CN114956459A - 一种低能耗和低排放的分散污水生物-生态处理***及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低能耗和低排放的分散污水生物‑生态处理***及处理方法，该***包括通过管道阶梯式连接的预反应单元、两级曝气膜单元和交互式立体生态单元。本发明采用生物‑生态组合处理技术，由预反应单元去除污水中较大的悬浮物或漂浮物，提供对污水处理负荷的缓冲能力；两级曝气膜单元通过缺氧、微好氧和好氧的协同作用，去除污水中的COD、BOD₅、TN和TP等；交互式立体生态单元实现污水中N、P的去除和资源化利用。通过单向膜增氧技术和交互式立体生态处理等关键技术，实现污水处理过程的低能耗和低排放。本处理方法对污水污染物处理效果好、运行稳定、能耗和排放低，并可适应较大水质水量波动及环境条件的变化。

Description

一种低能耗和低排放的分散污水生物-生态处理***及处理 方法

技术领域

本发明涉及一种低能耗和低排放的分散污水生物-生态处理***及利用该***处理污水的方法，属于污水处理领域。

背景技术

村镇分散污水为居民生活过程中产生的生活污水，如洗浴废水、厕所冲洗污水等，具有产生量小、分散性高、排放不连续等特征，且水量和水质变化大，污水中污染物浓度低，并含有一定的N、P物质。

村镇分散污水处理设施建设相对滞后，其处理率远远落后于城市污水，且大多数村镇地区生活污水多以直接排放为主，并未设置完善的污水处理设备，尤其是在偏僻乡村，污水往往直接通过排水明沟排入附近水体，未经处理的村镇污水直接排放到地表，造成地表水和地下水污染，不仅破坏水环境，而且可能会威胁居民的饮用水安全和身体健康；村镇污水产生量大，直接排放至附近水体，会对水体造成污染危害，部分还会直接渗透到地下，与地下水混合，导致周边水体受到污染，降低水质。

随着社会经济的进步，公众环保意识的增强，我国对于村镇分散污水治理的重视程度也在不断加大。

当前村镇分散污水常用的处理技术主要包括：厌氧沼气池、生物滤池、活性污泥法、人工湿地和地下土壤渗透等生物或生态处理技术。

常规单一的污水处理技术较难满足生活污水水质变化，造成出水水质排放过高的情况。现有的村镇分散污水处理设施运行能耗相对高，污染物排放量大，运行费用高。由于村镇地区社会经济发展水平相对较低，已经建设污水处理设施的地区由于较高的设施运行费用，导致污水处理设施闲置。高能耗是分散污水处理亟需解决的重要问题，应在满足污水处理需求的基础上不断对技术进行优化，以降低设备运行中消耗的能耗。造成村镇分散污水处理设施能耗高的原因主要在于曝气设施和泵类提升所带来的能耗。村镇分散污水处理设施在节能降耗方面具有一定潜力。常规曝气方法常采用鼓风曝气、机械曝气等，氧的利用率较低，造成能源浪费，且曝气量无法精准控制。使用微孔曝气等类型的曝气装置则容易发生堵塞问题，维护管理难度大。

同时，由于常规村镇分散污水处理***不同处理设施中机械搅动、或曝气等，特别是机械曝气产生的气泡会携带污水中的无机或有机含氮、硫等恶臭物质以及微生物，发生逸散而排放进入大气造成恶臭气体和微生物气溶胶污染。

综上，村镇污水处理过程中能耗高、排放量大的问题已成为影响村镇污水处理***可持续建设和运行的关键问题之一。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种低能耗和低排放的分散污水生物-生态处理***，本发明的第二目的是提供利用该***处理分散污水的方法。

技术方案：本发明所述一种低能耗和低排放的分散污水生物-生态处理***包括用以去除较大的悬浮物质的预反应单元、用以去除COD、BOD₅、TN和TP的两级曝气膜单元和用以实现污水深度处理的交互式立体生态单元，所述预反应单元、两级曝气膜单元和交互式立体生态单元之间通过管道阶梯式连接。

其中，所述预反应单元包括预反应池，所述预反应池前端设置有进水管，后端设有出水管，所述预反应池中设有筛板，所述筛板后端安装有筛网，所述筛板和筛网将预反应池分隔成前部的过滤池和后部的均和水解池。

其中，均和水解池内填充弹性填料，填料上以生物膜形式生长水解细菌，对分散污水进行水解预处理，提高污水的可生化性。

其中，所述预反应池的前部底端竖直安装有若干支架，所述筛板安装在支架上，所述筛板的前端、左端和右端均与预反应池的内壁焊接；所述筛板上方设置拦污网筐；所述预反应池还设有池盖，所述预反应池的池盖对应过滤池处设有清渣口，所述均和水解池的侧壁设有检查口。

其中，所述筛板为间距6.0～9.0mm的细筛板，所述筛网的网孔直径为6.0～9.0mm，所述拦污网筐网孔孔径为30.0～50.0mm。

其中，所述两级曝气膜单元包括两级曝气膜反应器，所述两级曝气膜反应器内部设有布水***、单向膜增氧***和排泥***。

其中，所述布水***包括设置在两级曝气膜反应器上部左侧的进水管和右侧的出水管及设置在两级曝气膜反应器下部的布水器，所述进水管与布水器相连。

其中，所述单向膜增氧***包括变频磁悬浮鼓风机、曝气膜组件和自动化控制***，所述变频磁悬浮鼓风机与布水***通过进气管相连，所述进气管上设有进气控制阀和气体流量计，所述进气管末端与曝气膜组件相连，所述曝气膜组件的左下端设有循环气管，所述循环气管与曝气膜组件右上端进气口相连，所述曝气膜组件下端连接有曝气盘，所述两级曝气膜反应器右侧中间设有溶解氧检测器，所述自动化控制***分别与变频磁悬浮鼓风机、气体流量计和溶解氧检测器相连。

其中，所述曝气膜组件内部为中空纤维膜，外部包裹亲水性聚氨酯填料。

其中，所述中空纤维膜中的膜为透气不透水膜。

其中，所述进气控制阀可以手动控制进气流速。

其中，所述排泥***包括污泥斗和排泥管道，所述污泥斗位于布水***下部，所述排泥管道设置在污泥斗底部。

其中，所述变频磁悬浮鼓风机和自动化控制***分别与电源连接。

其中，所述电源为太阳能蓄电池，所述太阳能板可根据太阳方向自动调节角度。

其中，所述两级曝气膜单元出水管末端采用“花洒”式出水，使污水分散流入互式立体生态单元，加强曝气效果。

其中，所述交互式立体生态单元包括生态反应池，所述生态反应池左侧上部设有集水堰，所述集水堰下部连接有“非”字型布水管，所述生态反应池内壁设有防渗层，所述生态反应池内部自上向下依次设有土壤层、玻璃轻石层、陶粒层、承托层，所述土壤层、玻璃轻石层和陶粒层穿设透气管，所述承托层下方平铺集水管，所述布水管均匀分布在土壤层与玻璃轻石层中间，所述土壤层种植净水植物，长出的净水植物处于植物层。

其中，所述植物层的净水植物为空心菜、莴苣、水芹中的一种或几种，相邻净水植物株距为20～40cm。

其中，所述土壤层、玻璃轻石层和陶粒层为滤料层，所述土壤层的厚度为20～40cm；所述玻璃轻石层由上到下粒径分别为10～20mm、5～10mm、3～5mm，所述玻璃轻石层的每层厚度为15～25cm；所述陶粒层平均粒径为16～25mm，所述陶粒层的厚度为15～20cm。

其中，所述布水管为UPVC管，以中间两根布水管为布水主管，以布水主管为对称轴，垂直于布水主管并水平呈“非”字型左右对称布置布水管的支管，所述布水主管的管距为0.8～1.2m，所述布水管的支管管距为0.5～1m。

其中，所述布水管的圆形外壁上均匀分布圆形进水孔，对称分布于各布水支管的管中心轴线两侧和布水主管的无支管一侧，进水孔直径为8～10mm，相邻进水孔径间距为15～20cm。

其中，所述透气管以等边三角形的形式竖直均匀交错分布，上端高于土壤层，下端位于陶粒层，依次穿过土壤层、玻璃轻石层与陶粒层，相邻透气管之间间距为60～80cm。

其中，所述防渗层采用厚度为1.5～2.0mm的防渗膜，平铺封存于生态反应池内壁。

其中，集水管为波纹塑料管，间距3～5m平铺于承托层下方，集水管管壁均匀分布进水孔。

本发明所述分散污水生物-生态处理***处理水的方法，包括以下步骤：

a、污水进行预处理单元，经过滤去除较大的悬浮物质，进行水解预处理，清理滤渣，并调节水量和水质后水进入两级曝气膜单元；

b、经预反应单元处理的污水进入两级曝气膜单元，经两级曝气膜单元均匀布水，并同步进行硝化反硝化反应后，再经沉淀去除部分污泥后进入交互式立体生态单元；

c、经两级曝气膜单元处理污水进入交互式立体生态单元，两级曝气膜单元与交互式立体生态单元之间设有40～70cm的高度差，通过跌水曝气，使污水充氧，污水进入交互式立体生态单元后通过沉淀、过滤、吸附、离子交换和络合反应去除污染物，使出水符合排放标准后排出***。

其中，两级曝气膜单元中水质的pH控制在6.5～8.5，污水在两级曝气膜单元停留时间控制在8.0～12.0h，污水在交互式立体生态单元停留时间控制在36.0～48.0h，所述两级曝气膜单元与交互式立体生态单元之间高度差为40～70cm。

本发明要解决的技术问题是常规分散污水生物-生态处理***能耗高，特别是好氧处理工段能耗较高，由于好氧处理需要进行曝气，传统曝气方法氧的利用率较低，产生的氧气不能完全利用，造成能源的浪费，导致污水处理运行过程中运行费用过高，且机械曝气产生的气泡会携带污水中的易挥发有机物进入空气而造成气溶胶污染。本发明针对常规生物-生态组合处理***的高能耗和高排放问题，提出一种低能耗和低排放的生物-生态处理***和方法，其中生物工艺采用单向膜增氧技术，利用氧气选择性透过膜进行无气泡循环供氧，氧气利用率极高，且膜组件尾气进行二次循环利用，可显著降低污水处理能耗，同时其负载的生物膜可大大增加***内的生物总量，从而提高污水处理负荷。由于两级曝气膜反应器内能够发生反硝化反应，去除部分或全部NO₃-N，进而可以降低内回流量或省去内回流，降低内回流所产生的能耗。生态工艺采用交互式立体生态处理技术，生态好氧段采用跌水曝气的方式进行充氧，并且填料层内设置透气管使外界空气能够进入填料层，保证填料层内的氧气充足。

本发明采用生物-生态组合处理技术，生物处理单元与交互式立体生态单元相融合：由生物单元去除有机物，生态单元作为污染净化型农业实现氮磷去除和资源化利用。在交互式立体生态单元，筛选氮磷吸收能力强、生物量大的空心菜、莴苣、水芹等经济性作物替代传统的芦苇、香蒲等湿地植物，在实现污水中氮磷资源化利用的同时，产生可观的经济效益。本处理技术运行费用低，能耗和排放低，同时具有较强的抗冲击负荷能力；运行稳定，能够适应较大水质水量波动以及环境条件变化；处理效果好，出水水质远远低于国家和地方现行的相关规定。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

(1)本发明生物处理采用单向膜增氧技术，此过程对污水中的COD、BOD₅、TN和TP具有较佳的处理效果。两级曝气膜反应器同时具有好氧和缺氧作用，单一反应器实现硝化反硝化，减少了同步硝化/反硝化的需氧量(且不再需要回流泵)，效率高，占地少。采用无泡曝气的形式，避免易挥发组分挥发造成的空气污染，比微孔曝气扩散更高效的氧气传递效率，通过曝气膜组件的尾气进行二次循环，氧气的利用率大大提高，在更短的SRT需要更少的需氧量(且不会影响硝化作用)有效降低了能耗。且本发明采用的曝气膜组件能有效增加氧传递效率，曝气动力效率可达到10kgO₂/kwh，在适宜条件下甚至可以达到14kgO₂/kwh，此数值是传统曝气形式的3～4倍，相应而言几乎能够降低75％的曝气电耗。因此，本发明的***和方法能耗和排放量低，同时产生的污泥量少，抗水质冲击负荷能力强。

(2)本发明生态处理采用交互式立体生态处理技术，主要利用填料附着的微生物降解，以及填料吸收吸附实现污染物的去除，同时陆生植物发达的根系可以分解有机污物，吸收氮和磷的养分并通过光合作用从水中去除氮和磷，无需施肥，病虫害少，生物量高。上部种植的植物，可与周边生态环境相结合，不仅美化周边环境，而且无二次污染。交互式立体生态处理工艺是一种人工强化型的生态处理工艺，技术运行成本低，后期运行维护简便，无需专业技术人员，维护费用低；玻璃轻石作为核心滤料，不仅过滤固体污染物，固定由细菌引起的薄膜，而且通过表面的吸附和氧化作用提高对污染物的去除。综上，交互式立体生态处理工艺具有占地面积小，污染物处理效果好，抗冲击负荷能力强，能耗和排放低等优点，且后续无需设置二沉池等处理装置，极大提高了处理效率。

(3)本发明污水从两级曝气膜单元到交互式立体生态单元通过高差实现跌水曝气的作用，且交互式立体生态单元填料层内设置透气管使外界空气能够进入填料层，达到充氧的目的，可以有效减少能耗和排放。

(4)本发明采用单向膜增氧技术，进气口处装有进气控制阀和溶解氧检测器，由自动化控制***控制进气，根据反应器需要量合适的供给、分配气量，使反应器的溶氧量尽可能接近预设的目标值，实现精准曝气，使反应区内充分进行硝化反硝化反应，以较低的能耗来实现污水的脱氮。

附图说明

图1为本发明低能耗和低排放的污水生物-生态处理***图；

图2为曝气膜组件结构图；

图3为本发明低能耗和低排放的污水生物-生态处理***工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

本发明的一种低能耗和低排放的污水生物-生态处理***，包括预反应单元、两级曝气膜单元和交互式立体生态单元。预反应单元、两级曝气膜单元和交互式立体生态单元之间采用阶梯式连接，利用高差促进水的自流，无需提升泵。基体如图1所示：

预反应单元包括预反应池1、筛板2、筛网3、进水管4、出水管5、清渣口6和检查口7。筛板2选用间距为6.0～9.0mm的玻璃钢网格板，反应池1顶加盖。反应池1前端设置有进水管4，后端设置有出水管5，所述反应池1的前部底端竖直安装有若干支架，所述支架上安装有筛板2，所述筛板2的前端、左端和右端均与反应池1的内壁焊接，反应池1顶部对应筛板2上方的位置开设有清渣口6，所述筛板2后端上安装有一筛网3，筛网3为玻璃钢筛网，筛网3的孔径为6.0～9.0mm.玻璃钢网格板2与底部的倾斜角为60°，筛板上方设置孔径为30.0～50.0mm的拦污网筐，筛板2和筛网3将反应池1前部分隔成过滤池，反应池1后部则为均和水解池，反应池1内还设有检查口7。

两级曝气膜单元包括两级曝气膜反应器8，两级曝气膜反应器8内部设有布水***、单向膜增氧***和排泥***。

布水***位于两级曝气膜反应器8内部，包括进水管、9布水器10、出水管11。生化处理反应器8上部左侧设有进水管9，下部设有布水器10，进水管9与布水器10相连，生化处理反应器8上部右侧设有出水管11，出水管11末端设置为“花洒”式。

单向膜增氧***包括变频磁悬浮鼓风机12、进气控制阀13、气体流量计14、曝气膜组件、亲水性聚氨酯填料16、溶解氧检测器17、曝气盘18、自动化控制***19。布水器10上部设有进气管，进气管前端与变频鼓风机12相连，进气管上设有进气控制阀13和气体流量计14，进气管末端与曝气膜组件相连，曝气膜组件内部选用中空纤维膜15，外部包裹亲水性聚氨酯填料16，位于两级曝气膜反应器右侧中间设有溶解氧检测器17。曝气膜组件的左下端设有循环气管，所述循环气管与曝气膜组件右上端进气口相连，所述曝气膜组件下端连接有曝气盘18，剩余的气体通过曝气盘18对膜组件进行冲洗，控制生物膜厚度。自动化控制***19分别与变频磁悬浮鼓风机12、气体流量计14和溶解氧检测器17相连。气体流量计14和溶解氧检测器17中检测的数据反馈到自动化控制***19中，自动化控制***19根据反馈的数据按照模型数据灵活调控变频磁悬浮鼓风机12的风量大小，以有效降低曝气***的能耗。变频磁悬浮鼓风机12可根据空气流量要求调节转速，有效降低鼓风机的能耗。进气控制阀13可以手动控制进气流速，方便检修。中空纤维膜15中的膜为透气不透水膜。

曝气膜组件具体如图2所示。所述曝气膜组件内层为圆管状中空纤维膜15，透气不透水，内部空心，外层包裹亲水性聚氨酯填料16，水多孔填料16上附着生物膜，内部通入空气通过中空纤维膜15由内向外扩散至多孔填料层的生物膜，依次形成好氧层和缺氧层，以进行有机污染物的去除。

排泥***位于两级曝气膜反应器8下部，包括污泥斗20和排泥管道21。

太阳能蓄电池22分别与变频磁悬浮鼓风机12和自动化控制***19相连，用以提供电能。

交互式立体生态单元包括生态反应池23，生态反应池23左侧上部设有集水堰30，集水堰30下部连接“非”字型布水管29，生态反应池23内壁布设有防渗层31，生态反应池23内部自上向下依次设有土壤层25、玻璃轻石层26、陶粒层27、承托层28。布水管29均匀分布在土壤层25与玻璃轻石层26中间，土壤层25种植净水植物，长出的植净水植物为植物层24。植物层24的净水植物可以为空心菜、莴苣、水芹等，相邻净水植物株距为20～40cm。土壤层25、玻璃轻石层26和陶粒层27为滤料层。玻璃轻石层26由上到下粒径分别为10～20mm、5～10mm、3～5mm，陶粒层27平均粒径为16～25mm，土壤层25的厚度为20～40cm，玻璃轻石层26的每层厚度为15～25cm，陶粒层27的厚度为15～20cm。集水***位于承托层28下部，连接出水管。布水管29为UPVC管，布水管29的支管管距为0.5～1m，布水管29上均匀分布进水孔，进水孔直径为8～10mm，相邻进水孔径间距为15～20cm。玻璃轻石层26中的玻璃轻石是将废玻璃破碎、研磨成粉末，通过添加发泡剂，使其在高温焙烧过程中发泡膨胀后冷却，从而形成的一种多孔轻质的无机材料。作为微生物的载体，通过产生的硝化菌对水体中的氨氮进行硝化、降解，达到低排放的目的。

透气管32以等边三角形的形式竖直均匀分布，依次穿过土壤层25、玻璃轻石层26与陶粒层27，相邻透气管32之间间距为60～80cm。

防渗层31采用厚度为1.5～2.0mm的防渗膜，平铺封存于生态反应池23内壁。

集水管33为波纹塑料管，间距3～5m平铺于承托层28下方，管壁均匀分布进水孔，处理后的水由于重力作用从进水孔进入集水管33以排出***。

利用上述***处理污水，流程如图3所示，具体步骤如下：

(1)待处理的生活污水经过进水管4首先进行预反应单元的预反应池1，通过经孔径为30.0～50.0mm的拦污网筐和孔径为6.0～9.0mm的玻璃钢筛板和筛网去除较大的悬浮物质，并调节水量和水质，防止后续水量不均。在筛板2和筛网3的直接参与下，漂浮物进入污水处理设备的数量、粒径均得到有效的控制，污水处理设备的运行效率可以充分发挥，这也间接实现了低能耗的效果。滤渣从清渣口6清理，通过检查口7观察处理的污水情况，过滤后的污水流出进入均和水解池，均和水解池内部设弹性填料，填料上以生物膜形式生长水解细菌，将原始污水中的不溶性有机物转化为易于生物降解的有机物，提高污水的可生化性，经调节水量和水质后污水进入两级曝气膜单元。

(2)从出水口5流出的污水通过进水管9进入两级曝气膜单元的两级曝气膜反应器8，采用布水器10在两级曝气膜反应器8底部均匀布水，变频鼓风机12将空气通过进气管通入中空纤维膜15内部空心，用氧气选择性透过膜进行无气泡供氧，利用选择性透气膜与附着生长型生物膜之间的协同作用，采用透气膜将氧气由内部空心-中空纤维膜15-亲水性聚氨酯填料16-生物膜的顺序传递至亲水性聚氨酯填料16表面附着的生物膜，两级曝气膜反应器内形成好氧-微好氧-缺氧的环境，污水中有机物等基质从污水扩散到生物膜中，微生物对BOD₅、COD等有机污染物进行降解，同时实现同步硝化反硝化来进行对污水中氨氮和总氮的去除。曝气膜组件左下部设置循环气管，使空气进行二次循环利用。两级曝气膜反应器右侧中间设置溶解氧检测器17与自动化控制***19连接，空气量由自动化控制***19控制，使溶解氧含量在0.3～0.6mg/L，以保证达到最佳处理效果。通过气体流量计14及进气控制阀13可以手动控制进气流速，方便检修。太阳能蓄电池22储存电能以供变频鼓风机12和自动化控制***19使用。曝气盘18通过尾气的大气泡脉冲擦洗中空纤维膜15的膜表面，使得生物膜厚度的控制简单可行。剩余污泥及脱落的生物膜经沉淀进入反应器下方的污泥斗20。剩余污泥及脱落的生物膜经排泥管道21排出。处理后的水经出水管11进入交互式立体生态单元。两级曝气膜单元的pH控制在6.5～8.5，水在两级曝气膜单元停留时间控制在8.0～12.0h。

(3)污水经两级曝气膜单元处理后进入交互式立体生态单元的生态反应池23，两级曝气膜单元与交互式立体生态单元之间设置40～70cm的高度差，出水管末端设置为“花洒”式将污水分散，进行跌水曝气使污水充氧，两级曝气膜单元的出水管11排出的水跌水落入集水堰30，经“非”字型布水管29均匀布水，然后依次经过土壤层25、玻璃轻石层26、陶粒层27，通过沉淀、过滤、吸附、离子交换和络合反应等物理和化学作用去除污染物，使出水符合排放标准。通过透气管32透气，保证土壤层25、玻璃轻石层26和陶粒层27的内部氧气充足。承托层28位于陶粒层27下部，支撑上部土壤层25、玻璃轻石层26和陶粒层27。处理后的污水由集水管33富集后排出***。净水植物层24选用氮磷吸收能力强、生物量大的空心菜、莴苣、水芹等经济性作物替代传统的芦苇、香蒲等湿地植物，在实现污水中N、P的资源化利用的同时,产生可观的经济效益。防渗层31采用厚度为1.5～2.0mm的防渗膜，平铺封存于生态反应池23内壁。水在交互式立体生态单元的停留时间控制在36.0～48.0h。

实施例2

某村每天产生生活污水约50m³，生活污水中COD浓度为280～300mg/L，BOD₅浓度为120～140mg/L，NH₃～N(氨氮)浓度为25～40mg/L，总磷(TP)浓度为5～9mg/L。构建一套处理能力为50m³/d的本发明实施例1的装置作为实验组，采用实施例1的处理方法，其中，布水管29为UPVC管，布水管29支管管距为0.5m，布水管29上均匀分布进水孔，进水孔直径为8mm，相邻进水孔间距为15cm。植物层24中净水植物为莴苣，相邻净水植物株距为25cm。滤料层包括土壤层25、玻璃轻石层26和陶粒层27。玻璃轻石层26由上到下粒径分别为20mm、10mm、5mm，陶粒层27平均粒径为20mm，土壤层25的厚度为30cm，玻璃轻石层26的每层厚度为25cm，陶粒层27的厚度为20cm。防渗层31采用厚度为1.5mm的防渗膜。同时设置对照组，对照组1选用常规生态滤池，对照组2选用常规膜生物反应器。其效果如表1所示：

表1

实验数据	实验组	对照组1	对照组2
				COD去除率	96％	72％	88％
BOD<sub>5</sub>去除率	98％	68％	90％
				NH<sub>3</sub>-N去除率	96％	59％	87％
TP去除率	95％	52％	51％
				耗电量(kw·h·m<sup>-3</sup>)	0.18	0.90	2.00

由表1可以看出，实验组各项污染物的去除率均高于90％，远远高于两组对照组，且实验组的耗电量为0.18kw·h·m^-3，仅为对照组1的20％，为对照组2的9％。所述实验组的处理过的污水各指标浓度为COD 11～12mg/L，BOD₅ 2～3mg/L，NH₃-N 1～2mg/L，TP 0.2～0.3mg/L，均远低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

实施例3

某村每天产生生活污水约70m³，生活污水中COD浓度为260～280mg/L，BOD₅浓度为100～120mg/L，NH₃-N浓度为35～50mg/L，TP浓度为5～9mg/L。构建一套处理能力为70m3/d的本发明实施例1所述的装置作为实验组，采用实施例1的处理方法，其中，布水管29为UPVC管，布水管29支管管距为0.8m，进水管上均匀分布进水孔，进水孔直径为10mm，相邻进水孔间距为20cm。植物层24的净水植物为水芹，相邻净水植物株距为20cm。滤料层包括土壤层25、玻璃轻石层26和陶粒层27。玻璃轻石层26由上到下粒径分别为18mm、8mm、4mm，陶粒层27平均粒径为15mm，土壤层25的厚度为20cm，玻璃轻石层26的每层厚度为20cm，陶粒层27的厚度为18cm。防渗层31采用厚度为2.0mm的防渗膜。同时设置对照组，对照组选用常规膜生物反应器-生态滤池组合装置。其效果表2所示：

表2

实验数据	实验组	对照组
			COD去除率	95％	91％
BOD<sub>5</sub>去除率	97％	92％
			NH<sub>3</sub>-N去除率	96％	92％
TP去除率	95％	63％
			耗电量(kw·h·m<sup>-3</sup>)	0.18	2.70

由表2可以看出，实验组各种污染物的去除率均高于90％，远远高于两组对照组，且实验组的耗电量为0.18kw·h·m^-3，仅为对照组1的6％。所述实验组的处理过的污水各指标浓度为COD 13～14mg/L，BOD₅ 3～4mg/L，NH₃-N 1～2mg/L，TP 0.2～0.5mg/L，均远低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

Claims (10)

1.一种低能耗和低排放的分散污水生物-生态处理***，其特征在于，所述分散污水生物-生态处理***包括用以去除较大的悬浮物质的预反应单元、用以去除COD、BOD₅、TN和TP的两级曝气膜单元和用以实现污水深度处理的交互式立体生态单元，所述预反应单元、两级曝气膜单元和交互式立体生态单元之间通过管道阶梯式连接。

2.根据权利要求1所述的低能耗和低排放的分散污水生物-生态处理***，其特征在于，所述预反应单元包括预反应池(1)，所述预反应池(1)前端设置有进水管(4)，后端设有出水管(5)，所述预反应池(1)中设有筛板(2)，所述筛板(2)后端安装有筛网(3)，所述筛板(2)和筛网(3)将预反应池(1)分隔成前部的过滤池和后部的均和水解池。

3.根据权利要求2所述的分散污水生物-生态处理***，其特征在于，所述预反应池(1)的前部底端竖直安装有若干支架，所述筛板(2)安装在支架上，所述筛板(2)的前端、左端和右端均与预反应池(1)的内壁焊接；所述筛板(2)上方设置拦污网筐；所述预反应池(1)还设有池盖，所述预反应池(1)的池盖对应过滤池处设有清渣口(6)，所述均和水解池的侧壁设有检查口(7)。

4.根据权利要求1所述的分散污水生物-生态处理***，其特征在于，所述两级曝气膜单元包括两级曝气膜反应器(8)，所述两级曝气膜反应器(8)内部设有布水***、单向膜增氧***和排泥***。

5.根据权利要求4所述的分散污水生物-生态处理***，其特征在于，所述布水***包括设置在两级曝气膜反应器(8)上部左侧的进水管(9)和右侧的出水管(11)及设置在两级曝气膜反应器(8)下部的布水器(10)，所述进水管(9)与布水器(10)相连。

6.根据权利要求5所述的分散污水生物-生态处理***，其特征在于，所述单向膜增氧***包括变频磁悬浮鼓风机(12)、曝气膜组件和自动化控制***(19)，所述变频鼓风机(12)与布水***通过进气管相连，所述进气管上设有进气控制阀(13)和气体流量计(14)，所述进气管的末端与曝气膜组件相连，所述曝气膜组件的左下端设有循环气管，所述循环气管与曝气膜组件右上端进气口相连，所述曝气膜组件右下端连接有曝气盘(18)，所述两级曝气膜反应器(8)右侧中间设有溶解氧检测器(17)，所述自动化控制***(19)分别与变频磁悬浮鼓风机(12)、气体流量计(14)和溶解氧检测器(17)相连。

7.根据权利要求6所述的分散污水生物-生态处理***，其特征在于，所述曝气膜组件内部为中空纤维膜(15)，外部包裹亲水性聚氨酯填料(16)，所述中空纤维膜(15)中的膜为透气不透水膜。

8.根据权利要求4所述的分散污水生物-生态处理***，其特征在于，所述排泥***包括污泥斗(20)和排泥管道(21)，所述污泥斗(20)位于布水***下部，所述排泥管道(21)设置在污泥斗(20)底部。

9.根据权利要求1所述的分散污水生物-生态处理***，其特征在于，所述交互式立体生态单元包括生态反应池(23)，所述生态反应池(23)左侧上部设有集水堰(30)，所述集水堰(30)下部连接有“非”字型布水管(29)，所述生态反应池(23)内壁设有防渗层(31)，所述生态反应池(23)内部自上向下依次设有土壤层(25)、玻璃轻石层(26)、陶粒层(27)、承托层(28)，所述土壤层(25)、玻璃轻石层(26)和陶粒层(27)穿设透气管(32)，所述承托层(28)下方平铺集水管(33)，所述布水管(29)均匀分布在土壤层(25)与玻璃轻石层(26)中间，所述土壤层(25)中种植净水植物，长出的净水植物处于植物层(24)。

10.利用权利要求1～9任一项所述分散污水生物-生态处理***处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、污水进行预处理单元，经过滤去除较大的悬浮物质，进行水解预处理，清理滤渣，并调节水量和水质后水进入两级曝气膜单元；

b、经预反应单元处理的污水进入两级曝气膜单元，经两级曝气膜单元均匀布水，并同步进行硝化反硝化反应后，再经沉淀去除部分污泥后进入交互式立体生态单元；

c、经两级曝气膜单元处理污水进入交互式立体生态单元，两级曝气膜单元与交互式立体生态单元之间设有40～70cm的高度差，通过跌水曝气，使污水充氧，污水进入交互式立体生态单元后通过沉淀、过滤、吸附、离子交换和络合反应去除污染物，使出水符合排放标准后排出***。

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