CN108083423B - 一种农村户用生活污水处理装置及污水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生活污水处理技术领域，具体涉及一种农村户用生活污水处理装置。所采用的技术方案是：一种农村户用生活污水处理装置，包括生物接触氧化池，所述生物接触氧化池、第一集水槽依次通过溢流堰连通，所述第一集水槽通过第一多孔板与人工湿地处理池连通，所述人工湿地处理池通过第二多孔板与第二集水槽连通，所述第二集水槽通过沉淀池与外界连通；所述生物接触氧化池与人工湿地处理池内均设置有曝气系统。本发明适用于单户居民或分散式居民生活污水处理，同时成本低、管理方便、处理效果好。

Description

一种农村户用生活污水处理装置及污水处理方法
技术领域
本发明涉及生活污水处理技术领域，具体涉及一种农村户用生活污水处理装置。
背景技术
据统计，我国每年废水排放总量大约为600亿m3,其中城市生活污水为200亿m3，农村污水为200亿m3，按人口算，城市平均每人每天的生活污水排放量为52.63L，农村每人每天的生活污水排放量为21.74L，约为城市的2/5[1]([1]王俊起,王友球,等.乡镇生活垃圾与生活污水排放及处理现状.中国卫生工程学.2004.3(4))。我国广大农村地区，由于生活污水来源多且分散、污水总量少，存在雨污合流、污染物浓度低等原因，缺乏适用的分散式生活污水处理技术。据统计，96％的村庄没有排水渠道和污水处理系统，每年仍有超过2500万吨的生活污水直接排放[2]([2]刘晓慧.我国农村生活污水排放现状初析.安徽农业科学.2015,43(23):234-235)。
现有技术中，针对农村用生活污水处理装置的设置，要么是传统的沼气发酵模式，功能简单，处理效果差；要么是工业化净水设备，成本高、使用维护也不方便。因此，研发一套能耗低、污染物去除效能高、管理简单、出水水质能稳定达到排放标准的单户农村生活污水一体化生活污水处理装置，十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于单户居民或分散式居民生活污水处理，同时成本低、管理方便、处理效果好的农村户用生活污水处理装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种农村户用生活污水处理装置，包括生物接触氧化池，生物接触氧化池的污水入口处设置格栅，所述生物接触氧化池包括沿水流方向依次设置的生物接触氧化池I与生物接触氧化池II，两者之间通过溢流堰连通，生物接触氧化池II出水经溢流堰连通与第一集水槽连通；所述第一集水槽通过第一多孔板与人工湿地处理池连通，所述人工湿地处理池包括依次布置并由端部设置的通孔连通的人工湿地处理池I和人工湿地处理池II，所述人工湿地处理池II通过第二多孔板与第二集水槽连通，所述第二集水槽出水口连接沉淀池；所述生物接触氧化池I与生物接触氧化池II、人工湿地处理池I、人工湿地处理池II和第二集水槽内均设置有曝气系统。
优选的，所述曝气系统包括若干曝气盘，所述曝气盘通过设置有气体流量计的管道与曝气泵连接，所述生物接触氧化池I与生物接触氧化池II内还设置有不同的填料。生物接触氧化池Ⅰ主要去除COD，生物接触氧化池Ⅱ主要去除氨氮。
优选的，所述人工湿地处理池I和人工湿地处理池II内还包括基质和植物，所述基质上覆土壤层并种植植物，所述基质内竖直安装有通气管道，所述通气管道的内部安装曝气盘；所述基质为火山石，并且自下至上火山石粒径从大到小分别为16-32mm、8-16mm、5-8mm。
优选的，所述曝气泵、流量调节阀受控于智能控制器，所述液体流量计、气体流量计与智能控制器通讯连接。
优选的，所述曝气泵由太阳能发电系统驱动，所述太阳能发电系统由通过导线依次连接的太阳能电池板、蓄电池组构成，所述曝气泵和流量调节阀均通过导线与蓄电池组的输出极连接。
优选的，所述化粪池出水经格栅和进水管道连通生物接触氧化池，所述进水管道的内部、在格栅下游依次设置液体流量计和流量调节阀
优选的，所述的生物接触氧化池I、生物接触氧化池II、人工湿地处理池I和人工湿地处理池II的池体为砖混结构。所述第一多孔板与第二多孔板均为多孔有机玻璃板或多孔塑料板或多孔不锈钢板。
优选的，所述通气管道为多孔PVC管。
相应的，利用所述的农村户用生活污水处理装置处理污水的方法，包括如下步骤：
a.从化粪池或下水管道来的污水过滤固体废物后流入生物接触氧化池，自然或连续进水均可，控制进水流量200L-500L/d；
b.生物接触氧处理：采用连续曝气方式进行曝气，控制曝气量和水流量，结合步骤a，污水依次流经氧化池Ⅰ、氧化池Ⅱ，实现有机污染物、氨氮、总氮等的有效去除；
c.人工湿地净化：利用曝气盘与通气管道的设置，在人工湿地处理池中形成富氧区和缺氧区，其中靠近通气管道的区域为富氧区、远离通气管道的区域为缺氧区；同时根据季节变化，在人工湿地处理池内栽种水生蔬菜，利用植物和好氧、厌氧生物处理；进一步去除COD和氨氮，并去除总氮：污水在生物接触氧化池经过曝气处理后，由第一集水槽经多孔有机玻璃板或多孔塑料板或多孔不锈钢板流入人工湿地处理池进行净化；
d.清水流出本处理装置：经处理过的水经第二多孔板流入第二集水槽后，在第二集水槽中加入微生物絮凝剂，通过曝气将微生物絮凝剂混匀，利用微生物絮凝剂对出水进行沉淀，沉淀后上清经溢流堰溢出并达标排放，污泥定期清掏做农肥；
所述微生物絮凝剂由菌株BFX-01的菌悬液培养48h，在6000rpm下离心20min，去除菌体，加入3倍体积的冷乙醇，4℃冰箱过夜，在6000rpm下离心10min，冷冻干燥得到；
所述菌株BFX-01于2017年9月18日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号；保藏编号：14619；分类命名为：克雷伯氏菌，Klebsiella sp，其核苷酸序列如SEQ ID NO 1。
优选的，所述第二集水槽11内控制pH范围为7～10。
本发明的有益效果集中体现在，适用于单户居民或分散式居民生活污水处理，同时成本低、管理方便、处理效果好。具体体现在：
1.本发明在使用过程中，通过进水管道依次连通生物接触氧化池、第一集水槽、人工湿地处理池、第二集水槽后与沉淀池连通，其中人工湿地处理池中的曝气盘配合连接多个设置在基质中的通气管道，装置运行时，可在系统中形成富氧区和缺氧区，其中靠近进水的区域为富氧区、远离进水的区域为缺氧区，避免了另设厌氧池、好氧池，布置合理、节约了成本。处理装置采用生物接触氧化-生态处理组合的形式，生物接触氧化去除了大部分可生化的有机物，大大减少了人工湿地净化系统堵塞的可能。
2.本处理装置中，通过生物接触氧化池的曝气系统与人工湿地处理池的通气系统共同使用曝气泵、气体流量计，每组曝气盘并联设置，有效缩短整个系统的曝气时间；同时本处理系统的流量调节阀、曝气泵与太阳能发电系统连接，使装置内进水、曝气均可采用太阳能实现，特别适合光照充足，电力供应不稳的偏远农村地区，同时流量调节阀、曝气泵可在智能控制器的控制下依据液体流量计、气体流量计的变化进行功率调节，使得管理更为方便。
3.通过二级生物接触氧化池与二级人工湿地处理池的双重作用，处理装置正式运行后COD、氨氮去除效率分别最高可达96.1％和98.4％，出水均能达到GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标，处理效果好。污水处理规模为200～500L/d,体积小、质量轻，可根据地势置于厕所，化粪池旁的地下等，既方便又美观。非常适合农村管道铺设困难，成本高，雨污分离难地区单户居民或者分散式居民生活污水的处理。
4.筛选的生物产品作为絮凝剂，具有良好的絮凝效果，絮凝剂与污水通过曝气混匀，进一步去除污水中的TP、悬浮物及部分总氮等。污水经沉淀区沉降后经出水口排出。因投加的生物絮凝剂，环保无污染，因此沉淀物质可作为肥料使用。
附图说明
图1是本发明的装置示意图；
图2是图1中所示结构的A-A向视图；
图3是本发明的太阳能发电系统与曝气系统的连接示意图；
图4是本发明的控制原理框图；
图5为本发明启动期间对COD的去除效果分析图；
图6为本发明启动期间对氨氮的去除效果分析图；
图7为本发明运行期间对COD的去除效果分析图；
图8为本发明运行期间对氨氮的去除效果分析图；
图9为BFX-01菌落形态；
图10为BFX-01革兰氏染色显微镜形态；
图11为BFX-01生长曲线；
图12为生物絮凝剂MBFX-01浓度不同对絮凝效果的影响示意图；
图13为生物絮凝剂MBFX-01的pH稳定性试验结果示意图；
图14为生物絮凝剂MBFX-01的热稳定性试验结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图1至8进一步阐述本发明。
如图1所示，一种农村户用生活污水处理装置，包括与化粪池1出口端连通的进水管道2，所述化粪池1出口或进水管道2上设置格栅3。不经过化粪池1的其他生活污水也要单独设置或利用格栅3过滤大的杂质。所述格栅3下游、进水管道2的内部沿进水方向依次设置液体流量计41和流量调节阀4，所述进水管道2的出水口与生物接触氧化池5连通，所述生物接触氧化池5包括沿远离进水管道2的方向依次设置的生物接触氧化池I51与生物接触氧化池II52，所述生物接触氧化池I51、生物接触氧化池II52与第一集水槽6依次通过溢流堰7连通；所述第一集水槽6通过第一多孔板8与人工湿地处理池9连通，所述人工湿地处理池9包括由通孔连通的人工湿地处理池I91和人工湿地处理池II92，所述人工湿地处理池II92通过第二多孔板10与第二集水槽11连通，所述第二集水槽11通过溢流堰7进入沉淀池12然后经出水管道与外界连通，所述第一多孔板8与第二多孔板10均为多孔有机玻璃板或多孔塑料板或多孔不锈钢板。
所述的生物接触氧化池I51、生物接触氧化池II52、人工湿地处理池I91和人工湿地处理池II92的池体为砖混结构，也可选用混凝土、不锈钢板、玻璃等材料等制造，使用有机玻璃可便于使用者由侧壁观察池内污水处理情况。
所述生物接触氧化池I51与生物接触氧化池II52、人工湿地处理池I91和人工湿地处理池II92内均设置有曝气系统，所述曝气系统包括若干曝气盘15，所述曝气盘15通过设置有气体流量计14的管道与曝气泵13连接，所述曝气泵13由太阳能发电系统供电。如图3所示，所述太阳能发电系统由通过导线依次连接的太阳能电池板16、蓄电池组17构成，所述曝气泵13和流量调节阀4均通过导线与蓄电池组17的输出极连接。曝气泵13和流量调节阀4等直接利用12V或者24V的直流电工作。
所述生物接触氧化池I51与生物接触氧化池II52内填料选用弹性组合式填料，既能挂膜，又能有效切割气泡，提高氧的转移速率和利用率。
如图2所示，所述人工湿地处理池I91和人工湿地处理池II92内还包括基质19和植物21，所述基质19上覆土壤层20并种植蔬菜、花卉等植物21，所述基质19为火山石，并且自下至上火山石粒径从大到小分别为16-32mm、8-16mm、5-8mm。所述基质19内竖直安装有通气管道22，所述通气管道22的内部安装曝气盘15，所述通气管道22为多孔PVC管。
优选的，如图4所示，所述曝气泵13、流量调节阀4受控于智能控制器24，所述液体流量计41、气体流量计14与智能控制器24通讯连接，所述智能控制器24还可以通过以太网与中控计算机25通讯连接，方便户主通过PC终端直管了解设备运行情况，并进行控制和操作，当然在考虑成本的情况下，这部分可以省去。
本发明池体尺寸为1200*600*600mm，适合农村独户使用。其中生物接触氧化池I51和生物接触氧化池II52的尺寸分别为600*200*600mm、500*200*600mm，所述第一集水槽6和第二集水槽11的尺寸均为100*200*600mm，所述人工湿地处理池I91和人工湿地处理池II92的尺寸分别为1200*200*600mm、1100*200*600mm，所述进水管道2和出水管道的孔径均为0.4cm，所述连通人工湿地处理池I91和人工湿地处理池II92的通孔的孔径为0.8cm，所述溢流堰7的堰高为550mm。
下面阐述一下本发明的实施方式，包括如下步骤：
a.污水流入本处理装置：从化粪池1或下水管道来的污水过滤固体废物后流入生物接触氧化池，根据自然污水产生情况自然或连续进水均可，通过智能控制器24控制进水管倒2上的流量调节阀4，污水多的时候多余污水在化粪池1或专门设置的缓冲池暂存，控制进水流量200L-500L/d。
b.生物接触氧化池5挂膜，去除大部分COD及部分氨氮：生物接触氧化池5内设置弹性组合式填料，并采用连续曝气方式进行曝气：空气流量计实时检测管路内的气体流速，智能控制器24将气体流速与预设值进行比较，若气体流速过高则减小曝气泵13供给气量，使管路内气体流速降低，若气体流速过低则增大曝气泵13供给气量，使管路内气体流速增加，若气体流速在预设值附近，则保持当前曝气泵13供给气量，以保持管路内气体流速稳定；
c.人工湿地处理池9净化，进一步去除COD和氨氮，并去除总氮：污水在生物接触氧化池5经过曝气处理后，由第一集水槽6经多孔有机玻璃板流入人工湿地处理池9进行净化，所述曝气盘15与通气管道22的设置，可在人工湿地处理池9中形成富氧区和缺氧区，其中靠近通气管道22的区域为富氧区、远离通气管道22的区域为缺氧区；同时根据季节变化，在人工湿地处理池9内栽种不同的水生蔬菜；
d.清水流出本处理装置：经处理过的水经第二多孔板流入第二集水槽后，在第二集水槽中加入微生物絮凝剂，通过曝气将微生物絮凝剂混匀，利用微生物絮凝剂对出水进行沉淀，沉淀后上清经溢流堰溢出并达标排放，污泥定期清掏做农肥；
所述微生物絮凝剂由菌株BFX-01的菌悬液培养48h，在6000rpm下离心20min，去除菌体，加入3倍体积的冷乙醇，4℃冰箱过夜，在6000rpm下离心10min，冷冻干燥得到；
所述菌株BFX-01于2017年9月18日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号；保藏编号：14619；分类命名为：克雷伯氏菌，Klebsiella sp，其核苷酸序列如SEQ ID NO 1。优选所述第二集水槽11内控制pH范围为7～10。
实验证明，该一体化污水处理装置处理农村生活污水效果较好，处理系统对生活污水中的COD、氨氮等都有较好的去除作用，正式运行后污水COD、氨氮和总氮的去除效率分别最高可达96.1％、98.4％和93.0％，出水均能达到GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标，处理系统对污水TP也有着较好的去除效果。
一、装置启动初期
实验结果如图5至6所示，装置启动初期，由于进水波动较大，微生物未完全适应。因此，一体化污水处理装置处理效果波动较大，效果不理想。随着微生物的适应以及接触氧化池生物挂膜完成，一体化污水处理装置的COD、氨氮的处理效果在逐渐提高并趋于稳定，并基本达到了GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标，氨氮出水水质也较好。
二、装置正常运行期间
一体化污水处理装置正式运行期间对COD的去除效果如图7所示.由图可知，尽管进水COD波动较大(90.0～246.8mg/L)，但一体化污水处理装置的处理效果较好，平均去除率为74.6～96.1％，出水均能达到GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标，说明该装置抗冲击负荷能力较强。接触氧化池对COD的去除率最高可达86.8％，人工湿地处理池可进一步去除3.5％～18.7％的COD。
一体化污水处理装置正式运行期间对氨氮的去除效果如图8所示。由图可知，该装置对生活污水中氨氮去除效果较好，去除率稳定在95.9％以上，甚至高达98.4％，出水氨氮稳定在0.94±0.19mg/L，均能稳定达到GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标。接触氧化池中的微生物已去除了污水中大部分的氨氮，去除率稳定在94.0％以上。
本发明筛选微生物和制备絮凝剂的效果展示实施例如下：
实施例一
配置各培养基
富集培养基：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl 5g，琼脂20g，pH＝7.2～7.4，水1L，121℃灭菌20min。
细菌培养基：酵母膏5g，蛋白胨10g，NaCl 0.5g，琼脂20g，自来水1L，pH＝7.0，121℃灭菌20min。
YPD培养基：蛋白胨5g，葡萄糖10g，麦芽膏3g，酵母膏3g，琼脂20g，水1L，添加30μg/mL链霉素或者100mg/L的氯霉素，112℃灭菌30min；
高氏Ⅰ号培养基：可溶性淀粉20g，KNO3 1g，K2HPO4 0.5g，MgSO4·7H2O0.5g，NaCl0.5g，FeSO4·7H2O 0.01g，琼脂20g，pH＝7.4～7.6，121℃灭菌20min。
PDA培养基：马铃薯200g，葡萄糖20g，琼脂20g，自来水1L，pH自然。
初筛培养基：葡萄糖10g，K2HPO4 5g，KH2PO4 2g，NaCl 0.1g，MgSO4·7H2O0.2g，尿素0.5g，酵母膏0.5g，pH＝7.2～7.5，水1L，115℃灭菌20min。
复筛培养基：葡萄糖10g，K2HPO4 5g，KH2PO4 2g，NaCl 0.1g，MgSO4·7H2O0.2g，尿素0.5g，酵母膏0.5g，pH＝7.2～7.5，水1L，115℃灭菌20min。
实施例二
富集和纯化
富集：称取土样10g加入到含有玻璃珠的无菌生理盐水中，摇匀半个小时，将土样充分打散，静止澄清，吸取上清液按照10％加入到由90mL富集培养基和10ml水样组成的培养基中。将富集液在30℃、160rpm的摇床中培养1天。然后将富集液进行梯度稀释，即把上清液分部稀释至10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8。在无菌操作下，用移液器分别吸取0.1mL上述样品悬浊液，用涂布棒分别涂布于YPD培养基、高氏Ⅰ号培养基和PDA培养基上，将稀释液涂布均匀。将平板倒置培养，30℃条件下培养24～48h。
纯化：将富集得到的具有不同菌落形态的菌株进行划线分离纯化，挑选单菌落，重复划线2～3次，最后将得到的纯化菌落斜面在4℃冰箱中保存。
实施例三
筛选
初筛：将初筛培养基分装在50mL的三角瓶中，装液量为20mL，将筛选的菌种，从斜面接种于初筛培养基，在30℃、160rpm的恒温摇床中培养2d，8000rpm离心5min，测定上清液中的絮凝活性。
复筛：将初筛中具有絮凝活性的菌株，接种于产絮培养基中，在复筛培养基中培养1d。按照4％的接种量接入相同的培养基中，按照初筛的方法培养2d，8000rmp离心5min，测定上清液的絮凝活性。最后得到一株絮凝活性较高的菌株BFX-01。
于2017年9月18日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号；保藏编号：14619；分类命名为：克雷伯氏菌，Klebsiellasp.。
实施例四
菌株培养和观察
菌株培养：将斜面培养基上的BFX-01接种于细菌培养基上，在30℃的恒温培养箱中进行培养，12～24h观察菌落形态(如图9所示)，利用光学显微镜观察单独个体的形态(如图10所示)。
菌株生理生化特征为：菌落湿润、光滑、球形、粘稠、白色、容易挑起，革兰氏阴性菌，短杆状、不运动、有荚膜，可以降解明胶，产过氧化氢酶，不产氧化酶，吲哚实验为阳性，不产H2S气体。
菌悬液的配制：将斜面保存的菌株BFX-01接种于富集培养基，将进入对数期的种子液8000rpm离心5min获得菌体细胞，用无菌纯水洗涤两次，得到菌悬液。
生长曲线的绘制：将斜面保存的菌株接入到细菌培养基中，在30℃，160rpm的摇床中进行培养，以比浊法对培养液在600nm处测定吸光值，由于菌体量较大，培养液进行适当稀释(如图11所示)。
实施例五
对菌株BFX-01进行分子生物学鉴定
(1)基因组DNA的提取：将得到的BFX-01菌株菌悬液，通过细菌基因组DNA提取试剂盒(TianGen生物公司)获得细菌基因组DNA。
(2)PCR扩增：利用细菌基因组DNA作为模板，采用细菌16S rDNA通用引物作为扩增引物(包括前导引物和反向引物)，进行PCR扩增反应。
正向引物27F:5＇-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3＇
反向引物1492R:5＇-GGTTACCTTGTTACGACTT-3＇
PCR反应体系总体积为50ul，具体如表1所示：
表1 PCR反应体系
试剂 体积(微升)
模板 2
2×Taq PCR MasterMix 25
正向引物 1.6
反向引物 1.6
双蒸水H<sub>2</sub>O 21.8
PCR循环体系如表2所示：
表2 PCR循环体系
温度(℃) 时间 循环次数 程序
95 5分 1次 预变性
95 30秒 30次 变性
54 30秒 30次 退火
72 1:40秒 30次 延伸
72 5分 后延伸
12 ∞ 保温
(3)PCR序列测定：将PCR产物送至上海生物工程公司测定。
(4)系统发育树的构建：将所得序列提交到GenBank数据库，运用Blast软件进行identify分析，分析结果采用Clustal W软件进行多序列比对。序列比对的地址为：http:// blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi。
测序得到BFX-01菌株基因的核苷酸序列：SEQ ID NO 1。
将上述序列提交Genbank数据库进行BLAST对比并将序列提交保存，菌株BFX-01的PCR产物测序可得到1190bp序列，经NCBI分析菌株BFX-01为克雷伯氏菌属(Klebsiellasp.)，同源性为99％。
实施例六
微生物菌剂MBFX-01的一般生化性质测定
(1)微生物菌剂MBFX-01的制备：将所述BFX-01菌悬液培养48h，在6000rpm下离心20min，去除菌体，加入3倍体积的冷乙醇，4℃冰箱过夜。在6000rpm下离心10min，冷冻干燥得到。
(2)pH耐受性研究
将上述微生物菌剂MBFX-01溶液调节至不同的pH(3，4，5，6，7，8，9，10，11，12)，在4℃冰箱中放置24h，在室温下测定MBFX-01的絮凝活性。每个pH水平取0.25mL加入装有20mL高岭土悬液(5g/L)和1mL CaCl2(1％w/v)的混合液中，轻轻摇匀静止5min，在550nm处测定吸光值。
试验中涉及的絮凝率的计算公式如下所示：
絮凝率(FA)＝(A-B)/A*100％，其中，A表示在550nm处空白的吸光值，B表示550nm处样品的吸光值。
结果如图13所示：微生物菌剂MBFX-01在pH＝3～12范围内效果较稳定，在pH＝7～10之间絮凝效果最好。说明BFX-01对极端的酸碱溶液有较好的耐受性，具有应用于用于酸性、中性和碱性污水处理的潜力。
(2)温度耐受性研究
将微生物菌剂MBFX-01溶液调节至不同的水浴锅下中(20℃，40℃，60℃，80℃，100℃,120℃)放置30min，然后迅速将絮凝剂溶液冷却至室温，在室温下测定MBFX-01的絮凝活性。每个温度水平取0.25mL加入装有20mL高岭土悬液(5g/L)和1mL CaCl2(1％w/v)的混合液中，轻轻摇匀静止5min，在550nm处测定吸光值。
结果如图14：微生物菌剂MBFX-01具有较高的温度耐受性，说明BFX-01的温度稳定性非常好，具有很好的保藏稳定性。
实施例七
微生物菌剂MBFX-01的絮凝效果测定
(1)MBFX-01对高岭土的絮凝特性研究：
用上述微生物菌剂MBFX-01溶液分别配置成不同浓度的溶液(0.1mg/mL，0.3mg/mL，0.5mg/mL，1.0mg/mL，1.5mg/mL，2.0mg/mL，3.0mg/mL，4.0mg/mL，6.0mg/mL)，每种水平取0.25mL加入到装有20mL高岭土悬液(5g/L)和1mL CaCl2(1％w/v)的混合液中，轻轻摇匀静止5min，在550nm处测定吸光值。
试验中涉及的絮凝率的计算公式如下所示：
絮凝率(FA)＝(A-B)/A*100％，其中，A表示在550nm处空白的吸光值，B表示550nm处样品的吸光值。
结果如图12所示：浓度0.3-3.0mg/mL的絮凝效果保持相对稳定，且在浓度为0.5mg/mL时絮凝效果最好。
(2)微生物菌剂MBFX-01溶液和其它种类絮凝剂的絮凝效果比较1)、对高岭土悬液的絮凝效果比较
将阳性PAM、中性PAM、阴性PAM、聚合氯化铝铁、聚合氯化铝和微生物菌剂MBFX-01六种不同絮凝剂分别按照各自最适的添加浓度和添加量(0.1％阳PAM 1.5mL，0.1％中PAM0.2mL，0.1％阴PAM 0.2mL，1％聚合氯化铝铁1.5mL，1％聚合氯化铝无效果，0.6％MBFX-010.8mL)，与高岭土悬液(5g/L)混合均匀，倒入100mL的量筒中，分别记录不同时间(1min，3min，5min，10min，20min)沉淀的体积。
结果如表3所示：
表3不同絮凝剂对高岭土悬液的絮凝效果
Figure BDA0001532122690000141
从表3可以看出：MBFX-01和阳性PAM的絮凝效果相当，比聚合氯化铝铁的效果好，而阳性PAM、中PAM和聚合氯化铝(聚铝)几乎无效果，因此MBFX-01与其它絮凝剂相比，具有较好的应用潜力。
2)、对泥浆水的絮凝效果比较
将10g土壤在100mL的自来水中高速旋转30min，静止1h，去除下面泥土的沉淀物，得到人造泥浆水。
将泥浆水调至中性偏弱碱性的pH值，加入各絮凝剂最适浓度及最适体积(0.1％阳PAM 1.6mL，0.1％中PAM 1.4mL，0.1％阴PAM 0.8mL，1％聚合氯化铝铁3mL，1％聚合氯化铝3mL，0.6％CBF-BFX-01 2.66mL)，在100mL量筒中测定各自沉淀的体积。
结果如表4：
表4不同絮凝剂对泥浆水的絮凝效果
Figure BDA0001532122690000151
从表4可知：MBFX-01和阳性PAM、中性PAM的效果相当，比聚合氯化铝(聚铝)、聚合氯化铝铁(聚铝铁)和阴性PAM的絮凝效果好，由此可以看出MBFX-01在泥浆水处理方面具有非常好的应用前景。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Figure BDA0001532122690000161
Figure BDA0001532122690000171
序列表
<110> 中国科学院成都生物研究所
<120> 一种农村户用生活污水处理装置及污水处理方法
<160> 1
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 1190
<212> DNA
<213> 克雷伯氏菌(Klebsiella sp.)
<400> 1
cgcagcatca agtggtagcg ccctcccgaa ggttaagcta cctacttctt ttgcaaccca 60
ctcccatggt gtgacgggcg gtgtgtacaa ggcccgggaa cgtattcacc gtagcattct 120
gatctacgat tactagcgat tccgacttca tggagtcgag ttgcagactc caatccggac 180
tacgacatac tttatgaggt ccgcttgctc tcgcgaggtc gcttctcttt gtatatgcca 240
ttgtagcacg tgtgtagccc tggtcgtaag ggccatgatg acttgacgtc atccccacct 300
tcctccagtt tatcactggc agtctccttt gagttcccgg ccggaccgct ggcaacaaag 360
gataagggtt gcgctcgttg cgggacttaa cccaacattt cacaacacga gctgacgaca 420
gccatgcagc acctgtctca cagttcccga aggcaccaat ccatctctgg aaagttctgt 480
ggatgtcaag accaggtaag gttcttcgcg ttgcatcgaa ttaaaccaca tgctccaccg 540
cttgtgcggg cccccgtcaa ttcatttgag ttttaacctt gcggccgtac tccccaggcg 600
gtcgatttaa cgcgttagct ccggaagcca cgcctcaagg gcacaacctc caaatcgaca 660
tcgtttacag cgtggactac cagggtatct aatcctgttt gctccccacg ctttcgcacc 720
tgagcgtcag tctttgtcca gggggccgcc ttcgccaccg gtattcctcc agatctctac 780
gcatttcacc gctacacctg caattctacc cccctctaca gactctagcc tgccagtttc 840
gaatgcagtt cccaggttga gcccggggat ttcacatccg acttgacaga ccgcctgcgt 900
gcgctgtacg cccagtattc cgattacgct tgcacccgtc cgtattaccg cgctgctgca 960
cgagtagcgt gctgctctgc ggctacgtca tcgatgagta gtagctcacg ctcttccctg 1020
ctgacgtgca ttagcagcct gaagctcata gaccacgcag catgactgca tcaggcctgc 1080
gccatggcat atgcccaatg actgcttccg tagatctgac aggttcgatc cattgactgc 1140
aatgccctcc tgaaccttag aaatccgtcg cgcctagttg agtcgcttag 1190

Claims (10)

1.一种农村户用生活污水处理装置，其特征在于：包括生物接触氧化池(5)，生物接触氧化池(5)的污水进水处设置格栅(3)，所述生物接触氧化池(5)包括沿水流方向依次设置的生物接触氧化池I(51)与生物接触氧化池II(52)，两者之间通过溢流堰(7)连通，生物接触氧化池II(52)出水经溢流堰(7)连通与第一集水槽(6)连通；所述第一集水槽(6)通过第一多孔板(8)与人工湿地处理池(9)连通，所述人工湿地处理池(9)包括依次布置并由端部设置的通孔连通的人工湿地处理池I(91)和人工湿地处理池II(92)，所述人工湿地处理池II(92)通过第二多孔板(10)与第二集水槽(11)连通，所述第二集水槽(11)出水口连接沉淀池；所述生物接触氧化池I(51)与生物接触氧化池II(52)、人工湿地处理池I(91)、人工湿地处理池II(92)和第二集水槽(11)内均设置有曝气系统，在第二集水槽(11)中加入微生物絮凝剂，通过曝气系统曝气将微生物絮凝剂混匀，利用微生物絮凝剂对出水进行沉淀；
所述微生物絮凝剂由菌株BFX-01的菌悬液培养48h，在6000rpm下离心20min，去除菌体，加入3倍体积的冷乙醇，4℃冰箱过夜，在6000rpm下离心10min，冷冻干燥得到；
所述菌株BFX-01于2017年9月18日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号；保藏编号：14619；分类命名为：克雷伯氏菌，Klebsiella sp，其核苷酸序列如SEQ ID NO 1。
2.根据权利要求1所述的一种农村户用生活污水处理装置，其特征在于：所述曝气系统包括若干曝气盘(15)，所述曝气盘(15)通过设置有气体流量计(14)的管道与曝气泵(13)连接，所述生物接触氧化池I(51)与生物接触氧化池II(52)内还设置有不同的填料。
3.根据权利要求2所述的一种农村户用生活污水处理装置，其特征在于：所述人工湿地处理池I(91)和人工湿地处理池II(92)内还包括基质(19)和植物(21)，所述基质(19)上覆土壤层(20)并种植植物(21)，所述基质(19)内竖直安装有通气管道(22)，所述通气管道(22)的内部安装曝气盘(15)；所述基质(19)为火山石，并且自下至上火山石粒径从大到小分别为16-32mm、8-16mm、5-8mm。
4.根据权利要求3所述的一种农村户用生活污水处理装置，其特征在于：所述曝气泵(13)、流量调节阀(4)受控于智能控制器(24)，所述液体流量计(41)、气体流量计(14)与智能控制器(24)通讯连接。
5.根据权利要求4所述的一种农村户用生活污水处理装置，其特征在于：所述曝气泵(13)由太阳能发电系统驱动，所述太阳能发电系统由通过导线依次连接的太阳能电池板(16)、蓄电池组(17)构成，所述曝气泵(13)和流量调节阀(4)均通过导线与蓄电池组(17)的输出极连接。
6.根据权利要求1所述的一种农村户用生活污水处理装置，其特征在于：污水经格栅(3)和进水管道(2)连通生物接触氧化池(5)，所述进水管道(2)的内部、在格栅(3)下游依次设置液体流量计(41)和流量调节阀(4)。
7.根据权利要求1所述的一种农村户用生活污水处理装置，其特征在于：所述的生物接触氧化池I(51)、生物接触氧化池II(52)、人工湿地处理池I(91)和人工湿地处理池II(92)的池体为砖混结构,所述第一多孔板(8)与第二多孔板(10)均为多孔有机玻璃板或多孔塑料板或多孔不锈钢板。
8.根据权利要求3所述的一种农村户用生活污水处理装置，其特征在于：所述通气管道(22)为多孔PVC管。
9.一种农村户用生活污水处理装置处理污水的方法，包括如下步骤：
a.进水：从化粪池或下水管道来的污水过滤固体废物后流入生物接触氧化池，自然或连续进水均可，控制进水流量200L-500L/d；
b.生物接触氧处理：采用连续曝气方式进行曝气，控制曝气量和水流量，结合步骤a，污水依次流经氧化池Ⅰ、氧化池Ⅱ，实现有机污染物、氨氮、总氮等的有效去除；
c.人工湿地净化：利用曝气盘与通气管道的设置，在人工湿地处理池中形成富氧区和缺氧区，其中靠近通气管道的区域为富氧区、远离通气管道的区域为缺氧区；同时根据季节变化，在人工湿地处理池内栽种水生蔬菜，利用植物和好氧、厌氧生物处理；进一步去除COD和氨氮，并去除总氮：污水在生物接触氧化池经过曝气处理后，由第一集水槽经多孔有机玻璃板或多孔塑料板或多孔不锈钢板流入人工湿地处理池进行净化；
d.清水流出本处理装置：经处理过的水经第二多孔板流入第二集水槽后，在第二集水槽中加入微生物絮凝剂，通过曝气将微生物絮凝剂混匀，利用微生物絮凝剂对出水进行沉淀，沉淀后上清液经溢流堰溢出并达标排放，污泥定期清掏做农肥；
所述微生物絮凝剂由菌株BFX-01的菌悬液培养48h，在6000rpm下离心20min，去除菌体，加入3倍体积的冷乙醇，4℃冰箱过夜，在6000rpm下离心10min，冷冻干燥得到；
所述菌株BFX-01于2017年9月18日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号；保藏编号：14619；分类命名为：克雷伯氏菌，Klebsiella sp，其核苷酸序列如SEQ ID NO 1。
10.根据权利要求9所述的处理污水的方法，其特征在于：所述第二集水槽(11)内控制pH范围为7～10。
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