申请日2014.02.21
公开(公告)日2014.05.07
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种微动力立体生态污水处理系统及方法，包括从下至上依次设置的预处理单元、上流式污泥床反应池组和快速渗流人工湿地反应池，所述预处理单元的出水与上流式污泥床反应池组的入水相连，所述上流式污泥床反应池组设于地面以下，包括并行串联设置的前置上流式污泥床反应池组和后置上流式污泥床反应池组，所述快速渗流人工湿地反应池设于上流式污泥床反应池的上方。与传统的系统相比，本发明的处理系统具有能耗低、占地面积更小，土地、空间利用率更高的特点，而且解决了噪声污染以及恶臭气体气味污染等问题，并具有优良的景观效果。
权利要求书
1.一种微动力立体生态污水处理系统，其特征在于：包括从下至上依次设置的预处 理单元、上流式污泥床反应池组和快速渗流人工湿地反应池，所述预处理单元的出水与上 流式污泥床反应池组的入水相连，所述上流式污泥床反应池组设于地面以下，包括并行串 联设置的前置上流式污泥床反应池组和后置上流式污泥床反应池组，所述快速渗流人工湿 地反应池设于上流式污泥床反应池的上方。
2.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于：所述预处理单元包括依次连 通设置的格栅井和调节池。
3.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于：所述上流式污泥床反应池为 矩形池结构，从下至上依次包括好氧及兼性菌污泥层、缺氧及兼性菌污泥层、厌氧及兼性 菌污泥层、小颗粒游离污泥层及清水层，所述上流式污泥床反应池组的池底还设有布水管。
4.根据权利要求3所述的污水处理系统，其特征在于：好氧及兼性菌污泥层中，污 水中的溶解氧为0.5-2.0mg/L;缺氧及兼性菌污泥层中，污水中的溶解氧为0.2-0.5mg/L; 厌氧及兼性菌污泥层中，污水中的溶解氧<0.1mg/L;小颗粒游离污泥层中，污水中的溶 解氧<0.1mg/L，清水层中，出水中的溶解氧为0.1-0.5mg/L。
5.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于：所述快速渗流人工湿地反应 池采用垂直流的布水方式，从上至下依次包括：表面流层、第一填料层、第二填料层和第 三填料层，所述第三填料层的底部还设有渗流排水管，其中，所述第一填料层的填料为粒 径为2-5mm的河沙，第二填料层的填料为粒径为1-1.5cm的碎石，所述第三填料层的填 料为粒径为2-3cm的碎石。
6.根据权利要求5所述的污水处理系统，其特征在于：所述表面流层的水深为 45-55mm，所述第一填料层的填料厚度为15～25cm，所述第二填料层的填料厚度为 12～18cm，所述第三填料层的填料厚度为12～18cm。
7.根据权利要求1或5或6所述的污水处理系统，其特征在于：所述快速渗流人工 湿地中种植有根系发达的水生植物。
8.一种微动力立体生态污水处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)污水进入预处理单元，经格栅井作用截留并去除污水中的粒径较大的悬浮物或漂 浮物后，污水进入调节池进行均质均量调节;
2)经调节池调节后的污水进入前置上流式污泥床反应池组中，经过反硝化反应去除 污水中的COD、BOD、以及大多数难降解污染物及磷污染物;然后，污水进入到后置上 流式污泥床反应池组中，经过硝化反应去除污水中剩余的COD、BOD以及磷污染物;上 流式污泥床反应池组处理后的部分出水进入到进入到前置上流式污泥床反应池组中的第 一个上流式污泥床中，并经跌水曝气使得污水中的溶解氧达到2.0mg/L时，作为入水进入 到前置上流式污泥床反应池中;
3)后置上流式污泥床反应池组的出水进入到快速渗流人工湿地中进行进一步深化处 理。
说明书
一种微动力立体生态污水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理技术，具体涉及一种微动力立体生态污水处理系统及方法， 属于环保领域。
背景技术
传统的污水处理技术包括A2/O、SBR、CASS等工艺技术。其中，A2/O工艺是 Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写，它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。该工 艺处理效率一般能达到：BOD5和SS为90%～95%，总氮为70%以上，磷为90%左右， 一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。但A2/O工艺的基建费和运行费均高于普 通活性污泥法，运行管理要求高，以目前我国国情来说，当处理后的污水排入封闭性水体 或缓流水体引起富营养化，从而影响给水水源时，才会采用该工艺。
SBR(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)工艺是在反应器内预先培养 驯化一定量的活性污泥，当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时，微生物利 用废水中的有机物进行新陈代谢，将有机物降解并同时使微生物细胞增殖。将微生物细胞 物质与水沉淀分离，废水即得到处理。其处理过程主要由初期的去除与吸附作用、微生物 的代谢作用、絮凝体的形成与絮凝沉淀性能几个净化过程完成。
CASS(Cyclic Activated Sludge System)工艺是在SBR的基础上发展起来的，即在SBR 池内进水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水(沉淀期、排水期仍连续进水)，间歇 排水。设置生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌，其容积约占整个池子的 10%。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累--再生理论，使活性污泥在选择器 中经历一个高负荷的吸附阶段(基质积累)，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解 阶段，以完成整个基质降解的全过程和污泥再生。
然而，上述污水处理工艺存在如下的缺点：
1、能耗高：A2/O、SBR、CASS等污水处理技术都运用到了好氧生化技术，而传统 的好氧生化技术需氧量高，需要采用大功率的鼓风曝气系统对污水进行充氧，提高好氧生 化反应阶段的溶解氧浓度以满足反应需求。鼓风曝气系统所需能耗在这些工艺流程中都占 据了重要的比例，有些工艺的鼓风曝气阶段所用的能耗甚至占用了整个污水处理工艺能耗 的30%-40%以上。如能采用一种低能耗方案取代鼓风曝气方法又能满足特定的好氧生化 技术的溶解氧需求，那么将可以极大地降低污水处理过程的能耗。
2、工艺流程复杂，使用电气设备多：许多传统工艺拥有一个长而复杂的工艺流程， 如A2/O工艺流程需要沉砂池、厌氧池、缺氧池、好氧池、初沉池、二沉池、污泥浓缩池 等7道以上工艺流程。过长的工艺流程大量增加了各类水力提升设备，如每个池都需要污 水提升泵将前池处理的污水提升到后池，从而增加了污水处理过程的能耗。
3、占地面积大，土地、空间利用率低：传统工艺技术流程中的各个子反应单元都是 相邻分布在同一个平面上的。如A2/O工艺中的各类反应池体都独自占据使用了一块土地， 而每一个反应池体都有很大的占地面积和池深，不能将两个反应池体同时建在一个池体所 占用的面积的土地内。因而许多传统工艺都需要很大的占地面积，同时存在土地、空间利 用率低的问题。
4、生态美观效果差，存在恶臭、噪声等负面效应：传统工艺技术中的建筑物一般都 是使用钢筋砼建造，直接突出在地表，与周边环境相比有种突兀感和水泥钢筋的粗糙感， 生态美观效果差。污水厂内的各个池体处于露天状态，反应水体直接暴露在大气中，每个 反应阶段产生的气体和气味直接排放在池体周围，并向污水厂区内甚至向厂区外散发，造 成恶臭问题。此外，传统工艺的好氧生化反应阶段多采用鼓风曝气系统，鼓风机的巨大噪 声会严重影响周边工作人员和居民的工作和生活，对他们的健康产生危害。
发明内容
本发明为了解决现有污水处理工艺技术中存在的不足，提供了一种占地面积小、能 耗低、污水处理效果好的微动力立体生态污水处理系统及方法。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种微动力立体生态污水处理系统，包括从下至上依次设置的预处理单元、上流式污 泥床反应池组和快速渗流人工湿地反应池，所述预处理单元的出水与上流式污泥床反应池 组的入水相连，所述上流式污泥床反应池组设于地面以下，包括并行串联设置的前置上流 式污泥床反应池组和后置上流式污泥床反应池组，所述快速渗流人工湿地反应池设于上流 式污泥床反应池的上方。
优选的是：所述预处理单元包括依次连通设置的格栅井和调节池。
优选的是：所述上流式污泥床反应池为矩形池结构，从下至上依次包括好氧及兼性菌 污泥层、缺氧及兼性菌污泥层、厌氧及兼性菌污泥层、小颗粒游离污泥层及清水层，所述 上流式污泥床反应池组的池底还设有布水管。
优选的是：好氧及兼性菌污泥层中，污水中的溶解氧为0.5-2.0mg/L;缺氧及兼性菌 污泥层中，污水中的溶解氧为0.2-0.5mg/L;厌氧及兼性菌污泥层中，污水中的溶解氧< 0.1mg/L;小颗粒游离污泥层中，污水中的溶解氧<0.1mg/L，清水层中，出水中的溶解氧 为0.1-0.5mg/L。
优选的是：所述快速渗流人工湿地反应池采用垂直流的布水方式，从上至下依次包括： 表面流层、第一填料层、第二填料层和第三填料层，所述第三填料层的底部还设有渗流排 水管，其中，所述第一填料层的填料为粒径为2-5mm的河沙，第二填料层的填料为粒径 为1-1.5cm的碎石，所述第三填料层的填料为粒径为2-3cm的碎石。
优选的是：所述表面流层的水深为45-55mm，所述第一填料层的填料厚度为15～25cm， 所述第二填料层的填料厚度为12～18cm，所述第三填料层的填料厚度为12～18cm。
优选的是：所述快速渗流人工湿地中种植有根系发达的水生植物。
一种微动力立体生态污水处理方法，包括以下步骤：
1)污水进入预处理单元，经格栅井作用截留并去除污水中的粒径较大的悬浮物或漂 浮物后，污水进入调节池进行均质均量调节;
2)经调节池调节后的污水进入前置上流式污泥床反应池组中，经过反硝化反应去除 污水中的COD、BOD、以及大多数难降解污染物及磷污染物;然后，污水进入到后置上 流式污泥床反应池组中，经过硝化反应去除污水中剩余的COD、BOD以及磷污染物;上 流式污泥床反应池组处理后的部分出水进入到进入到前置上流式污泥床反应池组中的第 一个上流式污泥床中，并经跌水曝气使得污水中的溶解氧达到2.0mg/L时，作为入水进入 到前置上流式污泥床反应池中;
3)后置上流式污泥床反应池组的出水进入到快速渗流人工湿地中进行进一步深化处 理。
本发明的有益效果在于，本发明将上流式污泥床反应池技术与人工湿地技术相结合， 将上流式污泥床反应池设置于地面以下，并在上流式污泥床反应池的上方加建出露地面的 快速渗流人工湿地反应池;可达到以下效果：1、减少了快速渗流人工湿地所占用的土地 面积，提高了土地、空间的利用率;2、由于上流式污泥床反应池的封闭性，可通过排气 管把生化过程产生的气体和气味收集起来经过处理再排放到高空，解决了生化过程中产生 的气体和气味随意扩散到大气中产生恶臭的问题;3、由于上流式污泥床反应池埋放在地 下，上流式污泥床反应池的水面与地面有足够的落差。可用提升泵把上流式污泥床反应池 的出水提升至地面的高度，再用跌水曝气的方式进行回流，这样就在污水回流的过程中对 上流式污泥床前段的反应水体进行了跌水曝气充氧，免去了另外安装鼓风曝气系统进行曝 气产生的设备费用和因鼓风曝气而大量增加的能耗，同时降低了噪声污染;4、整个污水 处理系统出露在地面的是人工湿地部分，人工湿地内种植的各类水生植物使污水厂具有良 好的景观效果。
