申请日2009.03.06
公开(公告)日2009.08.12
IPC分类号C02F9/14; C02F3/30; C02F3/12; C02F1/44; C02F3/32; C02F1/66
摘要
本发明公开了一种净化污水的生物-生态组合方法及装置，其步骤：①、待处理的污水经过配水/调节池;②、经步骤①处理的污水泵入动态膜生物反应器中，在反应器内停留，混合，过滤;③、经步骤②处理的污水流入中间集水池;④、经步骤③的污水进入复合垂直流人工湿地处理后得到回用的水。该装置包括配水/调节池、动态膜生物反应器、集水池、复合垂直流人工湿地，动态膜生物反应器分别与配水/调节池、集水池相连，集水池与复合垂直流人工湿地相连，在配水/调节池中装有污水泵。本发明方法易行，结构简单，操作方便，实现了污水的高效净化、处理后污水的可以直接回用，有效降低了常规污水处理及回用的成本。
权利要求书
1.一种用于污水净化的生物—生态组合的方法，其步骤是：
①、待处理的污水经过配水/调节池(A)，与池中投药所形成的人工配水均匀 混合后，进行下一步骤的处理，污水的pH调节到6～9之间;
②、将经过步骤A处理的污水泵入动态膜生物反应器(B)中，在反应器内 停留6～24小时，通过搅拌机的搅拌使得泥水充分混合，静置后上清出水经过膜 过滤;经过动态膜生物反应器(B)后得到的污水COD、浊度得到去除;
③、经过步骤B处理的污水流入中间集水池;
④、然后，经过步骤C的污水分次进入复合垂直流人工湿地(D)中的进水 布水管，依次经过复合垂直流人工湿地(D)的下行池、上行池，从上行池集水 管排出，得到回用的出水;
所述的药为葡萄糖、尿素或磷酸二氢钾按重量比17:5:3称取。
2、根据权利要求1所述的一种用于污水净化的生物—生态组合的方法，其 特征在于：所述的动态膜生物反应器(B)和复合垂直流人工湿地(D)采用间 歇的进水方式，动态膜生物反应器(B)、复合垂直流人工湿地(D)的环境温度 控制在25～35℃。
3、根据权利要求1所述的一种用于污水净化的生物—生态组合的方法，其 特征在于：所述的动态膜生物反应器(B)的操作条件为：水力停留时间为24h， 其中生物反应器单元搅拌机搅拌22h，静置和经膜过滤出水共计2h;反应器容积 负荷为0.03～0.27KgCOD/m3·d。
4、根据权利要求1所述的一种用于污水净化的生物—生态组合的方法，其 特征在于：所述的复合垂直流人工湿地(D)的操作条件为：湿地水力停留时间 为36h，水力负荷为0.103m3/m2·d。
5、一种实现权利要求1所述的用于污水净化的生物—生态组合方法的装置， 该装置包括配水/调节池(A)、动态膜生物反应器(B)、集水池(C)、复合垂直流人 工湿地(D)，其特征在于：动态膜生物反应器(B)分别与配水/调节池(A)、集 水池(C)相连，集水池(C)与复合垂直流人工湿地(D)相连，在配水/调节 池(A)中装有污水泵(2)。
6、根据权利要求5所述的一种用于污水净化的生物—生态组合方法的装置， 其特征在于：所述的动态膜生物反应器B(DMBR)由生物反应器(X)，搅拌机(4)、 膜组件(5)、第一、第二流量计(6)、第一、第二压力表(7)、曝气机(8)组成，生物 反应器(X)通过第一水阀(3-1)上的管道与污水泵(2)相连，在生物反应器(X)中装有 搅拌机(4)，生物反应器(X)通过第二水阀(3-2)与第二流量计(6-2)连接，第二压力 表(7-2)分别与第二流量计(6-2)、有机玻璃外壳(15)相连，第三水阀(3-3)分别与第 一流量计(6-1)、穿孔曝气管(14)相连，第一压力表(7-1)分别与曝气机(8)和第一流 量计(6-1)相连，生物反应器(X)通过管道与有机玻璃外壳(15)相连，第四水阀上 (3-4)的管道分别与无机陶瓷膜(13)、集水池(C)相连，第五水阀(3-5)上的管道分别 与集水池(C)、复合垂直流人工湿地(D)相连。
7、根据权利要求6所述的一种用于污水净化的生物—生态组合方法的装置， 所述的膜组件(5)位于生物反应器(X)外，膜组件(5)由无机陶瓷膜(13)、穿孔曝气 管(14)、有机玻璃外壳(15)和开孔有机玻璃板(16)组成，无机陶瓷膜(13)的下方固 定穿孔曝气管(14)，穿孔曝气管(14)固定在开孔有机玻璃板(16)的下方，无机陶瓷 膜(13)安放在开孔有机玻璃板(16)上。
8、根据权利要求6所述的一种用于污水净化的生物—生态组合方法的装置， 其特征在于：所述的生物反应器(X)的出水口通过管道与膜组件(5)进水口 相连，第四水阀上(3-4)的管道分别与膜组件(5)出水口、集水池(C)进水 口相连，第五水阀(3-5)上的管道分别与集水池(C)出水口、复合垂直流人工 湿地(D)进水口相连。
说明书
一种净化污水的生物—生态组合方法及装置
技术领域
本发明属于水处理技术领域，更具体涉及一种用于污水净化的生物—生态组 合的方法，同时还涉及一种用于污水净化的生物—生态组合方法的装置，适用于 污水处理与中水回用。
背景技术
现在单一的工艺已经不能满足各种各样水处理要求的需要，尝试采用不同的 组合工艺结合在一起对污水进行处理是一种趋势。研究不同技术的组合工艺将对 提高污水处理的效率起到重要作用，在全社会提倡节能减排的今天，应该选择一 种技术投入少、运行费用低的工艺。
作为一种生物处理新型技术，动态膜生物反应器技术(DMBR)以其占地面积 小，处理效率高、操作简单而广泛应用于污水的处理中。为了节约能耗，对DMBR 采用了不曝气的方式，使反应器内形成一种厌、缺氧的状态，它对有机物、悬浮 固体的去除效果甚佳，但由于DMBR内溶氧很低，限制了硝化、反硝化作用的 进行，从而造成出水总氮(TN)、总磷(TP)的浓度难以达标。
作为一种生态净化技术，复合垂直流人工湿地技术(IVCW)(专利号： ZL00114693.9)以其低廉的投资运行成本、较高的N、P去除率、简单的管理维 护、较好的生态环境以及景观效益等诸多优势而广泛应用于受污染水体的修复 中。IVCW的下、上行流通道及植物根区创造了更为多样的好氧、缺氧、厌氧环 境，使其脱氮除磷的能力更具优势。而所处理的废水根据其组成的不同，可能会 使IVCW不能发挥出其最大的功效，所以需要增加一个前置的处理单元以建立 起一种组合工艺共同完成对废水的处理。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种用于污水净化的生物—生态组合的方法，该 工艺和方法易行，操作简便，实现了污水的高效净化、处理后污水的可以直接回 用，有效降低了常规污水处理及回用的成本。
本发明的另一个目的是在于提供了一种用于污水净化的生物—生态组合方 法的装置，结构简单，操作方便，有效地降低了同等污水处理及回用的成本，成 本低廉。
本发明由一种污水生物处理方式和一种生态净化方式组合而成。这种污水生 物处理方式以动态膜生物反应器(英文为：Dynamic Membrane Bioreactor，缩写 为DMBR)为代表，生态净化方式以复合垂直流人工湿地(英文为：Integrated Vertical-flow Constructed Wetland，缩写为IVCW)为代表。这两者组合而成，形 成DMBR-IVCW组合系统。为提高单个污水处理技术的处理效果，采用生物- 生态组合工艺模式，相互取长补短，来达到工艺优化配置，降低同等污水的处理 成本。
一种用于污水净化的生物—生态组合的方法，其步骤是：
A、首先，待处理的污水经过配水/调节池，与池中投药(葡萄糖，尿素，磷 酸二氢钾按重量比17:5:3比例称取)所形成的人工配水均匀混合后，进行下一步 骤的处理，污水的pH调节到6～9之间。
B、其次，将经过步骤A处理的污水泵入动态膜生物反应器B(DMBR)中， 在反应器内停留6～24小时，通过搅拌机的搅拌使得泥水充分混合，静置后上清 出水经过膜过滤;经过动态膜生物反应器B(DMBR)后得到的污水COD、浊度等 得到一定的去除，而总磷、总氮的去除较为有限。
C、接着，经过步骤B处理的污水流入中间集水池;
D、然后，经过步骤C的污水分次进入复合垂直流人工湿地D(IVCW)单元 中的进水布水管，依次经过复合垂直流人工湿地D(IVCW)的下行池、上行池， 最终从上行池集水管排出，得到可回用的出水。
一种实现上述一种用于污水净化的生物—生态组合方法的装置。该装置包括 配水/调节池、动态膜生物反应器(DMBR)、集水池、复合垂直流人工湿地(IVCW)、 进水、污水泵、水阀、搅拌机、膜组件、流量计、压力表、曝气机、湿地基质、 湿地植物美人蕉、湿地植物菖蒲。其连接关系是：动态膜生物反应器分别与配水 /调节池、集水池相连，集水池与复合垂直流人工湿地相连，在配水/调节池中装 有污水泵，污水经过上述A-B-C-D组合系统的详细过程是(如图2)：污水进入 配水/调节池，经污水泵由第一个进水阀控制流入动态膜生物反应器(DMBR)中。 动态膜生物反应器(DMBR)由生物反应器、搅拌机、膜组件、流量计、压力表、 曝气机等几部分组成。生物反应器通过第一水阀上的管道分别与污水泵、第二水 阀相连，在生物反应器中装有搅拌机，第二压力表分别与第二水阀、膜组件相连， 第三水阀分别与第一水阀、膜组件相连，第一水阀与曝气机相连，生物反应器通 过管道与膜组件相连，第四水阀上的管道分别与膜组件、集水池相连，第五水阀 上的管道分别与集水池、复合垂直流人工湿地相连。膜组件位于生物反应器外， 其出水口与生物反应器出水口保持一定的水头压。膜组件的正下方底部中央设置 穿孔曝气管，为污水经膜过滤时提供必要的氧气。氧气由曝气机提供，压力表和 流量计控制曝气量。污水经活性污泥降解后，经静置沉淀1h后，上清液从生物 反应器出水口出水，在重力的作用下渗透过膜。由曝气机提供的氧气用于冲刷膜 表面，有效防止膜表面污泥的沉积，另一方面使得混合液通过膜组件侧面的出水 口回流至生物反应器中。同时，经过动态膜生物反应器(DMBR)单元处理后的污 水通过膜组件正上方的出水口出水进入集水池中，利用重力自流通过水阀控制， 流入复合垂直流人工湿地(IVCW)的下行池中。复合垂直流人工湿地(IVCW)由下 行池和上行池两个部分构成，两池中间设隔墙，底部相通成连通层，底部还设置 放空管。两池中均填入细河砂作为基质，下行池基质表面种植美人蕉，上行池基 质表面种植菖蒲。由集水池流入复合垂直流人工湿地(IVCW)的污水经下行池基 质层上面的布水管均匀分散进入下行池，在重力作用下自流过连通层进入上行池 中，然后通过上行池基质表面的集水管收集，最后得到可作为中水回用的出水。
其中，DMBR单元分为生物反应器和膜组件两部分。生物反应器采用聚乙 烯材料制作的圆柱状容器，其规模为：直径=400mm，高=550mm，有效容积为 62.8L。反应器正中距底部700mm处固定搅拌机，搅拌机叶片距底部150mm。 反应器出水口距底部为250mm。反应器中填充活性污泥(取自常规二级污水处理厂 回流污泥)。反应器固定在高为1200mm的架子上。膜组件垂直放置于地面，膜组 件上下端垂直距离为650mm。膜组件外部管体由有机玻璃制成圆柱形，内径为 100mm，外径为120mm;采用管式无机陶瓷膜作为材料，膜长为500mm，膜面 积为0.08m2，膜孔径为10～100μm，内径为40mm，外径为50mm。膜体下端距 管体底部为100mm，由开孔后的有机玻璃板支撑;上端距管体顶部50mm。两 端集水管用ABS管连接至生物反应器出水口和湿地进水集水池。膜组件下方设 置穿孔曝气管和进水口。曝气管斜下方45°开孔，孔径5mm，距反应器底端 70mm;进水口距反应器底部50mm。
IVCW单元由下行池和上行池构成：两池均为420mm×420mm的方形玻璃 缸，均填入粒径不等的填料，下行池砂层深38cm，上行池砂层深30cm，中间设 置隔板，底部连通;下行池砂层中设置“H”型布水管，上行池砂层中设置“H” 型集水管。下行池和上行池内分别栽种美人蕉和菖蒲。