CN111333271B - 污水处理系统及其应用以及污水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种污水处理系统及其应用以及污水处理方法，针对农村污水处理技术领域，该污水处理系统包括依次连通的羟基氧化塘、生物滤床湿地、多级反硝化滤池和潜流湿地；其中，污水依次流经羟基氧化塘、生物滤床湿地、多级反硝化滤池和潜流湿地。该污水处理系统能够有效去除农村污水中SS、COD、氨氮等多种污染物质，工艺系统可长期稳定运行，且出水水质可满足农村生活污水处理设施水污染排放标准(DB11/1612‑2019)二级A标。

Description

污水处理系统及其应用以及污水处理方法

技术领域

本申请涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种污水处理系统及其应用以及污水处理方法。

背景技术

目前，利用含有湿地的污水处理系统进行污水处理时，湿地极易出现堵塞现象，导致污水处理效果不佳，且处理难生物降解污水的效率较低，导致处理后污水的排放不达标，难以广泛使用。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本申请提供了一种污水处理系统，其能够有效去除污水中的COD、氮、磷等多种污染物质，同时可延缓工艺填料堵塞问题，利用该污水处理系统处理得到的净水水质较佳。

本发明提供的污水处理系统，包括依次连通的羟基氧化塘、生物滤床湿地、多级反硝化滤池和潜流湿地；

其中，污水依次流经羟基氧化塘、生物滤床湿地、多级反硝化滤池和潜流湿地。

进一步地，所述羟基氧化塘利用微纳米气泡技术进行曝气；

优选地，在沿水流方向上，所述羟基氧化塘包括相连通的第一反应区和第二反应区，所述第一反应区中采用底部进水，在第一反应区内自下而上依次形成有氧、厌氧以及兼氧交替循环的环境；

优选地，所述第二反应区中采用微纳米气泡进行持续曝气；

优选地，所述第二反应区中含氧量为不小于3mg/L且不大于8mg/L；

优选地，所述第二反应区中用于释放微纳米气泡的管道设置在所述羟基氧化塘内，且距离所述羟基氧化塘底部的距离为0.3-0.5m。

进一步地，污水在所述第一反应区内的水力停留时间不小于8h且不大于72h，在第二反应区内的水力停留时间不小于4h且不大于24h；

优选地，所述第一反应区和所述第二反应区之间设置有隔断墙，所述隔断墙上设置有第一浮渣挡板；

优选地，所述第一浮渣挡板包括相互连接的第一竖直段、第一倾斜段和第三倾斜段，所述第一竖直段设置在所述隔断墙朝向所述第一反应区的墙面上，所述第一倾斜段和第三倾斜段朝向所述第一反应区设置，且在沿所述第一反应区的顶部至底部的方向上所述第一倾斜段逐渐远离所述第一竖直段，所述第一倾斜段与所述第一竖直段之间的夹角为30-45°，在沿所述第一反应区的底部至顶部的方向上所述第三倾斜段逐渐远离所述第一竖直段，所述第三倾斜段与所述第一竖直段之间的夹角为45～60°，第一倾斜段和第三倾斜段之间的缝隙为10～20cm；

优选地，所述第一竖直段靠近所述第一反应区的底部的一端距离所述隔断墙顶端的距离为0.3-0.4m；

优选地，所述第二反应区包括第二浮渣挡板，所述第二浮渣挡板设置在所述第二反应区与所述隔断墙相对设置的出水端墙上；

优选地，所述第二浮渣挡板包括相互连接的第二竖直段、第二倾斜段和第四倾斜段，所述第二竖直段设置在所述出水端墙朝向所述第二反应区的墙面上，所述第二倾斜段和第四倾斜段朝向所述第二反应区设置，且在沿所述第二反应区的顶部至底部的方向上所述第二倾斜段逐渐远离所述第二竖直段，所述第二倾斜段与所述第二竖直段之间的夹角为30-45°，在沿所述第二反应区的底部至顶部的方向上所述第四倾斜段逐渐远离所述第二竖直段，所述第四倾斜段与所述第二竖直段之间的夹角为45～60°，第二倾斜段与第四倾斜段之间的缝隙为10～20cm；

优选地，所述出水端墙上设置有出水口，所述第二竖直段靠近所述第二反应区底部的一端设置在所述出水口与所述第二反应区底部之间，且与所述出水口之间的距离为0.2-0.4m。

进一步地，所述生物滤床湿地包括通过溢流堰相连的初级反应区和主反应区，所述初级反应区的水深为0.5-0.7m，所述主反应区的水深为0.7-1.5m；

优选地，所述初级反应区中种植挺水植物；

优选地，所述初级反应区的坡度为0.8-1.2％；

优选地，所述初级反应区的污水水力停留时间不小于6h且不大于5天；

优选地，所述主反应区中种植沉水植物；

优选地，所述主反应区的坡度为0.8-1.2％；

优选地，所述主反应区的污水水力停留时间不小于8h且不大于5天。

进一步地，所述主反应区远离所述初级反应区的侧壁为板框式生物滤坝，所述板框式生物滤坝主要由不同粒径不同种类的填料组成；

优选地，在沿所述初级反应区至所述主反应区方向上，板框式生物滤坝包括依次相连的第一反应单元、第二反应单元以及第三反应单元，所述第一反应单元填充粒径为10-15mm的沸石，所述第二反应单元填充粒径为5～8mm的火山岩，所述第三反应单元填充粒径为10～15mm的陶粒；

优选地，所述第一反应单元的厚度为0.3～0.5m；

优选地，所述第二反应单元的厚度为0.3～0.5m；

优选地，所述第三反应单元的厚度为0.3～0.5m；优选地，所述板框式生物滤坝包括由直径为10mm的不锈钢组成板框式骨架；

优选地，所述板框式骨架内侧设置有不锈钢网；

优选地，所述不锈钢网中含有通孔，所述通孔的孔径为10mm；

优选地，所述板框式生物滤坝上端通过铰链与升降机相连；

优选地，所述板框式生物滤坝中心固定转轴；

优选地，沿污水流动方向，板框式生物滤坝的个数不少于两个，交替使用；

优选地，两个板框式生物滤坝为一组，交替使用，循环周期为24h；

优选地，板框式生物滤坝尺寸为5m×1.5m×1.5m；

优选地，板框式生物滤坝的后方设置有挡墙；

优选地，生物滤床湿地底部设有凹槽。

进一步地，所述多级反硝化滤池包括层叠设置的反硝化层，所述反硝化层的层数为3～5层，优选为3层；

优选地，每层反硝化层的厚度不超过1m；

优选地，所述反硝化层中填充有粒径为5-10mm的第一填料；

优选地，所述第一填料包括火山岩、破碎陶粒、砾石、钢渣、垄笆岩以及沸石中至少一种；

优选地，所述反硝化层的层数为3层，从顶部至底部包括第一反硝化层、第二反硝化层以及第三反硝化层，所述第一反硝化层的厚度为0.6～1m，所述第二反硝化层的厚度为0.5～0.8m，所述第三反硝化层的厚度为0.4～0.6m。

进一步地，相邻两层所述反硝化层之间设置有填料隔层，所述填料隔层中填充有第二填料，所述第二填料的粒径大于所述反硝化层中第一填料的粒径；

优选地，所述第二填料的粒径为10-15mm；

优选地，所述填料隔层的厚度为0.2～0.4m；

优选地，所述第二填料包括火山岩、破碎陶粒、砾石、钢渣、垄笆岩以及沸石中至少一种；

优选地，所述填料隔层中设置有进水管；

优选地，所述多级反硝化滤池底部设置有反冲洗装置，所述反冲洗装置与所述填料隔层连通。

进一步地，所述潜流湿地包括水平潜流湿地；

优选地，在沿水流方向上，所述水平潜流湿地包括依次连接的第三反应区、第四反应区以及第五反应区，所述第三反应区中填充有粒径为10-15mm的填料，所述第四反应区中填充有粒径为4-8mm的填料，所述第五反应区中填充有粒径为8-12mm的填料；

优选地，所述第三反应区的长度为0.8～1.5m；

优选地，所述第四反应区中水力停留时间为48h；；

优选地，所述第四反应区的长宽比为3:1～10:1；

优选地，所述第五反应区的长度为0.8～1.0m；

优选地，所述第三反应区、第四反应区和第五反应区中的至少一个区域中种植有挺水植物；

优选地，所述第五反应区中设置有第二集水管，所述第二集水管出口处设置有回流系统。

一种前面所述的污水处理系统在污水处理中的应用。

一种污水处理方法，使污水流经前面所述的污水处理系统。

与现有技术相比，本发明至少可以取得以下有益效果：

羟基氧化塘可实现废水初步硝化反硝化，同时促难降解性有机物氧化分解，易于被后续工艺去除；生物滤床湿地是利用种植植物的茎秆和表层填料对水中的污染物进行拦截、吸收和降解，同时利用生物滤坝内部填料及附着的微生物对污染物进行硝化反硝化降解，实现COD、SS、含氮化合物及磷的去除；多级反硝化滤池在完成反硝化过程中可实现同时去除悬浮固体(SS)和氮磷；潜流湿地主要通过植物根系和填料表面的微生物拦截吸收、填料的拦截和吸附以及植物的吸收等共同作用去除污染物；本发明将羟基氧化塘、生物滤床湿地、多级反硝化滤池和潜流湿地顺次连通，通过合理布局羟基氧化塘、生物滤床湿地、多级反硝化滤池和潜流湿地的位置，可以有效去除污水中的污染物质。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一个实施例中的污水处理系统结构示意图；

图2为本发明一个实施例中的板框式生物滤坝的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种污水处理系统，包括依次连通的羟基氧化塘、生物滤床湿地、多级反硝化滤池和潜流湿地；其中，污水依次流经羟基氧化塘、生物滤床湿地、多级反硝化滤池和潜流湿地。

羟基氧化塘可实现废水初步硝化反硝化，同时促难降解性有机物氧化分解，易于被后续工艺去除；生物滤床湿地是利用种植植物的茎秆和表层填料对水中的污染物进行拦截、吸收和降解；多级反硝化滤池在完成反硝化过程中可实现同时去除悬浮固体(SS)和氮磷；潜流湿地主要通过植物根系和填料表面的微生物拦截吸收、填料的拦截和吸附以及植物的吸收等共同作用去除污染物；本发明将羟基氧化塘、生物滤床湿地、多级反硝化滤池和潜流湿地顺次连通，通过合理布局羟基氧化塘、生物滤床湿地、多级反硝化滤池和潜流湿地的位置，可以有效去除污水中的污染物质。

与上述连通顺序相比，当羟基氧化塘、生物滤床湿地、多级反硝化滤池和潜流湿地中任意结构的位置变化时，例如当沿污水流动方向，羟基氧化塘、生物滤床湿地、多级反硝化滤池和潜流湿地中任意结构的位置依次为生物滤床湿地→羟基氧化塘→生物滤床湿地→多级反硝化滤池→潜流湿地时，进水中污染物相对浓度高，增加生物滤床运行负荷，污泥量大，加大堵塞风险；羟基氧化塘处置废水后水中小粒径悬浮污泥较多，直接进入多级反硝化滤池极易引起堵塞。同理羟基氧化塘必须放置第一位。当沿污水流动方向，羟基氧化塘、生物滤床湿地、多级反硝化滤池和潜流湿地中任意结构的位置依次为羟基氧化塘→多级反硝化滤池→生物滤床湿地→潜流湿地时，羟基氧化塘处置废水后水中小粒径悬浮污泥较多，直接进入多级反硝化滤池极易引起堵塞。故生物滤床紧接羟基氧化塘。当沿污水流动方向，羟基氧化塘、生物滤床湿地、多级反硝化滤池和潜流湿地中任意结构的位置依次为潜流湿地→羟基氧化塘→生物滤床湿地→多级反硝化滤池时，潜流湿地对进水污染物浓度去除具一定效果，但其主要用于处理微污染水体，进水污染物浓度相对较高，且存在的SS较高，导致潜流湿地运行负荷过大，加大堵塞风险。同时导致生物滤坝、多级反硝化滤池等可承受较大负荷的工艺碳源不足，运行不正常。

需要说明的是，上述羟基氧化塘、生物滤床湿地、多级反硝化滤池和潜流湿地的连通方式不受限制，只要能够满足要求，本领域技术人员可以根据实际需要进行灵活选择；以羟基氧化塘和生物滤床湿地为例进行说明上述连通方式，其中，羟基氧化塘和生物滤床湿地之间可以通过管道连接，例如羟基氧化塘的出水口通过管道连接生物滤床湿地的进水口，也可以直接连通，例如羟基氧化塘的出水口直接与生物滤床湿地的进水口相连等。

当出水水质要求过高，或进水污染物浓度超过工艺设计运行负荷是可通过增加回流管道对工艺进行改造，如本领域技术人员可以根据实际需要进行灵活选择进行单项连接；以羟基氧化塘和潜流湿地为例进行说明上述连通方式，其中，羟基氧化塘和潜流湿地之间可以通过管道单向连接(潜流湿地→羟基氧化塘)，即潜流湿地出水通过管道单向进入羟基氧化塘。

在本发明的一些实施方式中，所述羟基氧化塘中利用微纳米气泡技术进行曝气。

微纳米气泡通常指直径为200nm～50μm的微小气泡，其在水中所受浮力小，可以停留极长时间；同时微纳米气泡体积小具有极大的表面积，气泡与液体的界面处的表面张力大，使气泡产生自增压效应，使气液传质效率增强，在水中气体量达到饱和状态下，微纳米气泡仍可进行气液传质，可使水中溶解氧达到过饱和状态；微纳米气泡表面吸附带负电的离子，形成表面电荷离子层；由于负离子的电性吸引，在表面电荷离子周围又吸附带正电的反电荷离子层，从而形成双电层结构；微纳米气泡在水中体积逐渐缩小，双电子层表面的电荷密度迅速升高，直到气泡破裂时，高浓度正负离子积蓄的能量瞬间释放，产生局部高温高压的极端条件，促使H₂O分解产生具有强氧化作用的羟基自由基。

将微纳米气泡技术应用于污水处理领域，通过其产生的羟基自由基可对有机污染物进行良好的削减效果，同时可使水体中溶解氧达到一个较高的水平，协同污水中的好养微生物净化水质，同时微纳米气泡具有良好的团聚效果，可使水中悬浮污染物絮凝，通过浮选作用去除，减少药剂的投加量，也可以降低污水处理系统后续的结构的堵塞的可能性。

在本发明的一些实施方式中，在沿水流方向上，所述羟基氧化塘包括相连通的第一反应区和第二反应区，所述第一反应区中采用采用底部进水，在第一反应区内自下而上依次形成有氧、厌氧以及兼氧交替循环的环境；所述第二反应区中采用微纳米气泡进行间歇曝气。由此，第一反应区采用底部进水，水流自下而上留出，经历好氧、兼氧、厌氧等三个过程，废水中的污染物质被初步降解后进入第二反应区，微纳米气泡在为废水供氧同时产生羟基自由基，对废水中的难降解污染物进行分解，提高出水水质。

在本发明的一些优选实施方式中，所述第二反应区中含氧量为不小于3mg/L且不大于8mg/L。在本发明的一些实施方式中，可以在第二反应区中设置溶解氧监测系统，当检测到第二反应区底部废水中的含氧量低于3mg/L时进行曝气，当检测到第二反应区中的出水口下端0.5m处含氧量高于3mg/L的时候停止曝气，从而实现间歇曝气。

在本发明的一些实施方式中，所述第二反应区中用于释放微纳米气泡的管道设置在所述羟基氧化塘内，且距离所述羟基氧化塘底部的距离为0.3-0.5m(例如可以为0.3m、0.4m或者0.5m等)，例如第二反应区中的用于释放微纳米气泡的管道距离所述羟基氧化塘底部的距离为0.3-0.5m，又例如第二反应区中的用于释放微纳米气泡的管道距离所述羟基氧化塘底部的距离为0.3-0.5m。

在本发明的一些实施方式中，污水在所述第一反应区内的水力停留时间不小于8h且不大于72h，在第二反应区内的水力停留时间不小于4h且不大于24h。当羟基氧化塘的水力停留时间低于设计会导致未能对来水水质进行均质调节；也会导致对污染物降解能力下降。

在本发明的一些实施方式中，所述第一反应区和所述第二反应区之间设置有隔断墙，所述隔断墙上设置有第一浮渣挡板。由此，可以去除一部分浮渣，利于减小后续装置堵塞的几率。

需要说明的是，第一反应区中的液体经过第一浮渣挡板之后进入第二反应区，隔断墙的高度可以小于或者等于第一反应区中的液位高度，进而将第一反应区和第二反应区之间连通起来。

在本发明的一些实施方式中，所述第一浮渣挡板包括相互连接的第一竖直段、第一倾斜段和第三倾斜段，所述第一竖直段设置在所述隔断墙朝向所述第一反应区的墙面上，所述第一倾斜段和所述第三倾斜段朝向所述第一反应区设置，且在沿所述第一反应区的顶部至底部的方向上所述第一倾斜段逐渐远离所述第一竖直段，所述第一倾斜段与所述第一竖直段之间的夹角为30-45°，在沿所述第一反应区的底部至顶部的方向上所述第三倾斜段逐渐远离所述第一竖直段，所述第三倾斜段与所述第一竖直段之间的夹角为45～60°，第一倾斜段和第三倾斜段之间的缝隙为10～20cm。由此，去除浮渣效果较佳。

需要说明的是，第一倾斜段和第三倾斜段之间的缝隙指的第一倾斜段和第三倾斜段远离第一竖直段的一端之间的缝隙。

可以理解的是，第一竖直段可以固定在隔断墙上，例如利用钢筋混凝土固定在隔断墙上等。

在本发明的一些实施方式中，所述第一竖直段靠近所述第一反应区的底部的一端距离所述隔断墙顶端的距离为0.3-0.4m。由此，第一竖直段可以比较牢固地固定在隔断墙上。

在本发明的一些实施方式中，所述第二反应区包括第二浮渣挡板，所述第二浮渣挡板设置在所述第二反应区与所述隔断墙相对设置的出水端墙上。由此，可以进一步去除浮渣，进一步降低后续装置堵塞的几率。

在本发明的一些实施方式中，所述第二浮渣挡板包括相互连接的第二竖直段第二倾斜段和第四倾斜段，所述第二竖直段设置在所述出水端墙朝向所述第二反应区的墙面上，所述第二倾斜段和第四倾斜段朝向所述第二反应区设置，且在沿所述第二反应区的顶部至底部的方向上所述第二倾斜段逐渐远离所述第二竖直段，所述第二倾斜段与所述第二竖直段之间的夹角为30-45°，在沿所述第二反应区的底部至顶部的方向上所述第四倾斜段逐渐远离所述第二竖直段，所述第四倾斜段与所述第二竖直段之间的夹角为45～60°，第二倾斜段与第四倾斜段之间的缝隙为10～20cm。

需要说明的是，第二倾斜段与第四倾斜段之间的缝隙指的第二倾斜段与第四倾斜段远离第二竖直段的一端之间的缝隙。

在本发明的一些实施方式中，所述出水端墙上设置有出水口，所述第二竖直段靠近所述第二反应区底部的一端设置在所述出水口与所述第二反应区底部之间，且与所述出水口之间的距离为0.2-0.4m(例如可以为0.2m、0.3m或者0.4m等)。

需要说明的是，出水口与第二竖直段靠近第二反应区底部的一端的距离指的是二者在重力方向上的距离。可以理解的是，水从第一反应区经过第一浮渣挡板进入第二反应区中，然后经过出水口排除，浮渣经过第二浮渣挡板阻挡，可以进一步去除浮渣。

在本发明的一些实施方式中，第二浮渣挡板的高度高于第二反应区中液位高度和风浪爬高的总和，第二浮渣挡板顶部的最高高度高于第二反应区中液位高度0.5-0.7m。

在本发明的一些实施方式中，羟基氧化塘的侧壁应高于羟基氧化塘内的液位和风浪爬高之和，以高于风浪爬高至少0.5m为宜；在本发明的一些具体实施方式中，羟基氧化塘的侧壁高度为2-3m；可以根据实际需要在羟基氧化塘填入相应的悬浮滤料。

在本发明的一些实施方式中，所述生物滤床湿地包括通过溢流堰相连的初级反应区和主反应区，所述初级反应区的水深为0.5-0.7m(例如可以为0.5m、0.6m或者0.7m等)，所述主反应区的水深为0.7-1.5m(例如可以为0.7m、0.8m、0.9m、1m或者1.5m等)。由此，较大水深(1)在同等占地面积下可提高废水水力停留时间，提升水质净化效果；(2)同等水力停留时间下，节省占地面积。同时应满足水生植物所能适应的最大水深。

可以理解的是，水从初级反应区通过溢流堰流入主反应区，污水经过主反应区处理之后流出。可以利用水管将水引入初级反应区，该水管可以为穿孔管，以实现均匀布水，避免出现死水区。

在本发明的一些实施方式中，所述初级反应区中种植挺水植物，所述主反应区中种植沉水植物。由此，挺水植物可通过茎秆拦截废水中的SS，同时为微生物生长提供附着点。可利于后续反应区正常运行。

可以理解的是，可以在生物滤池湿地的池底敷设砂砾碎石，以便于植物的生长。

在本发明的一些实施方式中，所述初级反应区的坡度为0.8-1.2％，所述初级反应区内污水水力停水时间不小于6h且不大于5天；所述主反应区的坡度为0.8-1.2％，主反应区内污水水力停留时间不小于8h且不大于5天。由此可保证废水在工艺中被充分处置。

需要说明的时，初级反应区和主反应区中的坡度在沿水流的方向上依次降低，坡度为水力坡度，即J＝△h/△s，△h为水头损失，△s为流程距离。

在本发明的一些实施方式中，所述主反应区远离所述初级反应区的侧壁远离所述初级反应区的侧壁为板框式生物滤坝相连，板框式生物滤坝主要由不同粒径不同种类的填料组成；具体地，主要由沸石、陶粒、火山岩等轻质、比表面积大的填料组成，不同种类填料之间设有带透水性聚乙烯柔性材料隔开。由此，边框生物滤坝紧接可以过滤掉污水中粒径较大的杂质，同时为微生物提供生长场所，促进水体中COD、氮磷等污染物的去除。

在本发明的一些实施方式中，所述板框生物滤坝后端设置有第一集水管。由此，可以将水及时排出。

需要说明的时，板框生物滤坝后端指的是板框生物滤坝远离羟基氧化塘的一端。

在本发明的一些实施方式中，参照图2，在沿所述初级反应区至所述主反应区的方向上，所述板框式生物滤坝包括依次相连的第一反应单元10-1、第二反应单元10-2以及第三反应单元10-3，所述第一反应单元中填充粒径为10～15mm(例如可以为10mm、12mm、14mm或者15mm等)的沸石，所述第二反应单元填充粒径为5～8mm(例如可以为5mm、6mm、7mm或者8mm等)的火山岩，所述第三反应单元填充粒径为10～15mm(例如可以为10mm、12mm、14mm或者15mm等)的陶粒；由此，(1)所述填料总体可视为轻质填料，整体密度雨水接近可建设提升机及铰链的运行负担；(2)所述填料比表面积大，提高与废水的接触面积同时可满足大量微生物生长繁殖，提高水质净化效果，降低后续工艺污染物负荷，延长运行时间；(3)不同粒径组成填料可有效拦截，利于废水处理系统的后续工艺堵塞几率。

生物虑床湿地尾端的设有生物滤坝和深床滤池内的填料，对废水在SS进行拦截，同时降解污染物，降低潜流湿地的运行负担。使其中的污泥量减少，不宜发生堵塞，同时潜流湿地设计有回流通道，废水可经过多级处置，是出水效果满足地表准四类水体的要求。

在本发明的一些具体实施方式中，第一反应单元、第二反应单元和第三反应单元中的填料通过宾格石笼相互固定，不同填料之间有孔状聚酯纤维材料隔开，两座生物滤坝为一组，交替使用。

在本发明的一些实施方式中，所述第一反应单元、第二反应单元、第三反应单元的厚度各自独立地为0.3-0.5m(例如可以为0.3m、0.4m、0.5m)。由此，过滤坝水中SS，降低水中污染物。

本发明的一实施方式中，板框式生物滤坝前设计布水墙。由此布水均匀。

需要说明的时，上述板框式生物滤坝前指的是板框式生物滤坝前靠近羟基氧化塘的一侧。

在本发明的一些实施方式中，板框生物滤坝以面向水流方向为基准点，左右两侧墙体和下部池底上设有矩形凹槽，便于固定生物滤坝。由此提高生物滤坝的稳固性，同时形成短流现象。

在本发明的一些实施方式中所述板框式生物滤坝包括由直径为10mm的不锈钢组成板框式骨架，生物滤坝长度较长侧，每隔0.6m设以横梁(生物滤坝为长方体，设置横梁与长边垂直)，增加其稳固性，钢架内由不锈钢丝铺满四周；优选地，所述板框式骨架内侧设置有不锈钢网；所述不锈钢网中含有通孔，所述通孔的孔径为10mm。由此，板框生物滤坝不易被腐蚀，可有效固定填料，不外漏。

在本发明的一些实施方式中，参照图2，板框式生物滤坝顶部设有吊环10-4，中心设有转轴10-5(长方体板框式生物滤坝短边侧面(即宽和高面)中线点向内延伸，与长边平行)，内部填料整体密度与水接近。由此利于滤坝提升，同时替换时进行180°翻转，改变其过水方向。通过该表水流方向实现反洗，可极大改善滤坝堵塞问题。深床滤池通过反洗将填料内沉积的污泥冲出，改善滤池堵塞问题。

本发明的一些实施方式中，沿污水流动方向，板框式生物滤坝的个数不少于两个，交替使用；板框式生物滤坝尺寸为5m×1.5m×1.5m；板框式生物滤坝以连两座为一组，根据工艺需要水质水量可进行多组串联，多组并联，至少一组。在一组板框式生物滤坝中，板框式生物滤坝上端通过铰链与升降机相连；铰链提升使一座滤坝完全脱离水面，实现滤坝内生物膜复氧，同时另一座生物滤坝进入水体进行污染物降解，入水时进行旋转180°，实现净水的同时对填料进行反洗。优选地，两个板框式生物滤池的交替使用的循环周期为24h。

由此可实现生物滤坝不间断工作，水质净化效果佳。

本发明的一些实施方式中，板框式生物滤坝尾端设有溢流槽，溢流槽内接管道。由此控制排水，利于出水有效排出。

本发明的一些实施方式中，生物滤坝构造可以为板框式、滚筒式。

在本发明的一些实施方式中，所述多级反硝化滤池包括层叠设置的反硝化层，所述反硝化层的层数为3～5层，优选为3层。

在本发明的一些实施方式中，所述反硝化层中填充有粒径为5～10mm的第一填料。

在本发明的一些实施方式中，所述第一填料包括火山岩、破碎陶粒、砾石、钢渣、垄笆岩以及沸石中至少一种。

在本发明的一些实施方式中，所述反硝化层的层数为3层，从顶部至底部包括第一反硝化层、第二反硝化层以及第三反硝化层，所述第一反硝化层的厚度为0.6-1.0m(例如可以为0.6m、0.7m、0.8m或者1.0m等)，所述第二反硝化层的厚度为0.5～0.8m(例如可以为0.5m、0.6m、0.7m或者0.8m等)，所述第三反硝化层的厚度为0.4-0.6m(例如可以为0.4m、0.5m或者0.6m等)。由此，便于废水顺利通过反硝化滤池。

在本发明的一些实施方式中，相邻两层所述反硝化层之间设置有填料隔层，所述填料隔层中填充有第二填料，所述第二填料的粒径大于所述反硝化层中第一填料的粒径。由此，利于水从顶部往底部流。

在本发明的一些实施方式中，所述第二填料的粒径为10-15mm；填料隔层的厚度为0.2～0.4m。

在本发明的一些实施方式中，所述第二填料包括火山岩、破碎陶粒、砾石、钢渣、垄笆岩以及沸石中至少一种。

在本发明的一些实施方式中，所述填料隔层中设置有进水管，进水管由大粒径填料隔层包围。由此，从该进水管中进污水可以使得布水更加均匀，上层填料出水可充分和布水管出水充分混合，水质均匀且可以为多级反硝化滤池中的微生物提供足够的碳源，利于彻底处理掉污水中的氮磷等污染物，同时，该进水管也可以用作反冲洗。

在本发明的一些实施方式中，所述多级反硝化滤池底部设置有反冲洗装置，所述反冲洗装置与所述填料隔层连通。由此，可以有效避免多级反硝化滤池中堵塞现象的发生。

可以理解的是，每个填料隔层中的进水管上设置有液位压力感应器，其与进水管阀门、反冲洗管路阀门通过电信号相连，当液位压力感应器的示数超过设计压力时，进水管阀门关闭，反冲洗管路阀门开启，实现对填料隔层进行反冲洗。

可以理解的是，可以在第三反硝化层底部设置集水管路，该集水管路与潜流湿地的进水管相通，将水引入潜流湿地。

在本发明的一些实施方式中，所述潜流湿地包括水平潜流湿地，在沿水流方向上，所述水平潜流湿地包括依次连接的第三反应区、第四反应区以及第五反应区，所述第三反应区中填充有粒径为10-15mm的填料，所述第四反应区中填充有粒径为4-8mm的填料，所述第五反应区中填充有粒径为8-12mm的填料。由此，第一反应区选择大粒径填料，(1)拦截废水中携带的SS；(2)确保布水均匀。

在本发明的一些实施方式中，所述第三反应区的长度为0.8～1.5m；所述第四反应区中水力停留时间为48h；优选地，所述第四反应区的长宽比为3:1～10:1；所述第五反应区的长度为0.8～1.0m。

在本发明的一些实施方式中，所述第三反应区、第四反应区和第五反应区中的至少一个区域中种植有挺水植物。由此，可以增强潜流湿地的纳污能力，进一步净化污水。

在本发明的一些实施方式中，所述第五反应区中设置有第二集水管，所述第二集水管出口处设置有回流系统。由此，利于进一步提高出水水质。

可以理解的是，本领域技术人员可以根据实际需要调整回流系统的回流比，在此不再过多赘述。

在本发明的一些具体实施方式中，参照图1，污水处理系统的具体结构如下：

羟基氧化塘A包括第一反应区1和第二反应区5，第一反应区1和第二反应区5之间通过隔断墙3隔开，隔断墙3上设置有第一浮渣挡板2，第二反应区5远离第一反应区1的侧壁上设置有第二浮渣挡板4，在第一反应区底部设置进水管6-1和第二反应区的中设置有用于释放微纳米气泡的管道6-2，在第二反应区5远离第一反应区1的侧壁上设置有出水口a，出水口a与出水管b相连，其中，污水进入第一反应区1之后进行自下而上经过兼氧、厌氧及好氧反应，废水硝化反硝化产生的浮渣被第一浮渣挡板2过滤而污水从隔断墙3进入第二反应区5，污水在第二反应区5中进行羟基氧化及好氧反应，好氧污泥浮渣被第二浮渣挡板4过滤而污水从出水口a经过出水管b流向生物滤床湿地B；

生物滤床湿地B包括初级反应区7和主反应区9，初级反应区7和主反应区9通过溢流堰8相连通，初级反应区7中第种植挺水植物21，主反应区9中种植沉水植物23，主反应区7远离初级反应区9的侧壁为板框式生物滤坝10，在沿初级反应区7至主反应区9的方向上，所述板框式生物滤坝10(具体结构可参照图2)包括依次相连的第一反应单元10-1、第二反应单元10-2、第三反应单元10-3，在第一反应单元10-1靠近主反应区9的表面上种植挺水植物和/或沉水植物，第三反应单元底部设置集水管c，该集水管c与反冲洗系统11相连通；从出水管b流出的污水进入生物滤床湿地B中经过初级反应区7的处理后经过溢流堰8流向主反应区9，污水经过主反应区的处理后经过板框式生物滤坝10汇入集水管c后流向多级反硝化滤池C，其中，当集水管c中的液位压力超过设计值时，通过反冲洗系统11对板框式生物滤坝10进行反冲洗；

多级反硝化滤池C包括从顶部至底部依次连通的三层反硝化层13，顶层反硝化层13中设置进水管d，进水管d上设置有三通控制阀12，相邻两层反硝化层13之间设置有填料隔层20，每层填料隔层20中设置进水管e，每个进水管e上设置有控制阀19，其中进水管d和进水管e分别与集水管c和反冲洗系统11相连通，在多级反硝化滤池C远离生物滤床湿地B的一侧设置有反冲洗系统14，该反冲洗系统14与填料隔层20通过管道相连通，在底部反硝化层的底部设置有集水管24，集水管24与反冲洗系统14相连通，且该集水管24与水平潜流湿地D相连通；从集水管c中流出的污水经过进水管d进入多级反硝化滤池C，污水自上至下布满整个多级反硝化滤池C，同时，污水还可以通过进水管e流入填料隔层20以使得污水流入多级反硝化滤池C更快、更均匀，经过多级反硝化滤池C处理后的污水经过集水管24流入水平潜流湿地D，其中，填料隔层20中的进水管e上设置有液位压力感应器，当液位压力感应器的示数大于设计压力时，启动反冲洗系统11和/或14进行反冲洗；

在沿水流方向上，所水平潜流湿地D包括依次连接的第三反应区15、第四反应区16以及第五反应区17，每个反应区中种植挺水植物22，第五反应区底部设置有集水管f，该集水管f与回流系统18相连通；经过集水管24流入水平潜流湿地D的污水依次经过第三反应区15、第四反应区16以及第五反应区17的处理后经过集水管f流出，必要时启动回流系统18以提高污水净化效果。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种前面所述的污水处理系统在污水处理中的应用。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种污水处理方法，使污水流经前面所述的污水处理系统。

以下结合实施例对本申请的作进一步的详细描述。

实施例

实施例1

污水处理系统的结构如下：

具体可参照图1，羟基氧化塘A包括第一反应区1和第二反应区5，第一反应区1废水水力停留时间为8h和第二反应区5的废水水力停留时间为4h，第一反应区1和第二反应区5之间通过隔断墙3隔开，隔断墙3上设置有第一浮渣挡板2，第二反应区5远离第一反应区1的侧壁上设置有第二浮渣挡板4，在第一反应区和第二反应区，第二反应区的中设置有用于释放微纳米气泡的管道6-2，第一反应区采用采用底部进水，第二反应区采用微纳米气泡间歇曝气，在第二反应区5远离第一反应区1的侧壁上设置有出水口a，第二浮渣挡板4靠近底部的一端距离出水口a的垂直距离为0.3m，出水口a与出水管b相连；

生物滤床湿地B包括初级反应区7和主反应区9，初级反应区7和主反应区9通过溢流堰8相连通，初级反应区7中第种植挺水植物21，废水在其中的水力停留时间不宜小于6h，主反应区9中种植沉水植物23，废水在其中的水力停留时间不宜小于8h，初级反应区7和主反应区9的坡度为1％，主反应区7远离初级反应区9的侧壁为生物滤坝10，在沿初级反应区7至主反应区9的方向上，所述生物滤坝10(具体结构可参照图2)包括依次相连的第一反应单元10-1(厚度为0.3m，填充沸石的粒径为8mm)、第二反应单元10-2(厚度为0.3m，填充火山岩的粒径为5mm)、第三反应单元10-3(填充陶粒的粒径为8mm)；

多级反硝化滤池C包括从顶部至底部依次连通的三层反硝化层13，反硝化层13的厚度从顶部至底部依次为0.7m、0.5m以及0.4m，反硝化层中填料的粒径为6mm，顶层反硝化层13中设置进水管d，进水管d上设置有三通控制阀12，相邻两层反硝化层13之间设置有填料隔层20，填料隔层中填料的粒径为10mm，填料隔层的厚度为0.2m，每层填料隔层20中设置进水管e，每个进水管e上设置有控制阀19，其中进水管d和进水管e分别与集水管c和反冲洗系统11相连通，在多级反硝化滤池C远离生物滤床湿地B的一侧设置有反冲洗系统14，该反冲洗系统14与填料隔层20通过管道相连通，在底部反硝化层的底部设置有集水管24，集水管24与反冲洗系统14相连通，且该集水管24与水平潜流湿地D相连通；

在沿水流方向上，所水平潜流湿地D包括依次连接的第三反应区15(长度为1m)、第四反应区16以及第五反应区17(长度为0.8m)，每个反应区中种植挺水植物22，第五反应区底部设置有集水管f，该集水管f与回流系统18相连通。

实施例2

污水处理系统的结构同实施例1，不同之处在于第一反应区废水水力停留时间为4h，与第二反应区废水水力停留时间为3h。

实施例3

污水处理系统的结构同实施例1，不同之处在于第一反应区水力停留时间为5天，第二反应区废水水力为5天。

有效，但占地面积大，徒增投入。

对比例1

污水处理系统的结构同实施例1，不同之处在于将生物滤池与多级反硝化滤池的位置调换。

经过羟基氧化塘处理后的废水中SS含量相对较高，直接进入多级反硝化滤池增大其堵塞风险。

对比例2

污水处理系统的结构同实施例1，不同之处在于将水平潜流湿地与多级反硝化滤池的位置调换。

①加大水平潜流湿地的运行负荷；②多级反硝化滤池未能满负荷运行。

对比例3

污水处理系统的结构同实施例1，不同之处在于将生物滤池与水平潜流湿地的位置调换。

①经过羟基氧化塘处理后的废水中SS含量相对较高；②相对于生物滤池，水平潜流湿地承受较污染物浓度负荷较低，调换位置后加大了水平潜流湿地的污泥负荷，提高了堵塞的风险，降低了出水水质。

对比例4

污水处理系统的结构同实施例1，不同之处在于将生物滤池与羟基氧化塘的位置调换。

经过羟基氧化塘处理后的废水中SS含量相对较高，直接进入后续工艺增大其堵塞风险。

对比例5

污水处理系统的结构同实施例1，不同之处在于将羟基氧化塘与水平潜流湿地的位置调换。

常规条件下曝气是放在工艺首端，尾端曝气未能起到去污效果。

利用实施例1-3以及对比例2和5的污水处理系统进行污水处理，污水处理的规格为：COD300mg/L、BOD60mg/L、SS80mg/L、氨氮40mg/l、总磷4.5mg/L，经过上述污水处理系统处理后的净水中SS含量、氮磷含量以及COD值可见下表1：

表1

以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种污水处理系统，其特征在于，包括依次连通的羟基氧化塘、生物滤床湿地、多级反硝化滤池和潜流湿地；

其中，污水依次流经羟基氧化塘、生物滤床湿地、多级反硝化滤池和潜流湿地；

羟基氧化塘可实现废水初步硝化反硝化，同时促难降解性有机物氧化分解，易于被后续工艺去除；生物滤床湿地是利用种植植物的茎秆和表层填料对水中的污染物进行拦截、吸收和降解，同时利用生物滤坝内部填料及附着的微生物对污染物进行硝化反硝化降解，实现COD、SS、含氮化合物及磷的去除；多级反硝化滤池在完成反硝化过程中可实现同时去除悬浮固体（SS）和氮磷；潜流湿地主要通过植物根系和填料表面的微生物拦截吸收、填料的拦截和吸附以及植物的吸收共同作用去除污染物；

所述羟基氧化塘利用微纳米气泡技术进行曝气。

2.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，在沿水流方向上，所述羟基氧化塘包括相连通的第一反应区和第二反应区，所述第一反应区采用底部进水，在第一反应区内自下而上依次形成有氧、厌氧以及兼氧交替循环的环境；

所述第二反应区中采用微纳米气泡进行间歇曝气；

所述第二反应区中含氧量不小于3mg/L且不大于8mg/L；

所述第二反应区中用于释放微纳米气泡的管道设置在所述羟基氧化塘内，且距离所述羟基氧化塘底部的距离为0.3-0.5m。

3.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于，污水在所述第一反应区内的水力停留时间不小于8h且不大于72h，在第二反应区内的水力停留时间不小于4h且不大于24h；

所述第一反应区和所述第二反应区之间设置有隔断墙，所述隔断墙上设置有第一浮渣挡板；

所述第一浮渣挡板包括相互连接的第一竖直段、第一倾斜段和第三倾斜段，所述第一竖直段设置在所述隔断墙朝向所述第一反应区的墙面上，所述第一倾斜段和第三倾斜段段朝向所述第一反应区设置，且在沿所述第一反应区的顶部至底部的方向上所述第一倾斜段逐渐远离所述第一竖直段，所述第一倾斜段与所述第一竖直段之间的夹角为30-45°，在沿所述第一反应区的底部至顶部的方向上所述第三倾斜段逐渐远离所述第一竖直段，所述第三倾斜段与所述第一竖直段之间的夹角为45~60°，第一倾斜段和第三倾斜段之间的缝隙为10~20cm；

所述第一竖直段靠近所述第一反应区的底部的一端距离所述隔断墙顶端的距离为0.3-0.4m；

所述第二反应区包括第二浮渣挡板，所述第二浮渣挡板设置在所述第二反应区与所述隔断墙相对设置的出水端墙上；

所述第二浮渣挡板包括相互连接的第二竖直段、第二倾斜段和第四倾斜段，所述第二竖直段设置在所述出水端墙朝向所述第二反应区的墙面上，所述第二倾斜段和第四倾斜段朝向所述第二反应区设置，且在沿所述第二反应区的顶部至底部的方向上所述第二倾斜段逐渐远离所述第二竖直段，所述第二倾斜段与所述第二竖直段之间的夹角为30-45°，在沿所述第二反应区的底部至顶部的方向上所述第四倾斜段逐渐远离所述第二竖直段，所述第四倾斜段与所述第二竖直段之间的夹角为45~60°，第二倾斜段与第四倾斜段之间的缝隙为10~20cm；

所述出水端墙上设置有出水口，所述第二竖直段靠近所述第二反应区底部的一端设置在所述出水口与所述第二反应区底部之间，且与所述出水口之间的距离为0.2-0.4m。

4.根据权利要求1-3任一项所述的污水处理系统，其特征在于，所述生物滤床湿地包括通过溢流堰相连的初级反应区和主反应区，所述初级反应区的水深为0.5-0.7m，所述主反应区的水深为0.7-1.5m；

所述初级反应区中种植挺水植物；

所述初级反应区的坡度为0.8-1.2%；

所述初级反应区内污水水力停水时间不小于6h且不大于5天；

所述主反应区中种植沉水植物；

所述主反应区的坡度为0.8-1.2%；

所述主反应区内污水水力停留时间不小于8h且不大于5天。

5.根据权利要求4所述的污水处理系统，其特征在于，所述主反应区远离所述初级反应区的侧壁为板框式生物滤坝相连，板框式生物滤坝主要由不同粒径不同种类的填料组成；

在沿所述初级反应区至所述主反应区方向上，板框式生物滤坝包括依次相连的第一反应单元、第二反应单元以及第三反应单元，所述第一反应单元填充粒径为10-15mm的沸石，所述第二反应单元填充粒径为5~8mm的火山岩，所述第三反应单元填充粒径为10~15mm的陶粒；

板框生物滤坝后端设置有第一集水管；

所述第一反应单元的厚度为0.3~0.5m；

所述第二反应单元的厚度为0.3~0.5m；

所述第三反应单元的厚度为0.3~0.5m；

所述板框式生物滤坝包括由直径为10mm的不锈钢组成板框式骨架；

所述板框式骨架内侧设置有不锈钢网；

所述不锈钢网中含有通孔，所述通孔的孔径为10mm；

所述板框式生物滤坝上端通过铰链与升降机相连；

所述板框式生物滤坝中心固定转轴；

沿污水流动方向，板框式生物滤坝的个数不少于两个，交替使用；

两个板框式生物滤坝为一组，交替使用，循环周期为24h；

板框式生物滤坝尺寸为5m×1.5m×1.5m；

板框式生物滤坝的后方设置有挡墙；

生物滤床湿地底部设有凹槽。

6.根据权利要求1、2、3或5任一项所述的污水处理系统，其特征在于，所述多级反硝化滤池包括层叠设置的反硝化层，所述反硝化层的层数为3~5层；

每层反硝化层的厚度不超过1m；

所述反硝化层中填充有粒径为5~10mm的第一填料；

所述第一填料包括火山岩、破碎陶粒、砾石、钢渣、垄笆岩以及沸石中至少一种；

所述反硝化层的层数为3层，从顶部至底部包括第一反硝化层、第二反硝化层以及第三反硝化层，所述第一反硝化层的厚度为 0.6~1m，所述第二反硝化层的厚度为 0.5~0.8m，所述第三反硝化层的厚度为 0.4~0.6m。

7.根据权利要求6所述的污水处理系统，其特征在于，相邻两层所述反硝化层之间设置有填料隔层，所述填料隔层中填充有第二填料，所述第二填料的粒径大于所述反硝化层中第一填料的粒径；

所述第二填料的粒径为10-15mm；

所述填料隔层的厚度为0.2~0.4m；

所述第二填料包括火山岩、破碎陶粒、砾石、钢渣、垄笆岩以及沸石中至少一种；

所述填料隔层中设置有进水管；

所述多级反硝化滤池底部设置有反冲洗装置，所述反冲洗装置与所述填料隔层连通。

8.根据权利要求1、2、3、5或7任一项所述的污水处理系统，其特征在于，所述潜流湿地包括水平潜流湿地；

在沿水流方向上，所述水平潜流湿地包括依次连接的第三反应区、第四反应区以及第五反应区，所述第三反应区中填充有粒径为10-15mm的填料，所述第四反应区中填充有粒径为4-8mm的填料，所述第五反应区中填充有粒径为8-12mm的填料；

所述第三反应区的长度为0.8~1.5m；

所述第四反应区中水力停留时间为48h；

所述第四反应区的长宽比为3:1~10:1；

所述第五反应区的长度为0.8~1.0m；

所述第三反应区、第四反应区和第五反应区中的至少一个区域中种植有挺水植物；

所述第五反应区中设置有第二集水管，所述第二集水管出口处设置有回流系统。

9.一种权利要求1-8任一项所述的污水处理系统在污水处理中的应用。

10.一种污水处理方法，其特征在于，使污水流经权利要求1-8任一项所述的污水处理系统。

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