CN113912192B - 一种污水净化回用处理方法及系统装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水深度处理技术领域，尤其是一种污水净化回用处理方法及系统装置。系统装置包括污水净化回用处理装置、生态处理池和处理尾水蓄存回用池，污水净化回用处理装置由支撑架固定，一端设有中空盖，另一端插入生态处理池内；所述中空盖内部设有空腔与回流管一端连通，回流管另一端插入处理尾水蓄存回用池内，且回流管上设有泵；支撑架内部由上到下依次设有预过滤单元、断层渗流复氧单元和生态沟，生态沟设于处理池中。本发明通过滤料间空气断层复氧区和菌藻球填充渗流脱氮区交替作用，增加水中的溶解氧，经生态沟的进一步净化，从而创建了菌藻共生型高氧多途径脱氮新技术，进而实现水产养殖污水或生活及工农业污水的深度处理与循环利用。

Description

一种污水净化回用处理方法及系统装置

技术领域

本发明涉及污水深度处理及资源化技术领域，尤其是一种污水净化回用处理方法及系统装置。

背景技术

人类社会的发展及城市化进程对环境的影响日益加深，水污染已成为我国面临的最主要的环境安全问题和社会问题，抗生素及其抗性基因也已成为危害生态环境和人类健康的重要污染物。通常采用的污水处理方法包括物理法、化学法和生物法，在进行脱氮除磷、去除有机物等污染物时，大多采用生物处理法。然而，传统生物处理法存在曝气能耗高、占地面积大、剩余污泥处置成本高、有毒副产物泄露等诸多问题。此外，大规模工厂化养殖带来的水环境污染与水产病害频发等问题严重困扰着我国水产养殖业的发展，目前可供水产养殖系统水处理循环回用的技术较少，处理成本较高，对氮素去除效果一般，且会造成抗生素抗性基因的累积，极大地限制了循环水养殖技术的推广应用。在实际运行污水处理中，污水的C/N比差异较大，在单一反应器同步生物脱氮工艺中，C/N比过高会增加异养好氧菌的活性及其对水中DO的竞争，抑制硝化细菌活性，影响硝化效果，甚至引起污泥膨胀，过低的C/N比又会导致反硝化不完全，脱氮效果受到限制，且频繁调整C/N比会增加运行费用和操作难度。在不调整碳源的条件下，实现低C/N比污水高效脱氮和高C/N比污水稳定脱氮，是目前脱氮技术中面临的难题。因此，开发更为低价、高效、节能、操作简便、普适性广的污水处理技术已成为亟待解决的问题。

作为水环境中重要的生物组分，细菌和藻类在全球海洋和淡水生物群落中占据绝对优势，并存在错综复杂的生态学关系，对于稳定水生生态系统平衡及预防病害发生起着不可或缺的作用。研究表明，藻类生长过程中可在藻细胞周围形成一种独特的对细菌生长有刺激作用的微环境，致使细菌附着于藻细胞表面形成菌藻共生体系。细菌对藻类生长同样具有促进作用，如生命元素供给、生长因子转化、信息素调节和协同保护等。从生态结构和功能角度分析，藻类作为自养型生物，能够有效利用污水中氮、磷、CO₂等物质合成有机物并释放O₂，而细菌对氮、磷有机物等污染物有强大的降解能力，并利用O₂进行代谢活动，可将有机物转化为CO₂、无机氮及磷的化合物以供藻类生长。此外，利用菌藻之间的营养竞争关系达到控制水华的目的，可改善水产养殖的水体质量。研究发现一种根际促生菌（PGPB）Rhizobium和一种从污水中分离到的小球藻（Chorella vulgaris）之间具有共生关系，强调了菌藻共生关系在淡水中的重要性。小球藻（Chlorell apyrenoidosa）通过直接吸收和利用水体的NH₄ ⁺-N以及提高水中溶解氧（DO）加强硝化细菌硝化作用和促进芽孢杆菌的（Bacillus lichenifirmis）生长。一般来讲，藻类可高效去除营养盐，但藻类去除绝大多数有机污染物的效率要低于细菌。因此，合理利用菌藻在去除污染物过程中的差异性，发挥菌藻共生的优势，实现污水高效净化具有重要意义。

菌藻共生体系已在诸多行业污水处理过程中得以应用，但大多存在能耗高、效率低等缺陷。目前尚未明确菌藻配比对菌藻共生体系污水处理性能的影响机制，同时菌藻共生体系稳定性仍是其大规模应用的瓶颈之一。目前，应用悬浮型菌藻反应器或菌藻生物膜反应器实现污水的高效处理，均需要较长的水力停留时间，菌藻反应器的性能仍十分低下。对菌藻反应器进行优化，提升反应器的性能对于实现污水处理的节能降耗有着重要意义。因此，将藻类和细菌结合，探究两者之间生态关系和作用机理，形成良好的菌藻共生体系，并将其应用于水处理工艺及水环境修复过程具有重要意义和实际应用价值。目前尚未见发挥菌藻共生的优势，利用藻类高效去除污水中抗生素同时减少抗生素抗性基因在水处理细菌中的累积的方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种污水净化回用处理方法及系统装置。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种污水净化回用处理系统装置，系统装置包括污水净化回用处理装置、生态处理池和处理尾水蓄存回用池，污水净化回用处理装置由支撑架固定，一端设有中空盖，另一端插入生态处理池内；所述中空盖内部设有空腔与回流管一端连通，回流管另一端插入处理尾水蓄存回用池内，且回流管上设有泵，所述泵与中空盖相连的回流管之间设有三通阀，三通阀的第三条支路与进水相连通；支撑架内部由上到下依次设有预过滤单元、断层渗流复氧单元和生态沟，生态沟设于生态处理池中。

所述支撑架内部由隔板由上至下依次隔成预过滤单元、断层渗流复氧单元和生态沟；所述断层渗流复氧单元由隔板由上到下依次隔成多个菌、藻床单元；所述隔板上设置多个孔。

所述中空盖面向预过滤单元的表面上设置多个喷头，所述空腔内的水经由喷头喷出淋至预过滤单元；预过滤单元隔板上铺设滤料，各菌、藻床单元隔板上铺设改性净水滤料，改性净水滤料上接种的菌、藻接种液，改性净水滤料并与滤料上接种的菌、藻接种液构成共生体系。

所述改性净水滤料为将净水滤料经混合膜液材料水溶液（A）、滤料性能提升材料水溶液（B）、聚合物水溶液(C)和净水滤料改性剂水溶液（D）的混合液进行改性处理所得；其中，混合膜液材料水溶液为单宁、壳聚糖及酵母浸膏加入水中获得混合膜液材料水溶液，单宁、壳聚糖及酵母浸膏于混合膜液材料水溶液中的终浓度均为0.2%～2.0%；滤料性能提升材料水溶液为海藻酸钙、卡拉胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇加入水中获得滤料性能提升材料水溶液，海藻酸钙、卡拉胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇于滤料性能提升材料水溶液中的终浓度均为0.01～10 ppm；聚合物水溶液为木质素磺酸盐、聚硅硫酸铝、聚合磷酸类复合铁盐加入水中获得聚合物水溶液，木质素磺酸盐、聚硅硫酸铝、聚合磷酸类复合铁盐聚合物水溶液中的终浓度均为0.01～10 ppm，净水滤料改性剂水溶液为聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、过氧化氢加入水中获得净水滤料改性剂水溶液，聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、过氧化氢净水滤料改性剂水溶液中的终浓度均为1.0%～5.0%。

所述净水滤料、混合膜液材料水溶液、滤料性能提升材料水溶液、聚合物水溶液和净水滤料改性剂水溶液之间的用量比例（滤料以kg计、水溶液以L计）为1：1-10：0.1-0.5：0.1-0.5：0.1-0.5；

所述预过滤单元中滤料和净水滤料可相同或不同的选自陶粒、活性炭、火山岩、石英砂、锰砂、麦饭石、流化床填料或纤维球中的一种或几种。

所述菌、藻接种液为功能菌液、微藻悬液和细菌群体感应信号分子组成，其中，功能菌液与微藻悬液质量比为1:1，细菌群体感应信号分子的添加量为微藻悬液与功能菌液总质量的2%～10%。

所述微藻悬液为微藻接种于微藻培养液中25-35 ℃培养4-7天获得，其中，所述微藻包括原型微鞘藻、螺旋藻、颤藻、须藻、眉藻、席藻、小球藻、杜氏藻、菱形藻、舟形藻、三角褐指藻、金藻、栅藻等中的一种或几种；菌、藻床单元隔板中藻液接种量为1.0～2.0 g/m³。

所述微藻培养液为每升海水中添加氮磷及微量元素配制而成，具体为每升海水中添加硝酸钾（KNO₃)浓度为 75-100 mg/L、磷酸二氢钾 浓度为（KH₂PO₄）4-6 mg/L、硫酸锌(ZnSO₄·4H₂O) 浓度为 0.02-0.03 mg/L、硫酸铜(CuSO₄·5H₂O) 浓度为0.01-0.015 mg/L、柠檬酸铁(FeC₆H₅O₇·5H₂O) 浓度为0.003-0.005 mg/L、钼酸钠(NaMoO₄·2H₂O) 浓度为0.007-0.009 mg/L、六水氯化钴(CoCl₂·6H₂O) 浓度为0.01-0.012 mg/L。

所述功能菌液为硝化细菌、光合细菌和反硝化聚磷菌；所述光合细菌为红螺菌、红假单胞菌和红微菌中的一种或几种；所述反硝化聚磷菌为假单胞菌；所述硝化细菌为硝化杆菌、硝化球菌、硝化螺旋菌中的一种或几种；所述硝化细菌、光合细菌和反硝化聚磷菌浓度均为0.2～1.0 g/L，菌、藻床单元隔板中菌液接种量为1.0～2.0 g/m³。

所述假单胞菌为假单胞菌YTLJ-E-II76（Pseudomonas sp. YTLJ-E-II76）保藏于广东省微生物菌种保藏中心，保藏地址为中国广州，保藏日期为2021年7月5日，保藏编号为GDMCC No：61771，分类命名为Pseudomonas sp.；

所述假单胞菌YTLJ-E-II76分离自海岸带微藻表面生物膜；所述假单胞菌YTLJ-E-II76在菌藻共生系统净水系统中的应用，所述假单胞菌YTLJ-E-II76为反硝化聚磷菌，具有反硝化聚磷功能，同时可降解环境内分泌干扰物和抗生素等多种毒害有机污染物。

所述多个菌、藻床单元中每个菌、藻床床单元的隔板上铺设改性净水滤料，用作菌、藻接种液共生体系载体；载体与其上接种的菌、藻接种液形成共生体系，进而交错分割成滤料间空气断层复氧区和菌藻球填充渗流脱氮区使得多个菌、藻床单元形成断层渗流复氧单元；各个菌、藻床单元中改性净水滤料铺设厚度为5～20cm，各单元上下间距为10～20cm。

所述生态沟上养殖水生动物，构成水生动物生态净化区；污水净化回用处理装置支撑架外部水生动物生态净化区种植水生植物，构成水生植物生态净化区。

所述预过滤单元置于断层渗流复氧单元上方，预过滤单元中过滤材料铺设厚度为20～100 cm；

所述生态沟底部铺设菌、藻床单元中改性净水滤料，滤料铺设厚度为0～300 cm；

所述水生动物生态净化区，养殖水产动物以控制微藻的过度繁殖，并去除污水中的藻体残渣；所述水生动物为贝、海参、螺、虾、单环刺螠等水产动物中的一种或几种；

所述水生植物生态净化区，栽种水生植物，水生植物可通过化学它感作用抑藻，同时进一步去除营养盐净化水质。所述水生（或湿地）植物包括轮状黑藻、芦苇、海马齿、江蓠、美人蕉、空心菜、鸢尾、狐尾藻、铜藻、蕨藻、孔石莼、龙须菜、羽毛藻等的一种或多种。

一种利用所述系统装置进行污水净化回用处理方法：

1）所述系统中菌、藻的驯化：将菌、藻接种液接种于菌、藻床单元的改性净水滤料中，而后通过所述系统，关闭三通阀中与处理尾水蓄存回用池相连通的通路，将人工模拟抑菌污水通过系统回流管流经中空盖内空腔并由喷头喷出淋至经预过滤单元，并通过隔板上设置孔流经菌、藻床单元对接种于其上的菌、藻进行驯化，驯化至藻类附着或包埋于菌、藻床单元的改性净水填料表面或空隙中；

2）污水净化处理：通过关闭所述系统三通阀中与处理尾水蓄存回用池相连通的通路，将待处理污水通过回流管连续不断的通入系统装置内，流经污水净化回用处理装置中设置的预过滤单元、断层渗流复氧单元和生态沟，使污水得以净化，处理污水流入处理尾水蓄存回用池，污水排放或重新回流到污水净化回用系统装置进一步净化处理，所述处理后污水通过渗透方式透过支架流入生态处理池，而后污水再通过渗透方式或排水口流入处理尾水蓄存回用池，所述流入处理尾水蓄存回用池的污水经检测达标后可直接排放，或经回流管通过开启三通阀相应通路回流至系统内；所述排水口为生态处理池与处理尾水蓄存回用池相邻的侧壁上设有排水口。

进一步的，所述系统中菌、藻的驯化：

1)菌、藻接种液为功能菌液、微藻悬液和细菌群体感应信号分子组成，微藻悬液与功能菌液质量比例为1:1，细菌群体感应信号分子占微藻悬液与功能菌液总质量的2%～10%；其中，所述功能菌液为硝化细菌、光合细菌和反硝化聚磷菌分别培养至LB培养基中，而后按任意比例混合。

所述微藻悬液为微藻接种于微藻培养液中25-35 ℃培养4-7天获得，其中，所述微藻包括原型微鞘藻、螺旋藻、颤藻、须藻、眉藻、席藻、小球藻、杜氏藻、菱形藻、舟形藻、三角褐指藻、金藻、栅藻等中的一种或几种；菌、藻床单元隔板中藻液接种量为1.0～2.0 g/m³；

所述功能菌液为硝化细菌、光合细菌和反硝化聚磷菌；所述光合细菌为红螺菌、红假单胞菌和红微菌中的一种或几种；所述反硝化聚磷菌为假单胞菌；所述硝化细菌为硝化杆菌、硝化球菌、硝化螺旋菌中的一种或几种；所述硝化细菌、光合细菌和反硝化聚磷菌浓度均为0.2～1.0 g/L，菌、藻床单元隔板中菌液接种量为1.0～2.0 g/m³。

细菌群体感应信号分子为AHL、寡肽（AIP）、硼酸呋喃糖苷二酯和肾上腺素中的一种或几种；

2）菌藻体系驯化培养：利用上述系统，关闭三通阀中与处理尾水蓄存回用池相连通的通路，开通回流管将人工模拟抑菌污水通过回流管流经中空盖内空腔并由喷头喷出淋至经预过滤单元，并通过各个隔板上开设的孔流经断层渗流复氧单元和生态沟，运行1-10d；随后，再利用系统将菌藻接种液（上述配置菌、藻接种液中的功能菌液和微藻悬液按体积比为1：1混合）通过喷头喷出淋至经预过滤单元，并通过各个隔板上开设的孔流经断层渗流复氧单元内菌藻床单元的改性滤料表面，再运行1-10 d；之后，每日向改性滤料表面喷淋微藻悬液（上述配置菌、藻接种液中的微藻悬液），运行1-10 d；最后，每日将抗生素（氨基糖苷类抗生素、β-内酰胺类抗生素、四环素类抗生素、磺胺类抗生素、喹诺酮类抗生素和大环内酯类抗生素中的一种或几种）和蛭弧菌悬浮液通过喷头喷出淋至经预过滤单元，并通过各个隔板上开设的孔流经断层渗流复氧单元内菌、藻床单元的改性滤料表面，使得改性滤料表面蛭弧菌的担载量为0.01～0.1 g/m³运行1-10 d，进而于改性滤料表面形成运行稳定且耐冲击的菌藻共生脱氮生物膜；驯化过程中光照强度为200-400 μmol/m²/s；驯化至藻类附着或包埋入生物膜，即为驯化成熟。

所述人工模拟抑菌污水配制如下：每升水中分别为乙酸钠 300-400 mg/L、磷酸二氢钾 40-50 mg/L、氯化铵 150-180 mg/L、碳酸氢钠 300-400 mg/L、MgSO₄·7H₂O 70-80mg/L、CaCl₂·2H₂O 30-40 mg/L、柠檬酸铁铵 5-10 mg/L、EDTANa₂ 1-5 mg/L、H₃BO₃ 2-3 μg/L、MnCl₂·4H₂O 1-3 μg/L、ZnSO₄·7H₂O 0.1-0.5 μg/L、Na₂MoO₄·2H₂O 0.2-0.5 μg/L、CuSO₄·5H₂O 0.01-0.10 μg/L、Co(NO₃)₂·6H₂O 0.01-0.10 μg/L、硝酸钠1000-2000 mg/L、K₂HPO₄·3H₂O 30-50 mg/L、柠檬酸5-10 mg/L和碳酸钠10-30 mg/L。于此同时添加细菌群体感应抑制剂（呋喃酮类化合物或内酯类化合物）、尿素、黄连素、稀土元素（La(NO₃)₃·6H₂O和Ce(NO₃)₃·6H₂O），以上所述物质浓度为0.01-1.0 mg/L，混合均匀后得到优化后的人工模拟抑菌污水，利于菌藻共生体系的形成。

所述细菌群体感应抑制剂为呋喃酮类、内酯类化合物。

所述抗生素和蛭弧菌悬浮液为预先配制，将抗生素添加入蛭弧菌微生物悬浮液中，培养1～5 d；所述抗生素为氨基糖苷类抗生素、β-内酰胺类抗生素、四环素类抗生素、磺胺类抗生素、喹诺酮类抗生素和大环内酯类抗生素中的一种或几种，抗生素添加浓度为10～100 μg/L。

所述处理后的污水流入处理尾水蓄存回用池再生回用、排放或重新回流到污水净化回用系统进一步净化处理。

所述处理污水时，关闭装置三通阀中与处理尾水蓄存回用池相连通的通路，污水经回流管流入中空盖空腔内并经喷头喷淋至喷出淋至经预过滤单元，再通过断层渗流复氧单元中多个菌、藻床单元内滤料间空气断层复氧区和菌、藻接种液填充渗流脱氮区交替作用，以及生态沟的进一步净化，使得水中的溶解氧增加，并去除有机物、COD、氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐；净水系统处理出水通过管路引入指定区域回用；或，装备系统处理出水通过管路排放至规定区域。

水处理过程中发挥菌藻共生的优势，菌藻体系中利用细菌群体感应抑制剂控制细菌的过度繁殖，维持处理系统中的菌藻平衡，利用菌藻在耐受和去除抗生素方面的差异性，利用藻类高效去除抗生素进而减少了污水中抗生素对细菌的抑制和灭活作用，同时减少了抗生素抗性基因在污水处理系统及出水中的累积，抗生素抗性基因削减效率可达70%以上。

本发明所具有的优点：

1）本发明将菌藻共生体系与断层渗流复氧单元技术相结合，形成了一种新型菌藻球净水系统，采用多层布置，具有占地面积小、布置灵活、运行模式可调、建造施工及运行成本低等优势，能够根据实际情况快速应急架设菌藻净水装备，通过人工模拟抑菌污水驯化、菌藻液接种、微藻悬液培养、抗生素-蛭弧菌培养等多过程形成耐冲击生物膜，显著提升了菌藻体系运行稳定性，下游为菌藻生态沟（池），强化过滤及净化，中后段栽培湿地植物，可进一步利用非细菌生物强化抗生素去除，降低抗生素抗性基因累积，进一步拓宽了该技术的实用性，该装备对水产养殖污水和生活污水中污染物的去除效果明显，能有效克服滨海地区优质水源缺乏问题，克服污水排放污染严重的难题，进而获得稳定而充沛的再生水，并将优质的污水回用于工厂化水产养殖系统或景观、绿化用水等。

2）本发明菌藻共生体系构建过程中首先使用特制人工模拟污水流经装置，对添加至装置内菌、藻接种液进行驯化，促进菌藻共生体系形成；人工模拟污水中含有添加细菌群体感应抑制剂、黄连素、尿素和稀土元素促进藻类生长，利于培养菌藻共生系统；随后使用污水处理厂/水产养殖厂现场采集的菌藻混合微生物及特殊功能菌藻微生物进行接种，并增加抗生素抗性驯化环节，提高了改性滤料表面菌藻共生体系的运行稳定性和耐冲击性。

3）本发明净水装备为开放式反应器，各层菌藻床和空气充分接触，净化水过程中污水连续流经菌藻床滤料间空气断层复氧区和菌藻球填充渗流脱氮区，无需人工曝气复氧；此外，藻类可利用细菌产生的CO₂产生足够的O₂供给细菌生长，从而大大减少了能耗，降低了运行成本，保证了水处理的简单可操作性。

4）细菌降解污水中抗生素时，易造成抗生素抗性基因的累积，进而危害人类健康。藻类可高效降解抗生素并减少抗生素抗性基因的累积，但藻类净化水质的效率要低于细菌。本发明专利巧妙利用菌藻在去除抗生素过程中的差异性，构建新型菌藻系统，发挥菌藻共生的优势，利用藻类高效去除抗生素同时减少了抗生素抗性基因在水处理细菌中的累积。

5）在传统菌藻体系中，反应器内微生物浓度较低，在处理污水时均存在微生物沉降性能差、菌藻微生物难富集、藻类不易附着且易于流失、不利于沉淀净化等缺点，从而影响出水水质。本发明中菌藻球的构建克服了这一缺陷，改性滤料能高效截留和吸附藻类和细菌，出水中菌藻生物量显著降低，而反应器内藻类和细菌生物量显著增加，进一步加强了污水净化效果，可直接采用该反应器高效处理生活污水和水产养殖污水。

附图说明

图1为本发明实施例提供的复合菌藻装备系统，其中1-污水净化回用处理装置；2-生态处理池；3-处理尾水蓄存回用池；4-预过滤单元；5-断层渗流复氧单元；6-生态沟；7-菌、藻床单元；8-孔；9-喷头；10-水生动物生态净化区；11-水生植物生态净化区。

具体实施例

下面通过实施例对本发明进一步说明，然而本发明并不局限于以下实施例。

本发明将菌、藻共生体系、断层渗流复氧单元与生态沟技术相结合，形成了复合菌藻水处理装备系统。净水系统中铺设改性滤料，改性滤料由普通净水滤料经单宁、壳聚糖、酵母浸膏等物质改性得到。装备搭建完成后，首先使用优化后的人工模拟污水驯化反应器；随后依次接种菌、藻混合微生物；进而于改性净水滤料表面形成运行稳定且耐冲击的菌藻共生脱氮生物膜；最后使用待处理污水流经净水装备，监控出水水质指标，待反应器运行稳定后，即得到驯化成熟的复合菌藻球净水装备系统，可直接应用于水产养殖污水或生活及工农业污水的净化处理及再生回用。通过断层渗流复氧单元内设置的菌、藻床单元中滤料间空气断层复氧区和菌藻球填充渗流脱氮区交替作用，增加水中的溶解氧，再经生态沟的进一步净化，进而实现水产养殖污水或生活及工农业污水的深度处理与循环利用。

实施例1

一种污水净化回用处理系统装置，如图1所示，系统包括污水净化回用处理装置1、生态处理池2和处理尾水蓄存回用池3，污水净化回用处理装置1由支撑架固定一端设有中空盖，另一端插入生态处理池2内；所述中空盖内部设有空腔与回流管一端连通，回流管另一端插入处理尾水蓄存回用池3内，且回流管上设有泵，所述泵与中空盖相连的回流管之间设有三通阀，三通阀的第三条支路与进水相连通；支撑架内部由上到下依次设有预过滤单元4、断层渗流复氧单元5和生态沟6，生态沟6设于生态处理池2中。

所述支撑架内部由隔板由上至下依次隔成预过滤单元4、断层渗流复氧单元5和生态沟6；所述断层渗流复氧单元5由隔板由上到下依次隔成多个菌、藻床单元7；所述隔板上设置多个孔8。

所述中空盖面向预过滤单元4的表面上设置多个喷头9，所述空腔内的水经由喷头9喷出淋至预过滤单元4；预过滤单元4隔板上铺设滤料，各菌、藻床单元7隔板上铺设改性净水滤料，改性净水滤料上接种的菌、藻接种液，改性净水滤料并与滤料上接种的菌、藻接种液构成共生体系。

所述处理尾水蓄存回用池3设于待处理池的输出端。

所述通入待处理污水时，将三通阀与泵相通管路关闭，使污水通过中空盖上设置的喷头9喷出淋至装置内进行处理，处理后污水流入处理尾水蓄存回用池3，流入的污水经检测后经检测达标后可直接排放，或经回流管通过开启三通阀相应通路回流至系统内。

所述改性净水滤料为将净水滤料经混合膜液材料水溶液A、滤料性能提升材料水溶液B、聚合物水溶液C和净水滤料改性剂水溶液D的混合液进行改性处理所得；其中，混合膜液材料水溶液为单宁、壳聚糖及酵母浸膏加入水中获得混合膜液材料水溶液，单宁、壳聚糖及酵母浸膏于混合膜液材料水溶液中的终浓度均为0.2%～2.0%；滤料性能提升材料水溶液为海藻酸钙、卡拉胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇加入水中获得滤料性能提升材料水溶液，海藻酸钙、卡拉胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇于滤料性能提升材料水溶液中的终浓度均为0.01～10 ppm；聚合物水溶液为木质素磺酸盐、聚硅硫酸铝、聚合磷酸类复合铁盐加入水中获得聚合物水溶液，木质素磺酸盐、聚硅硫酸铝、聚合磷酸类复合铁盐聚合物水溶液中的终浓度均为0.01～10 ppm，净水滤料改性剂水溶液为聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、过氧化氢加入水中获得净水滤料改性剂水溶液，聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、过氧化氢净水滤料改性剂水溶液中的终浓度均为1.0%～5.0%。

所述净水滤料、混合膜液材料水溶液、滤料性能提升材料水溶液、聚合物水溶液和净水滤料改性剂水溶液之间的用量比例（滤料以kg计、水溶液以L计）为1：1-10：0.1-0.5：0.1-0.5：0.1-0.5；

所述预过滤单元4中滤料和净水滤料可相同或不同的选自陶粒、活性炭、火山岩、石英砂、锰砂、麦饭石、流化床填料或纤维球中的一种或几种。

所述菌、藻接种液为功能菌液、微藻悬液和细菌群体感应信号分子组成，其中，功能菌液与微藻悬液质量比为1:1，细菌群体感应信号分子的添加量为微藻悬液与功能菌液总质量的2%～10%。

所述微藻悬液为微藻接种于微藻培养液中25-35 ℃培养4-7天获得，其中，所述微藻包括原型微鞘藻、螺旋藻、颤藻、须藻、眉藻、席藻、小球藻、杜氏藻、菱形藻、舟形藻、三角褐指藻、金藻、栅藻等中的一种或几种；菌、藻床单元7隔板中藻液接种量为1.0～2.0 g/m³。

所述微藻培养液为每升海水中添加氮磷及微量元素配制而成，具体为每升海水中添加硝酸钾（KNO₃)浓度为 75-100 mg/L、磷酸二氢钾 浓度为（KH₂PO₄）4-6 mg/L、硫酸锌(ZnSO₄·4H₂O) 浓度为 0.02-0.03 mg/L、硫酸铜(CuSO₄·5H₂O) 浓度为0.01-0.015 mg/L、柠檬酸铁(FeC₆H₅O₇·5H₂O) 浓度为0.003-0.005 mg/L、钼酸钠(NaMoO₄·2H₂O) 浓度为0.007-0.009 mg/L、六水氯化钴(CoCl₂·6H₂O) 浓度为0.01-0.012 mg/L。

所述功能菌液为硝化细菌、光合细菌和反硝化聚磷菌；所述光合细菌为红螺菌、红假单胞菌和红微菌中的一种或几种；所述反硝化聚磷菌为假单胞菌；所述硝化细菌为硝化杆菌、硝化球菌、硝化螺旋菌中的一种或几种；所述硝化细菌、光合细菌和反硝化聚磷菌浓度均为0.2～1.0 g/L，菌、藻床单元隔板中菌液接种量为1.0～2.0 g/m³。

所述假单胞菌为假单胞菌YTLJ-E-II76（Pseudomonas sp. YTLJ-E-II76）保藏于广东省微生物菌种保藏中心，保藏地址为中国广州，保藏日期为2021年7月5日，保藏编号为GDMCC No：61771，分类命名为Pseudomonas sp.。

所述假单胞菌YTLJ-E-II76分离自海岸带微藻表面生物膜；所述假单胞菌YTLJ-E-II76在菌藻共生系统净水系统中的应用。所述假单胞菌YTLJ-E-II76为反硝化聚磷菌，具有反硝化聚磷功能，同时可降解环境内分泌干扰物和抗生素等多种毒害有机污染物。

所述多个菌、藻床单元7中每个菌、藻床单元7的隔板上铺设改性净水滤料，用作菌、藻接种液共生体系载体；载体与其上接种的菌、藻接种液形成共生体系，进而交错分割成滤料间空气断层复氧区和菌藻球填充渗流脱氮区使得多个菌、藻床单元7形成断层渗流复氧单元5；各个菌、藻床单元7中改性净水滤料铺设厚度为5～20cm，各单元上下间距为10～20 cm，预过滤单元4铺设滤料深度20～100 cm。

所述生态沟6上养殖水生动物，构成水生动物生态净化区10；污水净化回用处理装置1支撑架外部水生动物生态净化区10种植水生植物，构成水生植物生态净化区11。

所述预过滤单元4置于断层渗流复氧单元5上方，预过滤单元4中过滤材料铺设厚度为20～100 cm；

所述生态沟6底部铺设菌、藻床单元7中改性净水滤料，滤料铺设厚度为0～300cm；

所述水生动物生态净化区10，养殖水产动物以控制微藻的过度繁殖，并去除污水中的藻体残渣；所述水生动物为贝、海参、螺、虾、单环刺螠等水产动物中的一种或几种；

所述水生植物生态净化区11，栽种水生植物，水生植物可通过化学它感作用抑藻，同时进一步去除营养盐净化水质，所述水生（或湿地）植物包括轮状黑藻、芦苇、海马齿、江蓠、美人蕉、空心菜、鸢尾、狐尾藻、铜藻、蕨藻、孔石莼、龙须菜、羽毛藻等的一种或多种。

实施例2

假单胞菌YTLJ-E-II76的分离：

所述假单胞菌YTLJ-E-II76分离自海岸带微藻表面生物膜，具体分离过程如下：取10 g小球藻置于50 mL灭菌海水，在25 ℃下恒温振荡48 h后采用灭菌海水冲洗藻体3-5次，菌液在8000 rpm下离心10 min后去除上层清液，将下层菌液转移至已灭菌的富集培养基30℃下培养7天后，在LB培养基中进行稀释培养，挑选单菌落在琼脂固体培养基上进行划线分离，获得纯化后的菌株假单胞菌YTLJ-E-II76（Pseudomonas sp. YTLJ-E-II76）。

所述假单胞菌YTLJ-E-II76在菌藻共生系统净水系统中的应用：

将假单胞菌YTLJ-E-II76纯菌菌液按接种量5wt%接种至模拟含氮磷污水，所述含氮磷污水为每升水中加入磷酸盐、硝酸盐、环境内分泌干扰物（双酚A）和抗生素（氟喹诺酮），其中PO₄ ^3-浓度、硝酸盐浓度、双酚A浓度、氟喹诺酮浓度分别为3 mg/L、34 mg/L、0.0008mg/L、0.0012 mg/L，30 ℃条件下处理48 h后，PO₄ ^3-浓度、硝酸盐浓度、BPA浓度、氟喹诺酮浓度分别降至0.5、3.6、0.0005、0.0009 mg/L，实现了反硝化聚磷功能，同时可降解环境内分泌干扰物和抗生素等多种毒害有机污染物。

实施例3

利用上述实施例系统装置处理黄河三角洲地区对虾养殖污水，养殖污水COD浓度10 mg/L、硝酸盐浓度1.4 mg/L、亚硝酸盐浓度0.1 mg/L、氨氮浓度2.6 mg/L、活性磷酸盐浓度0.2 mg/L、抗生素抗性基因丰度2×10⁴ copies/mL，进行养殖污水深度处理及循环回用：

1）系统搭建：按照上述实施例1记载进行搭建，系统包括污水净化回用处理装置1、生态处理池2和处理尾水蓄存回用池3，污水净化回用处理装置1由支撑架固定，一端设有中空盖，另一端插入生态处理池2内；所述中空盖内部设有空腔与回流管一端连通，回流管另一端插入处理尾水蓄存回用池3内，且回流管上设有泵，所述泵与中空盖相连的回流管之间设有三通阀，三通阀的第三条支路与进水相连通；支撑架内部由上到下依次设有预过滤单元4、断层渗流复氧单元5和生态沟6，生态沟6设于处理池中，进而将对虾养殖基地划分为水生植物生态净化区11、污水净化回用处理区和水生动物生态净化区10，每个区大致面积为10 m²，污水净化回用处理装置1设于对虾养殖基地的污水净化回用处理区内，处理装置内的断层渗流复氧单元5中各菌、藻床单元7间距为20 cm；共设置5个菌、藻床单元7，所述改性净水滤料均匀铺设于各层菌、藻床单元7隔板上，铺设厚度为5cm，预过滤单元4铺设滤料深度20 cm，生态沟改性滤料（菌、藻床单元7隔板上铺设的改性滤料）铺设厚度为0 cm。

其中，预过滤单元4铺设滤料为纤维球。

菌、藻床单元7隔板上铺设的改性净水滤料的制备：

将单宁、壳聚糖、酵母浸膏溶解于水中，制备混合膜液；向混合膜液中加入海藻酸钙、卡拉胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇，以增强净水滤料吸附性能，提高净水滤料表面菌藻生物量；将滤料（本实施例选用陶粒）浸于混合膜液中，并添加木质素磺酸盐、聚硅硫酸铝、聚合磷酸类复合铁盐；随后，向混合膜液中添加聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、过氧化氢，制备得改性净水滤料；其中，单宁、壳聚糖及酵母浸膏浓度均为0.2wt%，海藻酸钙、卡拉胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇浓度均为0.01ppm，木质素磺酸盐、聚硅硫酸铝、聚合磷酸类复合铁盐添加量为0.01ppm，聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、过氧化氢添加量为1.0wt%，过氧化氢纯度为0.1wt%；

水生动物生态净化区10养殖水产动物为牡蛎+魁蚶+海参；水生植物生态净化区11栽种水生植物为菊花江蓠+长茎葡萄蕨藻+海马齿。

2）系统内菌藻体系的驯化：

（1）人工模拟抑菌污水配制：每升水中分别为乙酸钠 300 mg/L、磷酸二氢钾40mg/L、氯化铵 150 mg/L、碳酸氢钠 300mg/L、MgSO₄·7H₂O 70mg/L、CaCl₂·2H₂O 30 mg/L、柠檬酸铁铵 5mg/L、EDTANa₂ 1 mg/L、H₃BO₃ 2 μg/L、MnCl₂·4H₂O 1 μg/L、ZnSO₄·7H₂O0.1μg/L、Na₂MoO₄·2H₂O 0.2μg/L、CuSO₄·5H₂O 0.01 μg/L、Co(NO₃)₂·6H₂O 0.01 μg/L、硝酸钠1000 mg/L、K₂HPO₄·3H₂O 30 mg/L、柠檬酸5 mg/L和碳酸钠10 mg/L。于此同时添加细菌群体感应抑制剂（呋喃酮C-30）、尿素、黄连素、稀土元素（La(NO₃)₃·6H₂O和Ce(NO₃)₃·6H₂O），此处同时加入的各物质的浓度均为0.01 mg/L，混合均匀后得到优化后的人工模拟抑菌污水，利于菌藻共生体系的形成；

（2）菌、藻接种液配制：

菌、藻接种液为功能菌液、微藻悬液和细菌群体感应信号分子组成，功能菌液为硝化细菌、光合细菌和反硝化聚磷菌培养液按任意比例混合经1.0 mm检验筛过滤、静置后收集底部悬浊液；硝化细菌为市售常见硝化细菌菌液（法国科迪硝化细菌液）、光合细菌为市售常见光合细菌菌液（中国南华千牧光合细菌液）和假单胞菌YTLJ-E-II76菌液；微藻悬液为小球藻和三角褐指藻按任意比例混合，混合接种至微藻培养液25 ℃培养7天获得，其中，微藻培养液为海水添加氮磷及微量元素配制而成，每升海水中添加硝酸钾（KNO₃)浓度为75 mg/L、磷酸二氢钾 浓度为（KH₂PO₄）4 mg/L、硫酸锌(ZnSO₄·4H₂O) 浓度为 0.02 mg/L、硫酸铜(CuSO₄·5H₂O) 浓度为0.01 mg/L、柠檬酸铁(FeC₆H₅O₇·5H₂O) 浓度为0.003 mg/L、钼酸钠(NaMoO₄·2H₂O) 浓度为0.007 mg/L、六水氯化钴(CoCl₂·6H₂O) 浓度为0.01 mg/L。

培养后经1.0 mm检验筛过滤、静置后收集沉淀；

上述获得菌液、微藻悬液按照质量比例为1:1比例混合，而后向混合后体系加入其质量2%细菌群体感应信号分子得到菌、藻接种液；其中，细菌群体感应信号分子为寡肽（AIP）。

而后将所得菌、藻接种液接种至菌、藻床单元7隔板上铺设的改性净水滤料中，其中，功能菌液接种量为1.5 g/m³，微藻悬液接种量为1.5 g/m³。

上述假单胞菌YTLJ-E-II76菌液为将假单胞菌YTLJ-E-II76菌株接种至琼脂培养基30 ℃下培养5天，临用前挑取琼脂斜面培养物少许接种至营养肉汤培养基制备悬液，35℃下培养24 h后获得。

（3）断层渗流复氧单元5内各菌、藻床单元7中菌藻床驯化：通过关闭所述系统三通阀中与处理尾水蓄存回用池3相连通的通路，将上述配制的人工模拟抑菌污水通过回流管流经中空盖内空腔并由喷头9喷出淋至经预过滤单元4，并同个单元的各隔板中的孔8连续流经多层菌藻床，运行1 d；随后，每日向改性滤料表面喷淋上述菌、藻接种液，该菌、藻接种液由功能菌液和微藻悬液按1:1的质量比混合（功能菌液和微藻悬液的制备按上述（2）菌藻接种液配制中的培养液进行），运行1 d；之后，每日向改性滤料表面喷淋微藻悬液，微藻悬液为小球藻和三角褐指藻混合组成（小球藻和三角褐指藻按任意比例混合接种至微藻培养液25 ℃培养7天获得其中，微藻培养液为上述菌藻接种液配制中所述微藻培养液），运行3d；最后，每日向菌、藻床单元7各隔板改性滤料内喷淋抗生素和蛭弧菌悬浮液，使得隔板上蛭弧菌担载量为0.05g/m³，培养1 d，进而于改性滤料表面形成运行稳定且耐冲击的菌藻共生脱氮生物膜；驯化过程中光照强度为200 μmol/m²/s。

所述抗生素和蛭弧菌悬浮液为将抗生素添加入蛭弧菌微生物悬浮液中，培养5d，；所述抗生素为链霉素、青霉素、四环素混合物，各抗生素添加浓度为10μg/L。其中，蛭弧菌微生物悬浮液为将商品蛭弧菌冻干粉（中国安进生物蛭弧菌冻干粉）用水稀释后室温培养3天后获得。

3）污水处理：通过关闭所述系统三通阀中与处理尾水蓄存回用池3相连通的通路，将污水通过回流管连续不断的泵入系统内，渗流通过预过滤单元4、断层渗流复氧单元5和生态沟6，处理后污水通过渗透方式或排水口流入处理尾水蓄存回用池3，对流入至处理尾水蓄存回用池3的污水进行检测，经系统处理后污水去除率分别达到COD ≥ 90%、氨氮 ≥90%、亚硝酸盐 ≥ 90%、硝酸盐 ≥ 80%、活性磷酸盐 ≥ 70%、抗生素抗性基因≥ 70%。

处理好的污水贮存在处理尾水蓄存回用池3或回流到系统再生利用。

实施例4

与实施例3不同之处在于：

滨海地区某罗非鱼养殖池构建复合菌藻装备系统，进行养殖污水深度处理及循环回用，污水COD、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、活性磷酸盐、抗生素（磺胺嘧啶）浓度分别为 20、8、0.1、1.15、0.63、0.01 mg/L，抗生素抗性基因丰度达到1×10⁵ copies/mL：

1）净水装备搭建：按上述实施例记载自下而上依次搭建，区别在于，处理装置内的断层渗流复氧单元5中各菌、藻床单元7间距为15 cm；共设置6个菌、藻床单元7，所述改性净水滤料均匀铺设于各层菌、藻床单元7隔板上，铺设厚度为10cm，预过滤单元4铺设滤料深度40 cm，生态沟改性滤料（菌、藻床单元7隔板上铺设的改性滤料）铺设厚度为20 cm。

其中，预过滤单元4铺设滤料为石英砂。

2）菌、藻床单元7隔板上铺设的改性净水填料制备：将单宁、壳聚糖、酵母浸膏溶解于水中，制备混合膜液；向混合膜液中加入海藻酸钙、卡拉胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇，以增强净水滤料吸附性能，提高净水滤料表面菌藻生物量；将滤料（本实施例选用纤维球）浸于混合膜液中，并添加木质素磺酸盐、聚硅硫酸铝、聚合磷酸类复合铁盐；随后，向混合膜液中添加聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、过氧化氢，制备得改性净水滤料；其中，单宁、壳聚糖及酵母浸膏浓度均为0.5%，海藻酸钙、卡拉胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇浓度均为0.1ppm，木质素磺酸盐、聚硅硫酸铝、聚合磷酸类复合铁盐添加量为0.1ppm，聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、过氧化氢添加量为2.0%，过氧化氢纯度为0.3%；

3）人工模拟抑菌污水配制：人工模拟抑菌污水各常见组分浓度分别为乙酸钠 350mg/L、磷酸二氢钾 45 mg/L、氯化铵 160 mg/L、碳酸氢钠 350 mg/L、MgSO₄·7H₂O 75 mg/L、CaCl₂·2H₂O 35 mg/L、柠檬酸铁铵 8 mg/L、EDTANa₂ 2 mg/L、H₃BO₃ 2.5 μg/L、MnCl₂·4H₂O1.5μg/L、ZnSO₄·7H₂O 0.3 μg/L、Na₂MoO₄·2H₂O 0.3 μg/L、CuSO₄·5H₂O 0.05μg/L、Co(NO₃)₂·6H₂O 0.05 μg/L、硝酸钠1500 mg/L、K₂HPO₄·3H₂O 40 mg/L、柠檬酸8 mg/L和碳酸钠20 mg/L。于此同时添加细菌群体感应抑制剂、尿素、黄连素、稀土元素（La(NO₃)₃·6H₂O和Ce(NO₃)₃·6H₂O），浓度为0.5 mg/L，混合均匀后得到优化后的人工模拟抑菌污水，利于菌藻共生体系的形成；

所述水生动物生态净化区10，养殖水产动物（基围虾）；所述水生植物生态净化区11，栽种水生植物（狐尾藻+川蔓藻+海马齿）。

4）菌、藻接种液配制：

所述菌、藻接种液为功能菌液、微藻悬液和细菌群体感应信号分子（硼酸呋喃糖苷二酯）组成，功能菌液为市售常见硝化细菌菌液（比如美国百因美硝化细菌液）、市售常见光合细菌菌液（比如中国奥立安光合细菌液）、假单胞菌YTLJ-E-II76菌液按任意比例混合经1.0 mm检验筛过滤、静置后收集底部悬浊液；

微藻悬液为小球藻和栅藻按任意比例混合，混合接种至微藻培养液25 ℃培养7天获得，其中，微藻培养液为每升海水中添加硝酸钾（KNO₃)浓度为 100 mg/L、磷酸二氢钾 浓度为（KH₂PO₄）6 mg/L、硫酸锌(ZnSO₄·4H₂O) 浓度为 0.03 mg/L、硫酸铜(CuSO₄·5H₂O) 浓度为0.015 mg/L、柠檬酸铁(FeC₆H₅O₇·5H₂O) 浓度为0.005 mg/L、钼酸钠(NaMoO₄·2H₂O)浓度为0.009 mg/L、六水氯化钴(CoCl₂·6H₂O) 浓度为0.012 mg/L。

培养后经1.0 mm检验筛过滤、静置后收集沉淀；

上述获得菌株、微藻按照质量比例为1:1比例混合，而后向混合后体系加入其质量4%细菌群体感应信号分子得到菌、藻接种液；其中，细菌群体感应信号分子为寡肽（硼酸呋喃糖苷二酯）。

而后将所得菌、藻接种液接种至菌、藻床单元7隔板上铺设的改性净水滤料中，其中，功能菌液接种量为2.0 g/m³，微藻悬液接种量为2.0 g/m³。

上述假单胞菌YTLJ-E-II76菌液为将假单胞菌YTLJ-E-II76菌株接种至琼脂培养基30 ℃下培养5天，临用前挑取琼脂斜面培养物少许接种至营养肉汤培养基制备悬液，35℃下培养24 h后获得。

5）断层渗流复氧单元5内各菌、藻床单元7中菌藻床驯化：按照实施例3驯化过程进行，将上述步骤3）所述优化后的人工模拟抑菌污水通过滴漏管连续流经多层菌藻床，运行5d；随后，每日向改性滤料表面喷淋步骤4）所述菌、藻接种液，运行5 d；之后，每日向改性滤料表面喷淋微藻悬液，运行5 d；最后，每日向改性滤料喷淋抗生素（磺胺嘧啶与诺氟沙星混合液，各抗生素浓度为50 µg/L）和蛭弧菌悬浮液（蛭弧菌冻干粉加水稀释室温培养5天），使得隔板上蛭弧菌担载量为0.02g/m³，培养5 d，进而于改性滤料表面形成运行稳定且耐冲击的菌藻共生脱氮除磷生物膜；驯化过程中光照强度为300 μmol/m²/s；该步骤与实施例3步骤5）相同；

6）通过关闭所述系统三通阀中与处理尾水蓄存回用池3相连通的通路，将污水通过回流管连续不断的泵入系统内，渗流通过预过滤单元4、断层渗流复氧单元5和生态沟6，处理后污水通过渗透方式或排水口流入处理尾水蓄存回用池3，对流入至处理尾水蓄存回用池3的污水进行检测，经系统处理后去除率分别达到COD ≥ 90%、氨氮 ≥ 90%、亚硝酸盐≥ 90%、硝酸盐 ≥ 85%、活性磷酸盐 ≥ 70%、抗生素（磺胺嘧啶）≥ 75%、抗生素抗性基因≥ 80%。

实施例5

某生活小区化粪池附近构建复合菌藻装备系统，进行生活污水深度处理及循环回用，其中COD、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、活性磷酸盐、环境内分泌干扰物（雌二醇）、抗生素（氟喹诺酮）浓度分别为70、15、1、4、1、0.01、0.02 mg/L，抗生素抗性基因丰度达到3×10⁸copies/mL：

1）净水装备搭建：按上述实施例记载自下而上依次搭建，区别在于，处理装置内的断层渗流复氧单元5中各菌、藻床单元7间距为15 cm；共设置8个菌、藻床单元7，所述改性净水滤料均匀铺设于各层菌、藻床单元7隔板上，铺设厚度为10cm，预过滤单元4铺设滤料深度50 cm，生态沟改性滤料（菌、藻床单元7隔板上铺设的改性滤料）铺设厚度为100 cm。

其中，预过滤单元4铺设滤料为活性炭。

2）菌、藻床单元7隔板上铺设的改性净水填料制备：将单宁、壳聚糖、酵母浸膏溶解于水中，制备混合膜液；向混合膜液中加入海藻酸钙、卡拉胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇，以增强净水滤料吸附性能，提高净水滤料表面菌藻生物量；将滤料（本实施例选用石英砂）浸于混合膜液中，并添加木质素磺酸盐、聚硅硫酸铝、聚合磷酸类复合铁盐；随后，向混合膜液中添加聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、过氧化氢，制备得改性净水滤料；其中，单宁、壳聚糖及酵母浸膏浓度均为1.0%，海藻酸钙、卡拉胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇浓度均为4 ppm，木质素磺酸盐、聚硅硫酸铝、聚合磷酸类复合铁盐添加量为6 ppm，聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、过氧化氢添加量为3.0%，过氧化氢纯度为1.0%；

3）人工模拟抑菌污水配制：人工模拟抑菌污水各常见组分浓度分别为乙酸钠 330mg/L、磷酸二氢钾 46 mg/L、氯化铵 158 mg/L、碳酸氢钠 386 mg/L、MgSO₄·7H₂O 78 mg/L、CaCl₂·2H₂O 36 mg/L、柠檬酸铁铵 8 mg/L、EDTANa₂ 3 mg/L、H₃BO₃ 2.5 μg/L、MnCl₂·4H₂O2 μg/L、ZnSO₄·7H₂O 0.3 μg/L、Na₂MoO₄·2H₂O 0.4 μg/L、CuSO₄·5H₂O 0.06 μg/L、Co(NO₃)₂·6H₂O 0.03 μg/L、硝酸钠1600 mg/L、K₂HPO₄·3H₂O 39 mg/L、柠檬酸8 mg/L和碳酸钠18 mg/L。于此同时添加细菌群体感应抑制剂、尿素、黄连素、稀土元素（La(NO₃)₃·6H₂O和Ce(NO₃)₃·6H₂O），浓度为0.2 mg/L，混合均匀后得到优化后的人工模拟抑菌污水，利于菌藻共生体系的形成；所述水生动物生态净化区10，养殖水产动物（褶纹冠蚌+赤豆螺）；所述水生植物生态净化区11，栽种水生植物（芦苇+水葱）。

4）菌、藻接种液配制：

所述菌藻接种液为功能菌液、微藻悬液和细菌群体感应信号分子组成，功能菌液为市售常见硝化细菌菌液（比如香港FIN（帆牌）硝化细菌液）、市售常见光合细菌菌液（比如中国派伦美光合细菌液）、假单胞菌YTLJ-E-II76菌液按任意比例混合经1.0 mm检验筛过滤、静置后收集底部悬浊液；

微藻悬液为小球藻和螺旋藻按任意比例混合，混合接种至微藻培养液25 ℃培养7天获得，其中，微藻培养液为每升海水添加硝酸钾（KNO₃)浓度为 90 mg/L、磷酸二氢钾 浓度为（KH₂PO₄）5 mg/L、硫酸锌(ZnSO₄·4H₂O) 浓度为 0.025 mg/L、硫酸铜(CuSO₄·5H₂O) 浓度为0.012 mg/L、柠檬酸铁(FeC₆H₅O₇·5H₂O) 浓度为0.004 mg/L、钼酸钠(NaMoO₄·2H₂O)浓度为0.008 mg/L、六水氯化钴(CoCl₂·6H₂O) 浓度为0.011 mg/L。

培养后经1.0 mm检验筛过滤、静置后收集沉淀；

上述获得菌株、微藻按照质量比例为1:1比例混合，而后向混合后体系加入其质量3%细菌群体感应信号分子得到菌、藻接种液；其中，细菌群体感应信号分子为寡肽。

而后将所得菌、藻接种液接种至菌、藻床单元7隔板上铺设的改性净水滤料中，其中，功能菌液接种量为1.0 g/m³，微藻悬液接种量为1.0 g/m³。

上述假单胞菌YTLJ-E-II76菌液为将假单胞菌YTLJ-E-II76菌株接种至琼脂培养基30 ℃下培养5天，临用前挑取琼脂斜面培养物少许接种至营养肉汤培养基制备悬液，35℃下培养24 h后获得。

5）断层渗流复氧单元5内各菌、藻床单元7中菌藻床驯化：按照实施例3驯化过程进行，将上述步骤3）所述优化后的人工模拟抑菌污水通过滴漏管连续流经多层菌藻床，运行7d；随后，每日向改性滤料表面喷淋步骤4）所述菌、藻接种液（即上述菌藻接种液配制中功能菌液和微藻悬液），运行7 d；之后，每日向改性滤料表面喷淋微藻悬液，运行7 d；最后，每日向改性滤料内喷淋抗生素（阿奇霉素100 µg/L）和蛭弧菌悬浮液（蛭弧菌冻干粉加水稀释室温培养5天获得），使得隔板上蛭弧菌担载量为0.02g/m³，培养7 d，进而于改性滤料表面形成运行稳定且耐冲击的菌藻共生脱氮除磷生物膜；驯化过程中光照强度为250 μmol/m²/s；该步骤与实施例3步骤5）相同。

6）通过关闭所述系统三通阀中与处理尾水蓄存回用池3相连通的通路，将污水通过回流管连续不断的泵入系统内，渗流通过预过滤单元4、断层渗流复氧单元5和生态沟6，处理后污水通过渗透方式或排水口流入处理尾水蓄存回用池3，对流入至处理尾水蓄存回用池3的污水进行检测，经系统处理后去除率分别达到COD ≥ 90%、氨氮 ≥ 90%、亚硝酸盐≥ 90%、硝酸盐 ≥ 80%、活性磷酸盐 ≥ 80%、环境内分泌干扰物（雌二醇）≥ 90%、抗生素（氟喹诺酮）≥ 80%、抗生素抗性基因≥ 80%，处理好的污水贮存在处理尾水蓄存回用池3或再生回用。

实施例6

某石斑鱼工厂化养殖基地，构建复合菌藻装备系统，进行养殖污水深度处理及循环回用，该污水中COD、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、活性磷酸盐、抗生素（多西环素）浓度为12、1.7、0.1、0.5、0.3 、0.001mg/L，抗生素抗性基因丰度达2×10⁴ copies/mL：

1）净水装备搭建：按上述实施例记载自下而上依次搭建，区别在于，处理装置内的断层渗流复氧单元5中各菌、藻床单元7间距为25 cm；共设置10个菌、藻床单元7，所述改性净水滤料均匀铺设于各层菌、藻床单元7隔板上，铺设厚度为20cm，预过滤单元4铺设滤料深度100 cm，生态沟改性滤料（菌、藻床单元7隔板上铺设的改性滤料）铺设厚度为300 cm。

其中，预过滤单元4铺设滤料为活性炭。

2）菌、藻床单元7隔板上铺设的改性净水填料制备：将单宁、壳聚糖、酵母浸膏溶解于水中，制备混合膜液；向混合膜液中加入海藻酸钙、卡拉胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇，以增强净水滤料吸附性能，提高净水滤料表面菌藻生物量；将滤料（本实施例选用陶粒）浸于混合膜液中，并添加木质素磺酸盐、聚硅硫酸铝、聚合磷酸类复合铁盐；随后，向混合膜液中添加聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、过氧化氢，制备得改性净水滤料；其中，单宁、壳聚糖及酵母浸膏浓度均为2.0%，海藻酸钙、卡拉胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇浓度均为10 ppm，木质素磺酸盐、聚硅硫酸铝、聚合磷酸类复合铁盐添加量为10 ppm，聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、过氧化氢添加量为5.0%，过氧化氢纯度为3.0%；

3）人工模拟抑菌污水配制：配制人工模拟抑菌污水，各常见组分浓度分别为乙酸钠400 mg/L、磷酸二氢钾50 mg/L、氯化铵 180 mg/L、碳酸氢钠400 mg/L、MgSO₄·7H₂O 80mg/L、CaCl₂·2H₂O 40 mg/L、柠檬酸铁铵10 mg/L、EDTANa₂ 5 mg/L、H₃BO₃ 3 μg/L、MnCl₂·4H₂O 3 μg/L、ZnSO₄·7H₂O 0.5 μg/L、Na₂MoO₄·2H₂O 0.5 μg/L、CuSO₄·5H₂O 0.10 μg/L、Co(NO₃)₂·6H₂O 0.10 μg/L、硝酸钠2000 mg/L、K₂HPO₄·3H₂O 50 mg/L、柠檬10 mg/L和碳酸钠30 mg/L。于此同时添加细菌群体感应抑制剂、尿素、黄连素、稀土元素（La(NO₃)₃·6H₂O和Ce(NO₃)₃·6H₂O），浓度为1.0 mg/L，混合均匀后得到优化后的人工模拟抑菌污水，利于菌藻共生体系的形成；所述水生动物生态净化区10，养殖水产动物（单环刺螠+牡蛎+扇贝）；所述生植物生态净化区11，栽种水生植物（菊花江蓠+长茎葡萄蕨藻）。

4）菌、藻接种液配制：与实施例5相同，区别在于细菌群体感应信号分子为肾上腺素，添加量为菌藻接种液质量的10%。而后将所得菌、藻接种液接种至菌、藻床单元7隔板上铺设的改性净水滤料中，其中，功能菌液接种量为1.0 g/m³，微藻悬液接种量为1.0 g/m³。

5）断层渗流复氧单元5内各菌、藻床单元7中菌藻床驯化：按照实施例3驯化过程进行，将上述步骤3）所述优化后的人工模拟抑菌污水通过滴漏管连续流经多层菌藻床，运行10 d；随后，每日向改性滤料表面喷淋步骤4）所述菌、藻接种液（即上述菌藻接种液配制中功能菌液和微藻悬液），运行10 d；之后，每日向改性滤料表面喷淋微藻混合悬浮液，硝化细菌、光合细菌和反硝化聚磷菌混合悬浮液，菌、藻接种量比例为1：1，运10 d；最后，每日向改性滤料内喷淋抗生素（罗红霉素与土霉素混合液，浓度均为40 µg/L）和蛭弧菌悬浮液（蛭弧菌冻干粉加水稀释室温培养5天），使得隔板上蛭弧菌担载量为0.05g/m³，培养10 d，进而于改性滤料表面形成运行稳定且耐冲击的菌藻共生脱氮生物膜；驯化过程中光照强度为400μmol/m²/s；该步骤与实施例3步骤5）相同。

6）通过关闭所述系统三通阀中与处理尾水蓄存回用池3相连通的通路，将污水通过回流管连续不断的泵入系统内，渗流通过预过滤单元4、断层渗流复氧单元5和生态沟6，处理后污水通过渗透方式或排水口流入处理尾水蓄存回用池3，对流入至处理尾水蓄存回用池3的污水进行检测，未达标时将三通阀进水通路关闭，通过泵将处理尾水蓄存回用池3污水再次泵入系统内，直至检测达标，经本实施例处理后去除率分别达到COD ≥ 80%、氨氮≥ 80%、亚硝酸盐 ≥ 80%、硝酸盐 ≥ 70%、活性磷酸盐 ≥ 70%、抗生素（多西环素）≥70%、抗生素抗性基因≥ 70%。

Claims (4)

1.一种污水净化回用处理系统装置，其特征在于：系统装置包括污水净化回用处理装置（1）、生态处理池（2）和处理尾水蓄存回用池（3），污水净化回用处理装置（1）由支撑架固定，一端设有中空盖，另一端插入生态处理池（2）内；所述中空盖内部设有空腔与回流管一端连通，回流管另一端插入处理尾水蓄存回用池（3）内，且回流管上设有泵，所述泵与中空盖相连的回流管之间设有三通阀，三通阀的第三条支路与进水相连通；支撑架内部由上到下依次设有预过滤单元（4）、断层渗流复氧单元（5）和生态沟（6），生态沟（6）设于生态处理池（2）中；

所述支撑架内部由隔板由上至下依次隔成预过滤单元（4）、断层渗流复氧单元（5）和生态沟（6）；所述断层渗流复氧单元（5）由隔板由上到下依次隔成多个菌、藻床单元（7）；所述隔板上设置多个孔（8）；

所述中空盖面向预过滤单元（4）的表面上设置多个喷头（9），所述空腔内的水经由喷头（9）喷出淋至预过滤单元（4）；预过滤单元（4）隔板上铺设滤料，各菌、藻床单元（7）隔板上铺设改性净水滤料，改性净水滤料上接种的菌、藻接种液，改性净水滤料并与滤料上接种的菌、藻接种液构成共生体系；

所述改性净水滤料为将净水滤料经混合膜液材料水溶液A、滤料性能提升材料水溶液B、聚合物水溶液C和净水滤料改性剂水溶液D的混合液进行改性处理所得；其中，混合膜液材料水溶液为单宁、壳聚糖及酵母浸膏加入水中获得混合膜液材料水溶液，单宁、壳聚糖及酵母浸膏于混合膜液材料水溶液中的终浓度均为0.2wt%；滤料性能提升材料水溶液为海藻酸钙、卡拉胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇加入水中获得滤料性能提升材料水溶液，海藻酸钙、卡拉胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇于滤料性能提升材料水溶液中的终浓度均为0.01ppm；聚合物水溶液为木质素磺酸盐、聚硅硫酸铝、聚合磷酸类复合铁盐加入水中获得聚合物水溶液，木质素磺酸盐、聚硅硫酸铝、聚合磷酸类复合铁盐聚合物水溶液中的终浓度均为0.01ppm，净水滤料改性剂水溶液为聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、过氧化氢加入水中获得净水滤料改性剂水溶液，聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、过氧化氢净水滤料改性剂水溶液中的终浓度均为1.0wt%；

所述改性净水滤料的制备：

将单宁、壳聚糖、酵母浸膏溶解于水中，制备混合膜液材料水溶液；向混合膜液材料水溶液中加入海藻酸钙、卡拉胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇，以增强净水滤料吸附性能，提高净水滤料表面菌藻生物量；将滤料浸于混合膜液材料水溶液中，并添加木质素磺酸盐、聚硅硫酸铝、聚合磷酸类复合铁盐；随后，向混合膜液材料水溶液中添加聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、过氧化氢，制备得改性净水滤料；其中，单宁、壳聚糖及酵母浸膏浓度均为0.2wt%，海藻酸钙、卡拉胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇浓度均为0.01ppm，木质素磺酸盐、聚硅硫酸铝、聚合磷酸类复合铁盐添加量为0.01ppm，聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、过氧化氢添加量为1.0wt%，过氧化氢纯度为0.1wt%；

所述菌、藻接种液为功能菌液、微藻悬液和细菌群体感应信号分子组成，其中，功能菌液与微藻悬液质量比为1:1，细菌群体感应信号分子的添加量为微藻悬液与功能菌液总质量的2%～10%；

所述微藻悬液为微藻接种于微藻培养液中25-35 ℃培养4-7天获得，其中，所述微藻为原型微鞘藻、螺旋藻、颤藻、须藻、眉藻、席藻、小球藻、杜氏藻、菱形藻、舟形藻、三角褐指藻、金藻、栅藻中的一种或几种；

菌、藻床单元（7）隔板中藻液接种量为1.0～2.0 g/m³；

所述功能菌液为硝化细菌、光合细菌和反硝化聚磷菌；所述光合细菌为红螺菌、红假单胞菌和红微菌中的一种或几种，所述反硝化聚磷菌为假单胞菌；所述硝化细菌为硝化杆菌、硝化球菌、硝化螺旋菌中的一种或几种；所述硝化细菌、光合细菌和反硝化聚磷菌浓度均为0.2～1.0 g/L，菌、藻床单元（7）隔板中菌液接种量为1.0～2.0 g/m³；

所述假单胞菌为假单胞菌YTLJ-E-II76，其已保藏于广东省微生物菌种保藏中心，保藏地址为中国广州，保藏日期为2021年7月5日，保藏编号为GDMCC No：61771，分类命名为Pseudomonas sp.。

2.按权利要求1所述的污水净化回用处理系统装置，其特征在于：所述净水滤料、混合膜液材料水溶液、滤料性能提升材料水溶液、聚合物水溶液和净水滤料改性剂水溶液之间的用量比例，滤料以kg计、水溶液以L计为1：1-10：0.1-0.5：0.1-0.5：0.1-0.5；

所述预过滤单元（4）中滤料和净水滤料可相同或不同的选自述净水滤料为陶粒、活性炭、火山岩、石英砂、锰砂、麦饭石、流化床填料或纤维球中的一种或几种。

3.按权利要求1所述的污水净化回用处理系统装置，其特征在于：所述生态沟（6）上养殖水生动物，构成水生动物生态净化区（10）；污水净化回用处理装置（1）支撑架外部水生动物生态净化区（10）种植水生植物，构成水生植物生态净化区（11）。

4.一种利用权利要求1所述系统装置进行污水净化回用处理方法，其特征在于：

1）权利要求1所述系统装置中菌藻的驯化：将菌、藻接种液接种于菌、藻床单元（7）的改性净水滤料中，而后通过权利要求1所述系统装置，关闭三通阀中与处理尾水蓄存回用池（3）相连通的通路，将人工模拟抑菌污水通过系统回流管流经中空盖内空腔并由喷头（9）喷出淋至经预过滤单元（4），并通过隔板上设置孔流经菌、藻床单元（7）对接种于其上的菌、藻进行驯化，驯化至藻类附着或包埋于菌、藻床单元（7）的改性净水滤料表面或空隙中；

2）污水净化处理：通过关闭所述系统三通阀中与处理尾水蓄存回用池（3）相连通的通路，将待处理污水通过回流管连续不断的通入系统装置内，流经污水净化回用处理装置（1）中设置的预过滤单元（4）、断层渗流复氧单元（5）和生态沟（6），使污水得以净化，处理后污水流入处理尾水蓄存回用池（3），污水排放或重新回流到污水净化回用系统进一步净化处理。

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