1.本发明涉及一种污水处理系统和方法，尤其涉及一种分散污水多反应区一体化组合处理系统及方法。
背景技术：
2.分散污水处理技术大致可以分为单一处理技术和组合处理技术。随着分散污水排放标准的提高，单一处理技术已经不能够满足预期目标，组合处理技术越来越多地应用到分散污水处理的工程实践中。
3.生活污水组合处理技术经过多年发展，已经是一种成熟的污水处理技术，主导的组合处理技术“水解(酸化)—好氧生物组合处理技术、好氧生物—生态组合处理技术、厌氧生物—生态组合处理技术、好氧生物—厌氧生物组合处理技术”等。其中好氧生物处理单元能耗高、产泥量大等问题造成组合系统运行成本高，受限于社会经济因素，不适用于村镇生活污水处理；厌氧生物处理单元对外界条件要求苛刻，启动时间长，导致系统运行不够稳定，限制了其在分散污水处理的应用。因此，低运行能耗，建设费用低的水解(酸化)—生态组合处理工艺更适合在经济发展水平较差的农村推广。
4.但是传统的生物生态组合处理工艺在处理分散污水,整体处理效率低，生物单元占地面积大，生物单元出水若直接进入生态单元，会增大生态单元的处理难度，造成生态单元运行不稳定；生态单元多采用常规人工湿地或生态滤床工艺，其中人工湿地占地面积大，对污染物的去除去除率有限，特别是脱氮除磷效果有限，生态滤床对污水中的污染物具有良好的去除效果，但存在污染物堵塞滤料导致运行效果不佳的问题。
技术实现要素：
5.发明目的：本发明的目的是提供一种高效、稳定、占地面积小的分散污水多反应区一体化组合处理系统；本发明的另一目的是提供一种分散污水多反应区一体化组合处理方法。
6.技术方案：本发明的分散污水多反应区一体化组合处理系统，所述系统为同心圆结构，由内向外分别设有生化预处理反应区、自然微供氧反应区以及生态反应区；所述生物预处理反应区包括一级生化反应柱和二级生化反应柱；所述自然微供氧反应区包括设在生物预处理反应区外壁上的跌水板；所述生态反应区包括从下至上依次设置的进水层、砾石层、混合填料层、土壤层和挺水植物层。
7.进一步地，所述一级生化反应柱与二级生化反应柱为同心圆结构，沿一级生化反应柱顶面四周设有若干溢流管，所述溢流管一端与一级生化反应柱连接，另一端与二级生化反应柱连接。
8.进一步地，所述一级生化反应柱内投加长条状无纺布填料，其主导细菌为兼性厌氧菌；所述二级生化反应柱内投加弹性立体填料，其主导细菌为兼性厌氧菌。
9.进一步地，所述一级生化反应柱顶部设有ph监测仪，所述一级生化反应柱和二级
生化反应柱的底部均设置排泥口；所述二级生化反应柱内设有污泥回流系统，用以回流污泥至一级生化反应柱，污泥回流的作用是以维持系统内的生物量，同时避免局部负荷过大，减轻反应装置酸化。
10.进一步地，所述跌水板为圆环形，所述跌水板内装有填料；污水在跌水污水在下落过程中利用相邻跌水板之间的高度差自然充氧，使气—液表面不断更新，促进了水与空气的接触，提高了充氧效率，跌水板上安装填料，使好氧微生物挂膜生长，氨氮在自然充氧中较好的去除。
11.进一步地，所述自然微供氧反应区与生态反应区间设有隔墙，隔墙的底部设有进水口。
12.进一步地，所述生态反应区的混合填料层包括煤渣、菖蒲碎段和陶粒；所述生态反应区的进水层设有预处理装置，用以均和水量水质。
13.一种根据上述的处理系统的方法，所述方法包括以下步骤：
14.(1)分散污水依次进入一级生化反应柱和二级生化反应柱进行生化预处理，预处理后的出水一部分回流至一级生化反应柱；
15.(2)另一部分出水通过由上至下依次设置的跌水板流入自然微供氧反应区底部；
16.(3)污水从自然微供氧反应区底部进入生态反应区，污水依次穿过生态反应区各层，然后排出。
17.进一步地，步骤(1)中，一级生化反应柱中ph为6～6.8，水力停留时间0.8～2.1h，上升流速为5～8m/h；二级生化反应柱中ph为5.5～6；水力停留时间1.1～3h，上升流速为3～6m/h。
18.进一步地，所述步骤(1)中包括一部分二级生化反应柱产生的污泥回流至一级生化反应柱内；所述步骤(3)中包括将生态反应区底部产生的污泥排出。
19.本发明的系统反应区包括生物预处理反应区、自然微供氧反应区和生态反应区，生物预处理反应区通过采用“同心圆形”生化反应器，反应器内设置污泥回流系统，使反应器内维持较多的生物量，耐冲击负荷能力强，可适应分散污水较大的水质水量波动，同时反应器内安装不同类型填料，可有效去除悬浮固体和有机物，实现泥水分离，反应器通过增大深径比来增加有效水深，深径比越大，水力搅拌能力越强，泥水混合更加充分，促进传质，强化了厌氧水解过程，从而提高反应效率，同时大深径比可以减小占地面积，强化了处理效果。自然微供氧反应区利用水流的能量转换跌水曝气，跌水板上设置填料，好氧微生物挂膜生长，污染物被进一步去除。针对生态单元易堵塞，结构单一的问题，生态反应区采用模块化设计，包括微生态模块和预处理模块，其中微生态模块通过基质、微生物和植物共同处理污染物，预处理模块兼具生化和沉淀功能。在微生态模块，通过微生物、基质、植物的组合作用，进一步去除污水中的有机物，基质中投加菖蒲碎段，利用植物碳源异养进行反硝化，强化脱氮效果，通过添加煤渣促进对磷的去除，滤床两侧底部倾斜设置，利于排除污泥以及基质中的颗粒，防止系统堵塞，提高滤床运行的稳定性。
20.污水经过生化预处理反应区处理后，bod5/cod的比值会有所升高，使后续生态处理难度减小，反应区污泥浓度高、耐冲击负荷强，对进水负荷的变化具有缓冲作用，为后续的生态处理创造了良好的进水条件，避免多介质生态滤床由于长时间运行造成堵塞。自然微供氧反应区设置在生化预处理反应区1外环，跌水板上填充填料，有利于污染物的强化去
除。生态反应区为系统的最外环，此反应区主要功能是强化氮、磷的去除。整个一体化多反应区组合处理系统极大减少了运行维护成本，兼顾了生态效益和经济效益，适用于分散污水治理。
21.综上，本发明提供的分散污水多反应区一体化组合处理系统及方法，系统整体呈“同心圆状”，从内环至外环依次为生化预处理反应区、自然微供氧反应区和生态反应区。各反应区组合增效，协同发挥各自优点，适用于分散污水的处理。
22.有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：(1)本发明的处理方法更简单、能耗更低、处理效率更高，具有更好的氮、磷去除效果，更适用于农村地区的生活污水处理；(2)系统稳定性高，污水经过生物预处理反应区处理后，使后续生态处理难度减小，反应区污泥浓度高、耐冲击负荷强，对进水负荷的变化具有缓冲作用，为后续的生态处理创造了良好的进水条件，避免多介质生态滤床由于长时间运行造成堵塞；(3)生态单元不易堵塞且结构丰富，生态反应区采用模块化设计，使其结构层丰富，滤床两侧底部倾斜设置，利于排除污泥以及基质中的颗粒，防止系统堵塞，提高滤床运行的稳定性。
附图说明
23.图1为本发明的结构示意图；
24.图2为本发明的俯视图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
26.图中，1、生化预处理反应区；101、一级生化反应柱；102、二级生化反应柱；103、进水口；104、出水管；105、流量调节阀；106、长条状无纺布填料；107、弹性立体填料；108、排泥口；109、ph监测仪；110、溢流管；111、污泥回流系统；112、蠕动泵；113、穿孔板；2、生态反应区；201、进水孔；202、事故排水管；203、砾石层；204、混合填料层；205、土壤层；206、挺水植物；207、隔墙；208、穿孔集水管；209、滤板；3、自然微供氧反应区；301、环形跌水板；302、填料。
27.如图所示，本发明的处理系统为“同心圆形”构筑物，从内到外包括生化预处理反应区、自然微供氧反应区以及生态反应区。
28.所述生化预处理反应区1包括一级生化反应柱101和二级生化反应柱102。一级生化反应柱101和二级生化反应柱102为“同心圆”结构，一级生化反应柱101为内环，二级生化反应柱102为外环，为保证系统正常进出水，一级生化反应柱101高于二级生化反应柱102。一级生化反应柱101底部设进水口103，经过预处理的分散污水由蠕动泵112泵入一级生化反应柱101，经过两个柱体的高效水解反应后，从二级生化反应柱102上部出水管104进入生态反应区，出水管设流量调节阀105，调节出水流量。通过两个柱体有机结合，可以延长水流在反应器内的停留时间，使泥水充分接触，促进传质，通过在柱体内添加不同填料实现对厌氧污泥的截留，使柱体内维持较大的生物量，从而提高水解反应效率；
29.生化预处理反应区1主要进行村镇污水的水解酸化处理，其主导细菌为兼性厌氧菌。大分子物质被水解成各种有机酸、乙醇等可以直接摄取的小分子物质，对后续的生态处理十分有利。一级生化反应柱101内投加长条状无纺布填料106(条数由反应器内径决定)，
填料通过穿孔板113固定，在柱体中均匀流化，可以增大微生物与污水的接触面积，使柱体内的兼性厌氧菌更易附着于填料上，不易随水体流失，从而缩短微生物富集的时间，提高系统启动速度；二级生化反应柱102内安装弹性立体填料107，填料体积占二级生化反应柱102的2/3左右，水流在流经填料的过程中形成强烈的紊流，改变水流流态，促进传质，以实现高效水解，显著降低对后续生态反应区的冲击负荷，二级生化反应柱102设置可控污泥回流系统111，由回流泵将二级生化反应柱102中的污泥回流至一级生化反应柱101中，使悬浮污泥和生物膜同时存在，维持了系统中的生物量，强化了系统水解酸化能力；
30.其中，一级生化反应柱101、二级生化反应柱102均为细高型柱体，深径比4～6，大深径比增强了系统水力搅拌能力，减少系统占地面积；一级生化反应柱101上部设溢流管110，污水通过溢流管110呈辐流式进入二级生化反应柱102；两级水解反应区运用大深径比水解柱改善水力条件，通过填料组合增效、系统内循环集成方式促进了传质，达到高效水解的效果。
31.一级生化反应柱101顶部安装ph监测仪109，便于监测水解反应状态，维持系统ph5.5～6.8；一级生化反应柱101和二级生化反应柱102底部均设置排泥口108，日排泥1～2次，用以排出在水解过程中积累的污泥和无机颗粒物；
32.自然微供氧反应区3由环形跌水板301和填料302组成。二级生化反应柱102通过出水管104出水进入自然微供氧反应区3，二级生化反应柱102外壁设45
°
圆环形跌水板301，利用相邻跌水板之间的高度差逐级跌水，使气—液表面不断更新，促进了水与空气的接触，提高了自然充氧的效率。
33.环形跌水板301可填充填料302，使好氧微生物挂膜生长，氨氮等污染物在污水自然充氧的过程中得到进一步去除，出水管104上安装流量调节阀105，调节出水流量250～300l/h，以保证跌水效果；
34.污水经过自然充氧处理后从隔墙207底部进水孔201进入生态反应区。
35.生态反应区2由预处理模块和微生态模块组成。其中预处理模块包括进水孔201、事故排水管202；微生态模块包括砾石层203、混合填料层204、土壤层205、挺水植物206、穿孔集水管208经过自然微供氧反应区3后的污水从隔墙207下部进水孔201进入预处理模块，此时污水流速放缓，可调节污水水质水量，侧壁设事故排水管202，可用作事故排水，预处理模块兼具生化、沉淀的功能。随后污水经过组合基质填料层和土壤层处理后，通过穿孔集水管208收集出水；
36.生态反应区2为一体化组合处理系统的最外环，圆环形结构有效减小反应区的死区面积，提高处理效率；生态反应区2内侧设有环形隔墙207，隔墙207下部设有预处理区进水孔201，孔径100mm；
37.微生态模块内部基质层，由上到下依次为土壤层205、混合填料层204、砾石层203，三层基质的高度比例为1：3：1，基质层由滤板209支撑，滤板209兼具配水功能；所述混合填料层包括煤渣、菖蒲碎段、陶粒；所述厚砾石的粒径为8～16mm。
38.进入微生态模块的污水含有较高的溶解氧，此时对氨氮有较好的去除效果，当水流自下而上流动时，溶解氧浓度逐渐降低，创造了较好的缺氧环境，填料中的菖蒲碎段作为生物膜的载体，同时提供碳源，异养反硝化菌在生物膜上固定生长，在异养反硝化菌的作用下进行固相反硝化反应，实现tn的去除，同时提供碱度，提高填料中煤渣的吸附容量，促进
对磷的吸附；
39.微生态模块上部土壤层205选择种植芦苇、狐尾藻等具有较好去污和吸附能力的挺水植物206，利用其生物固氮和吸附作用进一步去除水中n、p；为给微生态模块内部微生物提供良好的生长生存环境，进水采取间歇进水，滤床侧壁倾斜布置，与垂直方向30
°
夹角；生态反应区利用组合基质填料对污染物的吸附和截留、微生物对污染物的降解以及挺水植物206根系对污染物的吸收，实现了分散污水的净化。相较于常规生态处理单元占地面积更小，脱氮除磷效果更好，更适用于村镇分散污水的处理
40.一种分散污水多反应区一体化组合处理方法，包括两级高效生物预处理、自然微供氧处理、生态处理。其工艺流程如下：
41.s1经过预处理后的分散污水由蠕动泵从进水口进入生化预处理反应区进行水解处理，在一级生化反应柱，由水解酸化菌将污水中的惰性大分子有机物水解成简单易溶解的小分子物质(如有机酸)等，经过一级生化反应柱的污水从溢流管辐流进入二级生化反应柱，进行强化水解，有效去除绝大部分悬浮固体，使污水的可生化性大大提高；
42.s11一级生化反应柱中投加无纺布填料，通过缩短微生物富集的时间从而提高反应器的启动速度；二级生化反应柱中安装弹性立体填料，改善水流流态，促进传质，从而实现高效水解；
43.s12反应区设置内循环系统：二级生化反应柱中设置污泥回流系统，回流至一级生化反应柱，以维持反应区的污泥浓度；
44.s13生化反应柱底部设排泥口，用以排出少量污泥和脱落的生物膜；
45.s14为保证水解效果，水解时控制一级生化反应柱ph为6～6.8，二级生化反应柱ph为5.5～6；
46.s15控制水流在一级生化反应柱101中上升流速控制在5～8m/h，水力停留时间0.8～2.1h，二级生化反应柱102中液体上升流速控制在3～6m/h，水力停留时间1.1～3h；
47.s2经过两级高效生物预处理的污水一部分通过回流管路回流至一级生化反应柱，以维持系统内的生物量，同时避免局部负荷过大，减轻反应装置酸化，一部分通过二级生化反应柱上部溢流口出水进入自然微供氧反应区；
48.s21二级生化反应柱外壁设45
°
跌水板，污水在跌水污水在下落过程中利用相邻跌水板之间的高度差自然充氧，使气—液表面不断更新，促进了水与空气的接触，提高了充氧效率。跌水板上安装填料，使好氧微生物挂膜生长，氨氮在自然充氧中较好的去除；
49.s3经过自然充氧后的污水从底部进入生态反应区。在生态反应区，污水先由进水孔进入预处理模块，随后自下而上进入微生态模块，随着污水向上流动，溶解氧浓度降低，通过多介质组合填料中的菖蒲碎段提供植物碳源，使其中的反硝化菌进行异养反硝化作用，达到脱氮的效果，通过植物根茎的吸收(主要是吸收磷)作用，进一步去除n、p等污染物，实现对污水的高效净化；
50.s31生态反应区下部设有预处理模块，均和水量水质，起到缓冲作用，侧壁倾斜布置，底部设有排泥口，利于排出沉淀污泥(主要为脱落的生物膜)等；
51.s33在微生态模块，通过微生物、植物以及基质的耦合作用，较好的去除污水中的污染物；
52.s32生态反应区出水通过穿孔集水管收集排出；为保证生态反应区的处理效果，污
水在预处理模块水力停留时间0.5～1h，在微生态模块水力停留时间4～8h；。
53.s33一种分散污水一体化多反应区组合处理系统及方法处理污水量5～10t/d，系统稳定出水水质ss＜20mg/l、cod＜45mg/l、出水满足农村出水排放标准，多方面降低了污水处理成本，适合村镇分散污水的治理。