专利名称：针对小区灰水的生物接触氧化+人工湿地联合处理系统的制作方法
技术领域：
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种针对小区灰水处理的生物接触氧化 +人工湿地联合处理系统。
背景技术：
近年来，随着我国城市化的发展和居民生活水平的提高，一方面污水集中处理的 下水道管网铺设成本提高使得在新建小区内建立分散型污水处理装置并将处理水就地回 用成为一种重要手段，且其具有很好的社会效益、经济效益和环境效益；另一方面人们对居 住环境要求的相应提高使得小区水景逐渐成为绿色建筑小区的重要组成部分，水景住宅也 越来越受到人们的青睐。小区灰水通常是指居民小区人们日常生活过程中排出的未被粪尿污染的生活污 水，主要包括冲洗卫生间、厨房洗涤和洗浴等污水。其水质水量特征为水质、水量小时变化 系数较大，污染物浓度通常比城市污水低，污水可生化性好，处理难度较小；且由于其污染 来源比较简单，从处理技术和处理成本角度考虑，具有相当的技术可行性和很高的回用价 值。根据小区的功能特点，小区灰水的回用方向主要是厕所冲洗水、绿化浇灌水等生活景观 杂用水。《绿色建筑评价标准》(GB/T50378)规定景观用水不采用市政供水和自备地下 水井供水，使用非传统水源时，应采取用水安全保障措施，且不对人体健康与周围环境产 生不良影响。因此，小区灰水水质应达到《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T 18921-2002)标准。该标准相对于《杂用水水质标准》，对于一般的中水处理工艺，限制性指 标主要增加了总氮和总磷两项。当绿色建筑中水用途为景观环境用水时，“主要处理”工艺单元应具备脱氮除磷功 能，以确保达到《景观回用水水质标准》。但由于灰水的含氮量非常低，因此在深度处理中一 般不需要进行脱氮处理。国内外主要的小区灰水处理工艺有人工强化的物化处理、生物处理和自然生态 处理等，如生物接触氧化法、序批式活性污泥法(SBR工艺系列，如ICEAS、CASS、UNTANK、 DAT-IAT、MSBR等)、生物活性炭技术(BAC)、膜分离技术、膜生物反应器(MBR)等等。它们都有各自的缺点和不足国内众多环保企业生产的“组合式生活污水处理设 备” 一般均采用接触氧化法，该工艺具有操作简便、不需回流污泥、剩余污泥产量低、抗冲击 负荷等优点，通过合理设计可以达到脱磷除氮的处理效果，但不能稳定达到景观回用标准； SBR工艺提供了时间程序上的污水处理，集中了推流式和完全混合式两种工艺的优点同时 避免了其固有的缺陷，其改进型的工艺如CASS工艺具有简单、适用、处理效率高、维护简 单、占地省、投资小、但更适合将处理构筑物全埋在地下；BAC工艺设备简单，占地面积小， 易于实现完全自动控制，运行管理方便，与传统的混凝、澄清、过滤工艺相比，该工艺工程投 资略高，但运行费用较低；膜分离技术包含微滤(MF)、纳滤(NF)、电渗析(ED)、超滤(UF)、气 体渗透(GP)以及反渗透(R0)等，可在常温下操作，效率高、工艺简单和污染轻，且在处理过程中无需投加任何药剂，处理后的水质一般可以达到回用要求，但电耗大，处理成本较高， 且运行管理比较麻烦，目前在国内的应用不是很广；MBR工艺具有生化效率高、抗负荷冲击 能力强、出水水质稳定、占地面积小排泥周期长、易实现自动控制等优点，是目前最有前途 的污水回用处理技术，其出水经消毒后可直接回用，甚至可回用于饮用水水源，在发达国家 的污水回用工业中已经得到了很好的应用，但是膜本身成本高，操作系统复杂以及运行成 本较高，阻碍了其在小区灰水回用处理中的应用。以上这些方法都有各自的不足，都不太适合小区灰水处理并用作绿色建筑景观回 用水。
发明内容
本发明针对以上现有小区灰水处理回用于绿色建筑景观回用水方法和系统存在 的问题，以及对我国国情的不适用性，提出一种针对小区灰水处理的生物接触氧化+人工 湿地联合处理系统，通过负荷匹配实现生物生态联合调控优化组合，对小区灰水有效稳定 的处理并用作绿色建筑景观回用水，不仅可以最大限度地发挥人工湿地的处理潜能，满足 相应的生物接触氧化池的最佳工况，同时降低生物接触氧化池的能耗，实现生物接触氧化 法+人工湿地的生物生态水质水量联合调控，处理效果受水质影响小，系统简单，运行费用 低。本发明提出的一种针对小区灰水的“生物接触氧化+人工湿地”生物生态联合处 理系统具有以下内容所述系统以生物接触氧化+人工湿地组合工艺为技术核心对小区灰水进行处理， 小区灰水的进水口设在生物接触氧化预处理装置，生物接触氧化预处理装置的出水接人工 湿地后处理装置；所述生物接触氧化预处理装置由池体、填料、支架、布气系统、进出水装置及管道 附件等组成；在上层接触池内装填填料，池底设置泥斗；所述人工湿地后处理装置由两段构成，第一段为垂直流湿地床，第二段为侧流式 湿地床，两段湿地串联运行；人工湿地填料推荐采用垂直流人工湿地床选用厌氧酶促填料， 侧流式湿地床选用好氧酶促填料；湿地床中栽种植物推荐选择风车草和美人蕉；所述垂直流湿地床由梯度向下的多级(一般为3 6级)垂直流湿地组成，湿地 床底部用混凝土密封，并在每一级湿地床内设置有竖向挡流墙，底部留过水通道。湿地床中 装填0. 5 1. 2m深、粒径由25 15mm逐级减小的碎石填料，并在表面栽种挺水植物。第 I级湿地是整个垂直流湿地床中最易发生堵塞的区域，采用粒径为20 30mm的卵石，其表 面不栽种植物，下设放空管，利于清洗。小区灰水以上下折流的方式在垂直流湿地床中沿垂 直方向推流穿行；所述侧流式湿地床由多级梯度向下的侧向潜流湿地床和自然复氧区组成；每一侧 向潜流湿地床内设置平行交错的分隔板，将床内空间分隔成S形的水流廊道(每个水流沟 道均设置有一定的坡度)，在廊道中装填碎石或陶粒填料，并栽种水生植物。上下两级湿地 床之间由自然复氧区相连，自然复氧区为一水平的薄水层复氧沟，水流在沟中形成厚度为 3 10mm的紊动薄水层。小区灰水以S形在侧流式湿地床中沿水平方向潜流推行；所述系统组合工艺经效能优化形成的负荷匹配关系，可实现生物接触氧化+人工湿地的生物生态水质水量联合调控优化组合；所述系统出水B0D5、总磷、氨氮的去除效果均能稳定达到景观回用水标准的要求；所述系统处理小区灰水回用于景观用水时出水水质达标的限制性指标为TN ；所述系统负荷匹配关系为当小区灰水经过常规负荷0. 72kgB0D5/m3 d的接触氧 化预处理后再进入人工湿地进行精处理，人工湿地的最优水力负荷为夏季(30°C 36°C ) 时0. 50m/d、冬季(8°C 12°C)时0. 33m/d，夏季与冬季的最优运行水力负荷比为3 2，可 使出水稳定达到《景观回用水水质标准》；所述系统生物接触氧化预处理装置的常规容积负荷为0. 72kgB0D5/m3 d，气水比 5 1，水力停留时间2h;人工湿地后处理装置的水力负荷控制在0.25 0.50m/d;所述系统针对不同浓度的小区灰水，可以通过调整组合工艺的运行方式以满足出 水景观回用标准要求；对于较高污染浓度的小区灰水采用间歇运行的方式运行，对较低污 染浓度的小区灰水采用低气水比连续曝气的方式运行；所述系统生物接触氧化预处理装置的氨氮、B0D5等大部分出水水质指标(不含 SS、TN、TP)的处理目标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002) 一级B 标水平，人工湿地后处理装置去除包含SS、TN、TP等各项指标，出水主要用作绿色建筑景 观回用水，主要水质指标达到《城市污水再生利用景观环境用水的再生水质标准》(GB/T 18921-2002)的标准要求。本发明提出的上述生物生态联合处理系统的工作过程如下第一步采用接种挂膜方式启动生物接触氧化池预处理装置，经过9 lid运行 后，生物膜成熟，生物接触氧化池运行趋于稳定，启动成功。第二步采用自然挂膜方式启动人工湿地后处理装置，小区灰水通过生物接触氧 化池进入湿地系统，垂直流湿地床与侧流式湿地床串联，小区灰水依次进入垂直流湿地床 和侧流式湿地床，持续运行20d左右，每隔两天测定一次C0Dtt、SS值，并记录植物生长情况， 直到湿地系统启动成功；第三步启动成功后，将生物接触氧化预处理装置的出水接入人工湿地系统后处 理装置，通过控制生物接触氧化池的流量负荷以控制湿地系统的运行。运行时，对于较高污 染浓度的小区灰水采用间歇运行的方式，对较低污染浓度的小区灰水采用低气水比连续曝 气的方式。小区灰水通过生物接触氧化预处理装置，氨氮、8( 5等大部分出水水质指标(不 含SS、TN、TP)处理目标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级 B标水平；预处理出水再经过人工湿地生态处理技术进行精处理，去除包含SS、TN、TP等各 项指标，以达到景观回用水标准，实现生物生态联合调控优化组合。本发明的优点如下本发明适用于小区灰水处理并回用于绿色建筑景观用水，生物接触氧化+人工湿 地组合工艺不仅可以最大限度地发挥人工湿地的处理潜能，满足相应的生物接触氧化池的 最佳工况，同时可以降低生物接触氧化池的能耗，实现生物接触氧化法+人工湿地的生物 生态水质水量联合调控。该系统对小区灰水污染物的处理效率有较好的稳定性和适应性， 针对不同浓度的小区灰水，可以通过调整组合工艺的运行方式以满足出水景观回用标准要 求对于较高污染浓度的小区灰水采用间歇运行的方式运行，对较低污染浓度的小区灰水 采用低气水比连续曝气的方式运行；灰水处理后可作绿色建筑景观用水，且系统简单，运行费用低，是一种适合我国国情的小区灰水处理实用可行的技术系统。
图1是本处理系统工作流程图；图2是本处理系统中生物接触氧化预处理装置的工作原理图；图3是本处理系统中生物接触氧化预处理装置的平面示意图；图3A是图3的A-A剖面示意图；图3B是图3的B-B剖面示意图；图4是本处理系统中人工湿地后处理装置的平面示意图。图中1-生物接触氧化池2-垂直流湿地床
3-侧流式湿地床4-生物接触氧化池池体
5_填料6_支架
7_进气管8-沉水鼓风机
9-微孔曝气管10-小区灰水进水管
11-预处理装置出水管(至人工湿地) 12-排泥管
13-垂直流湿地床进水<f(自生物接触氧化池)
14-垂直流湿地床出水<f(至侧流式湿地床)
15-侧流式湿地床进水<f(自垂直流湿地床)
16-侧流式湿地床出水<f(至景观回用)
17-竖向挡流墙18-第I级垂流湿地
19-侧向潜流湿地床20-自然复氧区
21-分隔板
具体实施例方式参见图1，本联合处理系统包括生物接触氧化预处理装置和人工湿地后处理装置 两部分。1、生物接触氧化预处理装置的结构结合图2、图3及图3A、图3B 其由池体4、填料 5、支架6、进气管7、沉水鼓风机8和微孔曝气管布气系统9组成的曝气系统、小区灰水进水 管10、预处理装置出水管11 (至人工湿地)及管道附件等组成。其中，在池体4内的上层接 触池设置有接触填料5，在池体4底部设置沉水鼓风机8，连接池内的微孔曝气管9，小区灰 水进水管10由池底接入，预处理装置的出水管11由池体上部接出，在池体底部还接有排泥 管12。2、人工湿地后处理装置的结构结合图1和图4 由两段构成，第一段为垂直流湿地 床2，第二段为侧流式湿地床3，两段湿地串联运行。垂直流湿地床2由梯度向下的多级(一般为3 6级)垂直流湿地18组成，湿地 床底部用混凝土密封，并在每一级湿地床内设置有竖向挡流墙17，底部留过水通道。湿地 床中装填0. 5 1. 2m深、粒径由25 15mm逐级减小的碎石填料，并在表面栽种挺水植物。 第I级湿地18是整个垂直流湿地床中最易发生堵塞的区域，采用粒径为20 30mm的卵石， 其表面不栽种植物，下设放空管，利于清洗。生物接触氧化预处理装置1出水经污水输送管道14及15进入侧流式湿地床3。小区灰水以上下折流的方式在湿地床中沿垂直方向推流 穿行(参见图1的垂直流湿地床剖面示意2)。侧流式湿地床3由多级梯度向下的侧向潜流湿地床19和自然复氧区20组成；每 一侧向潜流湿地床内设置平行交错的分隔板21，将床内空间分隔成S形的水流廊道(每个 水流沟道均设置有一定的坡度)，在廊道中装填碎石或陶粒填料，并栽种水生植物。上下两 级湿地床之间由自然复氧区20相连，自然复氧区20为一水平的薄水层复氧沟，水流在沟中 形成厚度为3 10mm的紊动薄水层。小区灰水以S形在湿地床中沿水平方向潜流推行。本系统负荷匹配关系为当小区灰水经过常规负荷0. 72kgB0D5/m3 d的接触氧化 预处理装置后再进入人工湿地后处理装置进行精处理，人工湿地后处理装置的最优水力负 荷为夏季(30°C -36°C )时0. 50m/d，冬季(8°C -12°C )时0. 33m/d，夏季与冬季的最优运行 水力负荷比为3 2。所述生物接触氧化预处理装置的常规容积负荷为0. 72kgB0D5/m3 d，气水比 5 1，水力停留时间2h;人工湿地后处理装置的水力负荷控制在0.25 0. 50m/d。上述联合处理系统的工作过程如下第一步采用接种挂膜方式启动生物接触氧化池预处理装置，经过9 lid运行 后，生物膜成熟，生物接触氧化池运行趋于稳定，启动成功。第二步采用自然挂膜方式启动人工湿地后处理装置，小区灰水通过生物接触氧 化池进入湿地系统，垂直流湿地床与侧流式湿地床串联，小区灰水依次进入垂直流湿地床 和侧流式湿地床，持续运行20d左右，每隔两天测定一次C0Dtt、SS值，并记录植物生长情况， 直到湿地系统启动成功；第三步启动成功后，将生物接触氧化预处理装置的出水接入人工湿地系统后处 理装置，通过控制生物接触氧化池的流量负荷以控制湿地系统的运行。运行时，对于较高污 染浓度的小区灰水采用间歇运行的方式，对较低污染浓度的小区灰水采用低气水比连续曝 气的方式。
权利要求
一种针对小区灰水的生物接触氧化+人工湿地生物生态联合处理系统，其特征在于所述系统由生物接触氧化预处理装置和人工湿地后处理装置组成；其最大限度地发挥人工湿地的处理潜能，同时满足相应的生物接触氧化池的最佳工况，降低生物接触氧化池的能耗，实现接触氧化法+人工湿地的生物生态水质水量联合调控，出水达到景观回用水标准；所述小区灰水的进水口设在生物接触氧化预处理装置前端，生物接触氧化池预处理装置的出水接人工湿地后处理装置；所述生物接触氧化预处理装置包括池体、填料、布气系统和进、出水管；在池体内的上层接触池设置有接触填料，在池体底部设置沉水鼓风机，连接池内的微孔曝气管，形成曝气系统，小区灰水进水管由池底接入，预处理装置的出水管由池体上部接出，在池体底部还接有排泥管；所述人工湿地后处理装置由两段构成，第一段为垂直流湿地床，第二段为侧流式湿地床，两段湿地串联运行；所述垂直流湿地床由梯度向下的多级垂直流湿地组成，湿地床底部用混凝土密封，并在每一级湿地床内设置有竖向挡流墙，底部留过水通道。湿地床中装填0.5～1.2m深、粒径由25～15mm逐级减小的碎石填料，并在表面栽种挺水植物。第I级湿地是整个垂直流湿地床中最易发生堵塞的区域，采用粒径为20～30mm的卵石，其表面不栽种植物，下设放空管，利于清洗。小区灰水以上下折流的方式在垂直流湿地床中沿垂直方向推流穿行；所述侧流式湿地床由多级梯度向下的侧向潜流湿地床和自然复氧区组成；每一侧向潜流湿地床内设置平行交错的分隔板，将床内空间分隔成S形的水流廊道，每个水流沟道均设置有一定的坡度，在廊道中装填碎石或陶粒填料，并栽种水生植物；上下两级湿地床之间由自然复氧区相连，自然复氧区为一水平的薄水层复氧沟，水流在沟中形成厚度为3～10mm的紊动薄水层；小区灰水以S形在侧流式湿地床中沿水平方向潜流推行；所述垂直流人工湿地床的填料选用厌氧酶促填料，侧流式湿地床的填料选用好氧酶促填料，在湿地床中栽种风车草和美人蕉植物。
2.根据权利要求1所述的“生物接触氧化+人工湿地”生物生态联合处理系统，其特征 在于为使小区灰水出水总氮达到景观回用水标准即低于15mg/L，所述系统负荷匹配关系 为当小区灰水经过常规负荷0. 72kgB0D5/m3 d的生物接触氧化预处理装置后再进入人工 湿地后处理装置进行精处理，人工湿地后处理装置的最优水力负荷为夏季30°C 36°C时 0. 50m/d，冬季8°C 12°C时0. 33m/d，夏季与冬季的最优运行水力负荷比为3:2;所述生物接触氧化预处理装置的常规容积负荷为0. 72kgB0D5/m3 d，气水比5 1，水 力停留时间2h ；人工湿地后处理装置的水力负荷控制在0. 25 0. 50m/d。
3.根据权利要求2所述的“生物接触氧化+人工湿地”生物生态联合处理系统，其特征 在于针对不同浓度的小区灰水，可以通过调整组合工艺的运行方式以满足出水景观回用 标准要求；对于较高污染浓度的小区灰水采用间歇运行的方式运行，对较低污染浓度的小 区灰水采用低气水比连续曝气的方式运行。
全文摘要
本发明涉及一种针对小区灰水的生物接触氧化+人工湿地生物生态联合处理系统，所述系统由生物接触氧化预处理装置和人工湿地后处理装置组成。系统以生物接触氧化+人工湿地组合工艺为技术核心对小区灰水进行处理并回用于绿色建筑景观用水，其出水水质达到《景观回用水标准》的限制性控制指标为TN。本系统针对不同浓度的小区灰水，可以通过调整组合工艺的运行方式以满足出水景观回用标准要求对于较高污染浓度的小区灰水采用间歇运行的方式运行，对较低污染浓度的小区灰水采用低气水比连续曝气的方式运行；灰水处理后可作绿色建筑景观用水，且系统简单，运行费用低，是一种适合我国国情的小区灰水处理实用可行的技术系统。
文档编号C02F3/06GK101863584SQ20101015891
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者何强, 张东波, 方俊华, 柴宏祥, 樊明玉, 颜文涛 申请人:重庆大学