑水生植物共生***种植在生物滞留池内。本发明采用物理作用与生物作用结合的方式，对污水中的大肠杆菌进行截留和消除处理。
Description
技术领域
本发明涉及污水厂尾水处理技术领域，尤其是指一种处理污水厂尾水中大肠杆菌的方法。
背景技术
随着经济的快速发展和人口的急剧增加，我国用水需求不断扩大，城市化进程加快同时加剧部分地区用水负担，水环境污染在一定程度上也限制了水资源总量。。污水再生利用是缓解水资源紧缺的重要途径之一，污水经生化处理后，进一步去除出水中残留的污染物和病原微生物，达到回用水标准，可直接或间接回用于日常生活生产和市政杂用。
在给水处理和污水处理中，氯化消毒是最为常用的消毒方法。但消毒过程中，卤族元素(主要是氯)会和水中一些天然有机物(NOMs,natural organic matters)反应生成一些有害环境和人体的“三致”物质，称为消毒副产物，目前已经确定的主要消毒副产物有：三卤甲烷、卤代乙酸和卤代乙腈等，这些消毒副产物具有极强的致癌、致畸、致突变性。
消毒副产物所造成的环境健康风险问题得到人们日益关注。消毒后的再生水作为生活杂用水、市政用水、景观用水或经其他途径进入自然水体中时，消毒副产物会对人类健康和受纳水体中的生物造成潜在危害。
现有技术中，经研究发现采用沉积作用是一种去除病原微生物的最主要途径，因此，寻求用生态处理方法代替氯消毒的方案具有重要的实践意义。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中采用氯化消毒对污水处理后产生消毒副产物的危害，提供一种生态处理方法能够代替氯化消毒。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种处理污水厂尾水中大肠杆菌的方法，将污水厂尾水引入到生物滞留池中，所述生物滞留池内填充有无烟煤作为填料；将丛枝菌根真菌接种到幼苗期的水生植物中，构建丛枝菌根真菌-水生植物共生***；将丛枝菌根真菌-水生植物共生***种植在生物滞留池内。
在本发明的一个实施例中，将丛枝菌根真菌接种到幼苗期的水生植物后，培育周期不小于60天。
在本发明的一个实施例中，将丛枝菌根真菌接种到幼苗期的水生植物前，需要对水生植物的根部进行灭菌处理。
在本发明的一个实施例中，所述丛枝菌根真菌包括摩西斗管囊霉、根内球囊霉或摩西球囊霉。
在本发明的一个实施例中，所述水生植物选取芦苇、香蒲、水葱、灯心草、水芹、茭白、菖蒲、旱伞草、美人蕉、黑麦草其中的一种或几种组合。
在本发明的一个实施例中，污水厂尾水在生物滞留池中的水力停留时间为1天～3天。
在本发明的一个实施例中，所述生物滞留池包括分隔设置的下行池和上行池，所述下行池和上行池的底部设置有过水空间，所述下行池的上方设置有给水管道，所述上行池的上方设置有排水管道，污水厂尾水从给水管道流入到下行池中，在下行池内向下流动，从底部的过水空间流入到上行池中，在上行池内向上流动，最后从排水管道中流出。
在本发明的一个实施例中，所述生物滞留池中的无烟煤的直径为3.0mm～5.0mm。
在本发明的一个实施例中，所述生物滞留池的给水管道上设置有蠕动计量泵，通过所述蠕动计量泵定量向生物滞留池内排入污水厂尾水。
在本发明的一个实施例中，所述生物滞留池的排水管道的内壁包覆有土工布。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的处理污水厂尾水中大肠杆菌的方法，采用物理作用与生物作用结合的方式，对污水中的大肠杆菌进行截留和消除处理；
采用物理方法，通过生物滞留池内的无烟煤作为填料，主要起到过滤、截留和沉积作用，填料间的空隙会截留大颗粒物质；同时，对于在生物滞留池内，污水从首端流向末端，污染物质不断沉淀，作用类似于一座沉淀池，同时无烟煤填料能够释放SO4 2-，使出水呈酸性(pH3.2-6.5)，这样的环境不利于粪大肠菌群的生存，能够有效提高粪大肠菌群的去除率；
采用生物方法，将丛枝菌根真菌接种到幼苗期的水生植物中，构建丛枝菌根真菌-水生植物共生***，经过试验研究表明，一方面丛枝菌根真菌能够提高水生植物的株高，加快植株的生长速度，达到丛枝菌根真菌-水生植物共生效果，另一方面，丛枝菌根真菌-水生植物共生***可以显著提高水生植物根部的生长，表现为根部根外菌丝异常发达，这些性质大大提高了水生植物根际对污水中粪大肠菌群吸附去除的空间范围，并且丛枝菌根真菌的菌丝还会分泌球囊霉素(GRSP)等土壤蛋白，球囊霉素可以作为土壤中的“超级胶水”，固定住土壤中的泥土沙子等小颗粒物质，同时保持良好的通透性，提高并改善土壤团聚体的稳定性，从而能够改变生物滞留池的理化性质，进一步改善植物根际的微环境，有助于提高生物滞留池的截留作用和灭活作用。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明的处理污水厂尾水中大肠杆菌的方法的流程图；
图2是本发明的生物滞留池的结构示意图
图3是本发明的各个生物滞留池中美人蕉的株高对比条形图；
图4是本发明的各个生物滞留池中美人蕉的根长对比条形图；
图5是本发明的各个生物滞留池中美人蕉的生物量对比条形图；
图6是本发明的1号生物滞留池中A组和B组大肠杆菌排出量的线形对比图；
图7是本发明的2号生物滞留池中A组和B组大肠杆菌排出量的线形对比图；
图8是本发明的3号生物滞留池中A组和B组大肠杆菌排出量的线形对比图；
说明书附图标记说明：1、下行池；2、上行池；3、过水空间；4、给水管道；5、排水管道；6、蠕动计量泵。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1所示，本发明的一种处理污水厂尾水中大肠杆菌的方法，包括如下步骤：将污水厂尾水引入到生物滞留池中，所述生物滞留池内填充有无烟煤作为填料；将丛枝菌根真菌接种到幼苗期的水生植物中，构建丛枝菌根真菌-水生植物共生***；将丛枝菌根真菌-水生植物共生***种植在生物滞留池内。
具体地，将丛枝菌根真菌接种到幼苗期的水生植物后，培育周期不小于60天。
具体地，将丛枝菌根真菌接种到幼苗期的水生植物前，需要对水生植物的根部进行灭菌处理，防止水生植物的幼苗受到其他真菌的侵染。
具体地，污水厂尾水在生物滞留池中的水力停留时间为1天～3天。
本发明采用物理作用与生物作用结合的方式，对污水中的大肠杆菌进行截留和消除处理；
采用物理方法，通过生物滞留池内的无烟煤作为填料，主要起到过滤、截留和沉积作用，填料间的空隙会截留大颗粒物质；同时，对于在生物滞留池内，污水从首端流向末端，污染物质不断沉淀，作用类似于一座沉淀池，同时无烟煤填料能够释放SO4 2-，使出水呈酸性(pH3.2-6.5)，这样的环境不利于粪大肠菌群的生存，能够有效地提高粪大肠菌群的去除率；
采用生物方法，将丛枝菌根真菌接种到幼苗期的水生植物中，构建丛枝菌根真菌-水生植物共生***，经过试验研究表明，一方面丛枝菌根真菌能够提高水生植物的株高，加快植株的生长速度，达到丛枝菌根真菌-水生植物共生效果，另一方面，丛枝菌根真菌-水生植物共生***可以显著提高水生植物根部的生长，表现为根部根外菌丝异常发达，这些性质大大提高了水生植物根际对污水中粪大肠菌群吸附去除的空间范围，并且丛枝菌根真菌的菌丝还会分泌球囊霉素(GRSP)等土壤蛋白，球囊霉素可以作为土壤中的“超级胶水”，固定住土壤中的泥土沙子等小颗粒物质，同时保持良好的通透性，提高和改善土壤团聚体的稳定性，从而能够改变生物滞留池的理化性质，进一步改善植物根际的微环境，这有助于提高生物滞留池的截留作用和灭活作用。
具体地，常见的丛枝菌根真菌有摩西斗管囊霉、根内球囊霉或摩西球囊霉，可以采用任意一种丛枝菌根真菌接种在水生植物中。
具体地，所述水生植物可以选取芦苇、香蒲、水葱、灯心草、水芹、茭白、菖蒲、旱伞草、美人蕉、黑麦草其中的一种或几种组合。
参照图2所示，所述生物滞留池包括分隔设置的下行池1和上行池2，所述下行池1和上行池2的底部设置有过水空间3，所述下行池1的上方设置有给水管道4，所述上行池2的上方设置有排水管道5，污水厂尾水从给水管道4流入到下行池1中，在下行池1内向下流动，从底部的过水空间3流入到上行池2中，在上行池2内向上流动，最后从排水管道5中流出，通过该结构的生物滞留池有效延长了污水在生物滞留池内的流动距离，并且污水从底部的过水空间3通过，污染物质不断沉淀，具有沉积作用。
具体地，所述生物滞留池的给水管道4上设置有蠕动计量泵6，通过所述蠕动计量泵6定量向生物滞留池内排入污水厂尾水，因为生物滞留池有效体积和净化速率是一定的，当排出的污水超过净化量，就无法达到净化效果，因此需要设置蠕动计量泵来控制污水进水总量。
具体地，所述生物滞留池的排水管道5的内壁包覆有土工布，防止生物滞留池内的填料从排水管道5中排出。
为了证明本发明处理污水厂尾水中大肠杆菌的方法的可行性和有益效果，本实施例中选取美人蕉作为水生植物、选取摩西球囊霉作为丛枝菌根真菌，将摩西球囊霉接种到美人蕉中，形成摩西球囊霉-美人蕉共生***，并进行模拟实验，具体地的实验方案如下：
搭建6个大小相同的生物滞留池，将6个生物滞留池分为A、B两组(CW1-A、CW2-A、CW3-A、CW1-B、CW2-B、CW3-B)，其中在A组生物滞留池(CW1-A、CW2-A、CW3-A)中种植普通的美人蕉、在B组生物滞留池(CW1-B、CW2-B、CW3-B)中种植摩西球囊霉-美人蕉共生***，并在CW1-A、CW1-B生物滞留池中填充0.5-1mm的无烟煤填料，在CW2-A、CW2-B生物滞留池中填充1-2mm的无烟煤填料，CW3-A、CW3-B生物滞留池中填充3-5mm的无烟煤填料，形成对比实验组。
实验一、验证摩西球囊霉-美人蕉共生***的可行性以及摩西球囊霉-美人蕉共生***在不同填料粒径情况下的成长情况。
具体地，采用摩西球囊霉丛枝菌根真菌菌剂对幼苗期的美人蕉植株进行接种，构建摩西球囊霉-美人蕉共生***，经过60天的培养后，摩西球囊霉(Glomus mosseae，GM)的侵染率达到了25％左右，摩西球囊霉能够有效侵染美人蕉。
参照图3所示，选中的美人蕉初始株高均在16cm左右，经过60天的生长后，6个生物滞留池中美人蕉生长表现出差异性，总体来看，B组生物滞留池中的生长速度比A组生物滞留池中的生长速度快，因此得出结论，接种摩西球囊霉可以在一定程度上提高美人蕉的株高。
参照图4所示，对美人蕉的根部进行了一定的修剪，初始根长均在8.5cm左右，添加了摩西球囊霉菌剂的B组生物滞留池中美人蕉的根长普遍比A组生物滞留池美人蕉长，说明接种摩西球囊霉可有效提高美人蕉的根长，改善植物的生长状况。
参照图5所示，对生物滞留池中的生物量进行比较，添加了摩西球囊霉菌剂的B组生物滞留池中美人蕉的地下生物量普遍比A组生物滞留池美人蕉要高，说明接种摩西球囊霉可有效地提高美人蕉的生物量。
摩西球囊霉-美人蕉的株高、根长和生物量上均明显高于未接种美人蕉，因此判断摩西球囊霉在一定程度上提高美人蕉的株高，加快植株的生长速度，所以摩西球囊霉-美人蕉能够达到共生的状态。
并且，对比上述图3-图5中，对美人蕉的株高、根长和生物量的研究发现，生物滞留池中填料的粒径越大，越适于美人蕉的生长，因此，生物滞留池中的无烟煤的直径为3.0mm～5.0mm作为本申请的优选实施例。
实验二、验证摩西球囊霉-美人蕉共生***的有益效果
经试验测定，污水厂未消毒的尾水水质具有波动性，其中粪大肠菌群指标维持在1100～54000MPN/L之间，平均值为16500MPN/L，因此在进行试验时，需要将污水厂未消毒的尾水按照不同的浓度引入到我们的6个生物滞留池中，具体地，本实施例中选取了三种浓度的污水：低浓度(粪大肠菌群小于5000MPN/L)、中浓度(粪大肠菌群5000MPN/L-10000MPN/L)、高浓度(粪大肠菌群10000MPN/L-20000MPN/L)。
具体地，本实施例设定的水力停留时间为3天，参照图6-图8所示，对于接种了摩西球囊霉的B生物滞留池，出水的粪大肠菌群数会随着进水浓度的升高而先升高后降低，当进水浓度较低时(小于5000MPN/L)，出水粪大肠菌群数很低，基本未达到检出限(小于20MPN/L)，分析认为这是由于进水粪大肠菌群浓度过低而导致粪大肠菌群被很快去除，所以未能达到检出限；当进水粪大肠菌群浓度逐渐升高，特别是当进水粪大肠菌群数在5000-8000MPN/L时，此时出水的浓度达到峰值，在进水浓度达到10000MPN/L左右时，出水浓度也有一个小幅度的跃升；此后随着进水浓度的继续升高，出水粪大肠菌群数反而会下降，在进水浓度达到20000MPN/L以后，出水浓度降到20MPN/L以下。
具体地，低浓度进水时(小于5000MPN/L)，摩西球囊霉-美人蕉共生***并没有表现出足够的优势，两种生物滞留池处理效果相差不大，并且由于进水浓度低的原因，出水粪大肠菌群浓度未达到检出限；中浓度、高浓度进水时，接种了摩西球囊霉的生物滞留池的处理效果均比未接种摩西球囊霉的生物滞留池要好，并且，从整体来看，在接种了摩西球囊霉的3号生物滞留池，显著提高了出水的稳定性，并降低了出水的卫生学指标，因此，生物滞留池中的无烟煤的直径为3.0mm～5.0mm作为本申请的优选实施例。
具体地，关于摩西球囊霉-美人蕉共生***在对粪大肠菌群的去除效果更好的现象，与丛枝菌根真菌的自身性质、及丛枝菌根真菌能够改变植物形态、改变基质理化性质等因素有关：
一方面，摩西球囊霉对美人蕉的侵染能显著提高植物的根长，且摩西球囊霉的根外菌丝延伸长度可达到根长的10-20倍，而被摩西球囊霉侵染过的美人蕉根部根外菌丝十分发达，这些性质大大提高了美人蕉根际对污水中粪大肠菌群吸附去除的空间范围，除此之外，摩西球囊霉菌丝还会分泌球囊霉素(GRSP)等土壤蛋白，有关研究表明，球囊霉素可以作为土壤中的“超级胶水”，固定住土壤中的泥土沙子等小颗粒物质，但同时保持良好的通透性，提高和改善土壤团聚体的稳定性，这些物质固着在真菌的细胞壁上。这些摩西球囊霉本身的性质能够改善湿地环境，从而提高前期对粪大肠菌群的去除效果。
另一方面，摩西球囊霉可以改变基质的物理和化学性质，从而在一定程度上提高对粪大肠菌群的去除效果。接种摩西球囊霉后，植物根外菌丝会形成根外菌丝网，向土壤中延伸伸缩，改良土壤结构，降低土壤的容重并提高0.25-10mm土壤团粒的比例，本实验所用填料粒径均小于5mm，因此摩西球囊霉对于湿地基质物理性质的改变有一定的影响；与此同时，摩西球囊霉也会改变基质的化学性质，摩西球囊霉侵染过的植物根系土壤，在没有重金属胁迫的环境下pH会略微降低，而有研究显示，在酸性环境下可以大幅提高粪大肠菌群的去除率，因此，摩西球囊霉通过改变湿地基质的理化性质也能间接地影响湿地的处理效果。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种处理污水厂尾水中大肠杆菌的方法，其特征在于：将污水厂尾水引入到生物滞留池中，所述生物滞留池内填充有无烟煤作为填料；将丛枝菌根真菌接种到幼苗期的水生植物中，构建丛枝菌根真菌-水生植物共生***；将丛枝菌根真菌-水生植物共生***种植在生物滞留池内。
2.根据权利要求1所述的处理污水厂尾水中大肠杆菌的方法，其特征在于：将丛枝菌根真菌接种到幼苗期的水生植物后，培育周期不小于60天。
3.根据权利要求1所述的处理污水厂尾水中大肠杆菌的方法，其特征在于：将丛枝菌根真菌接种到幼苗期的水生植物前，需要对水生植物的根部进行灭菌处理。
4.根据权利要求1所述的处理污水厂尾水中大肠杆菌的方法，其特征在于：所述丛枝菌根真菌包括摩西斗管囊霉、根内球囊霉或摩西球囊霉。
5.根据权利要求1所述的处理污水厂尾水中大肠杆菌的方法，其特征在于：所述水生植物选取芦苇、香蒲、水葱、灯心草、水芹、茭白、菖蒲、旱伞草、美人蕉、黑麦草其中的一种或几种组合。
6.根据权利要求1所述的处理污水厂尾水中大肠杆菌的方法，其特征在于：污水厂尾水在生物滞留池中的水力停留时间为1天～3天。
7.根据权利要求1所述的处理污水厂尾水中大肠杆菌的方法，其特征在于：所述生物滞留池包括分隔设置的下行池和上行池，所述下行池和上行池的底部设置有过水空间，所述下行池的上方设置有给水管道，所述上行池的上方设置有排水管道，污水厂尾水从给水管道流入到下行池中，在下行池内向下流动，从底部的过水空间流入到上行池中，在上行池内向上流动，最后从排水管道中流出。
8.根据权利要求1所述的处理污水厂尾水中大肠杆菌的方法，其特征在于：所述生物滞留池中的无烟煤的直径为3.0mm～5.0mm。
9.根据权利要求1所述的处理污水厂尾水中大肠杆菌的方法，其特征在于：所述生物滞留池的给水管道上设置有蠕动计量泵，通过所述蠕动计量泵定量向生物滞留池内排入污水厂尾水。
10.根据权利要求1所述的处理污水厂尾水中大肠杆菌的方法，其特征在于：所述生物滞留池的排水管道的内壁包覆有土工布。
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