本發(fā)明屬于城鎮(zhèn)生活污水處理領域，具體涉及一種景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理方法及系統(tǒng)。

背景技術：

（一）城鎮(zhèn)生活污水排放及處理現(xiàn)狀

隨著我國城鎮(zhèn)化的不斷推進，小城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、集鎮(zhèn)等集中居住區(qū)不斷形成，與之對應，城鎮(zhèn)污水排放總量不斷增長。2001-2012年，我國廢水排放總量從2001年的433億噸增長到2012年的685億噸，廢水排放總量增加了252億噸，平均每年多排放了21億噸廢水，平均年復合增長率約4.3%。城鎮(zhèn)污水排放量占廢水排放總量比例從2001年的53.2%上升到2012年的67.6%。未來隨著城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，城鎮(zhèn)污水排放量還將不斷增加。

這些城鎮(zhèn)污水中，很多主要污水來源為人們生活中所排放的污水，不含有由于工業(yè)生產(chǎn)帶來的諸如難降解有機物、重金屬等金屬離子類、高氨氮、高磷酸鹽污染物，主要污染物指標為：COD<300mg/L、BOD<200mg/L、氨氮<30 mg/L、總氮<40mg/L、總磷<3mg/L。這種廢水BOD/COD>0.4、易于微生物生化降解，C/N/P比例滿足生化處理要求，發(fā)明人稱之為城鎮(zhèn)生活污水。

針對這種城鎮(zhèn)生活污水的處理，國內目前大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠在最嚴格情況下，所執(zhí)行的出水排放標準也只為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002 )一級A標準，很多地方還執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002 )一級B標準。

但受中國人口多、很多地方人口密度大、環(huán)境容量小等因素制約，即使達到上述標準排放的城鎮(zhèn)污水處理廠出水，受納水體也無無法承納。國內很多地方開始要求城鎮(zhèn)生活污水處理廠執(zhí)行更嚴格的《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002）Ⅴ類水甚至Ⅳ類水的要求。

（二）城鎮(zhèn)生活污水處理方法現(xiàn)狀

如上所述，由于城鎮(zhèn)生活污水具有可生化性好的特點，其污水處理方法主要為生化處理法。傳統(tǒng)的城鎮(zhèn)生活污水處理法又可以分為兩大類，即活性污泥法和生物膜法兩大類。

（1）活性污泥法

城鎮(zhèn)生活污水處理中常見的活性污泥法，為A（缺氧）/O（好氧）活性污泥法，以及在此基礎上衍生出來的氧化溝法、SBR法（序批式生物反應器）等。

傳統(tǒng)的活性污泥法由于污泥濃度較低，一般在2500~3000mg/L，從而導致容積負荷較低、生化系統(tǒng)占地面積較大；出水水質標準較低，最多滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002 )一級A標準，很多地方還執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002 )一級B標準。

MBR（膜生物反應器）也是活性污泥法的一種，通過膜的分離作用來保證生化系統(tǒng)內污泥濃度達到較高的水平（污泥濃度一般在7000~8000mg/L之間），使得MBR的容積負荷高，加之膜孔徑一般在0.45μm以下，小于水中絕大部分微生物等懸浮物直徑，出水清澈，如果輔以足夠的硝化反硝化設計，可以取得更好的去除效果。但MBR法投資大，運行、維護費用高，不在此贅述。

（2）生物接觸氧化法

城鎮(zhèn)生活污水處理中常用的生物膜法為生物接觸氧化法，20世紀70年代日本、美國等開始研究和應用，目前在國內已得到廣泛應用。

生物接觸氧化法，是在池內設置填料，利用棲附在填料上的生物膜吸附降解污水中的有機物、N、P等，污水得到凈化。這種方法通過池底曝氣、機械攪拌等對污水進行充氧，并使池體內污水處于流動狀態(tài)，以保證污水與填料上的生物膜充分接觸。

典型的生物接觸氧化法與常見的活性污泥法相比具有如下特點：池內單位容積的生物量較高，從而具有較高的容積負荷；剩余污泥量少，不存在污泥膨脹問題，也不必進行污泥回流，運行管理簡便。生物接觸氧化池內的生物膜由菌膠團、絲狀菌、真菌、原生動物和后生動物組成。在活性污泥法中，絲狀菌常常是影響正常生物凈化作用的因素；而在生物接觸氧化池中，絲狀菌在填料空隙間呈立體結構，大大增加了生物相與廢水的接觸表面。

生物接觸氧化法常見問題：填料選擇不合理，導致填料上生物膜堆積成團，導致生物膜與污水接觸的表面積顯著降低，進而導致污染物去除效率下降。填料裝填方式不合理，導致堵塞、溝流等現(xiàn)象，進而導致污染物去除效率下降。同時導致維修維護不便。布水、曝氣方式等不合理，導致布水死區(qū)、曝氣不均勻、過曝等現(xiàn)象，進而導致污染物去除效率下降、運行成本增加。

傳統(tǒng)污水處理法的缺點：

傳統(tǒng)的活性污泥法和生物膜法，其處理對象都是以有機物（常用代表指標為COD或BOD）為主要處理對象的，均忽視了N、P的去除，尤其是N的去除，這一點從《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002 )對COD、BOD、N、P等相關指標的控制值就可以看出。

傳統(tǒng)城鎮(zhèn)污水處理方法出水中，氨氮、總氮的排放標準明顯不能滿足《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002）的要求。如果需要使城鎮(zhèn)污水處理后出水達到《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002）的要求，對于COD、BOD等指標，只需要強化生化處理措施，比如延長水力停留時間、提高污泥濃度等，即可實現(xiàn)，這種成熟的方法很多；對于P指標，只需要在強化生物除磷基礎上，通過增加化學混凝處理措施，也可實現(xiàn)，這種成熟的方法也很多。但目前對于氨氮、總氮的有效去除方法不多。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理方法及系統(tǒng)，是將同步硝化/反硝化原理、植物除氮磷原理、景觀生態(tài)理念與傳統(tǒng)硝化反硝化等理論相結合的城鎮(zhèn)生活污水處理技術及系統(tǒng)，克服現(xiàn)有城鎮(zhèn)生活污水處理技術存在的問題，實現(xiàn)出水水質指標COD≤30mg/L、BOD≤6mg/L、氨氮≤1.5mg/L、總氮≤1.5mg/L、總磷≤0.3mg/L，達到(GB3838-2002)《地表水質量環(huán)境質量標準》中IV類水的相應標準要求，同時消除異味、降低運營成本、實現(xiàn)污水處理設施景觀化。

本發(fā)明的技術方案如下：

上述的景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理方法，具體是將城鎮(zhèn)生活污水經(jīng)預處理后，通入景觀生態(tài)組合池并實時控制景觀生態(tài)組合池內的PH值、ORP值和溶解氧值；接著根據(jù)PH值自動控制向景觀生態(tài)組合池最后一個池子內投入純堿；再將景觀生態(tài)組合池處理后的水通入至二沉池進行沉淀，將沉淀后的一部分污泥排出，另一部分污泥則回流至景觀生態(tài)組合池內；當二沉池出水磷超出要求時，將經(jīng)二沉池處理后的水通入到絮凝反應池內并向絮凝反應池內投入絮凝劑，經(jīng)過濾精度為10μm濾布濾池過濾后達到要求排放。

所述景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理方法，其中：所述絮凝劑采用的是聚合氯化鋁。

所述景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理方法，其中：所述二沉池回流至所述景觀生態(tài)組合池內污泥回流量為所述每小時處理的預處理后污水水量的30%。

一種景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理系統(tǒng)，包括景觀生態(tài)組合池、化學除磷單元和PLC控制單元；所述景觀生態(tài)組合池由至少五個景觀生態(tài)池依次連接組成；所述化學除磷單元包括二沉池、絮凝反應池和濾布濾池；所述二沉池的輸入端與最后一個所述景觀生態(tài)池的出水口相連；所述絮凝反應池的輸入端與所述二沉池的輸出端相連；所述濾布濾池的輸入端與所述絮凝反應池的輸出端相連，所述濾布濾池的輸出端排水；所述PLC控制單元與所述所述景觀生態(tài)組合池電連接，所述PLC控制單元包括控制柜、裝設于所述控制柜內的可編程控制器和工控機。

所述景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理系統(tǒng)，其中：每個所述景觀生態(tài)池均裝填有柵狀組合填料；所述柵狀組合填料的底部距所述景觀生態(tài)池池底0.8m，所述柵狀組合填料的頂部低于水面0.2m；每個所述景觀生態(tài)池內水中含有濃度在1000~1500 mg/L的絮狀活性污泥，其污泥體積指數(shù)在80~100mL/g之間；每個所述景觀生態(tài)池的水面滿鋪植物籃筐，所述植物籃筐內部裝填滿種植陶粒，籃筐底浸入水面以下50~150mm。

所述景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理系統(tǒng)，其中：所述柵狀組合填料整體呈簾式袋狀構造，其由多片PP材質且密度在0.90~1.0g/cm³的無紡布組成，上下兩端可拆卸式安裝有不銹鋼材質的骨架，其底部骨架中還加有配重物，以使整個所述組合填料靠重在水中自然垂立；相鄰兩片所述無紡布之間間距為100mm，每片所述無紡布的寬度為1000mm，長度由所述景觀生態(tài)池的填料安裝高度確定；所述無紡布沿寬度方向每隔100mm設置寬50mm×460mm的孔，上下相鄰的孔之間凈距為200mm。

所述景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理系統(tǒng)，其中：所述景觀生態(tài)組合池包括第一景觀生態(tài)池、第二景觀生態(tài)池、第三景觀生態(tài)池、第四景觀生態(tài)池和第五景觀生態(tài)池；所述第一景觀生態(tài)池內安裝有ORP/PH測定儀，所述ORP/PH測定儀與所述PLC控制單元電連接；所述第二景觀生態(tài)池內安裝有ORP和DO測定儀，所述ORP和DO測定儀與所述PLC控制單元電連接；所述第三景觀生態(tài)池內安裝有ORP/PH和DO測定儀，所述ORP/PH和DO測定儀與所述PLC控制單元電連接；所述第四景觀生態(tài)池內安裝有ORP/PH和DO測定儀，所述ORP/PH和DO測定儀與所述PLC控制單元電連接；所述第五景觀生態(tài)池內安裝有DO/PH測定儀，所述 DO/PH測定儀與所述PLC控制單元電連接。

所述景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理系統(tǒng)，其中：所述第一景觀生態(tài)池、第二景觀生態(tài)池和第三景觀生態(tài)池的池底采用穿孔管鼓風攪拌，所述第四景觀生態(tài)池和第五景觀生態(tài)池的池底采用膜片式微孔曝氣管曝氣供氧。

所述景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理系統(tǒng)，其中：所述濾布濾池的過濾精度為10μm。

本發(fā)明景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理方法構思合理，操作流程簡單，通過將同步硝化/反硝化原理、植物除氮磷原理、景觀生態(tài)理念與傳統(tǒng)硝化反硝化等理論相結合，應用于城鎮(zhèn)生活污水處理，實現(xiàn)出水水質指標COD≤30mg/L、BOD≤6mg/L、氨氮≤1.5mg/L、總氮≤1.5mg/L、總磷≤0.3mg/L，達到(GB3838-2002)《地表水質量環(huán)境質量標準》中IV類水的相應標準要求，可在實現(xiàn)去除城鎮(zhèn)生活污水中碳、氮、磷等污染物的同時，使污水處理系統(tǒng)成為植物景觀。

本發(fā)明景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理系統(tǒng)結構設計簡單、合理，通過將同步硝化/反硝化原理、植物除氮磷原理、景觀生態(tài)理念與傳統(tǒng)硝化反硝化等理論相結合，在實現(xiàn)更高出水水質標準的同時，好氧曝氣階段（第五景觀生態(tài)池）HRT只有傳統(tǒng)活性污泥法或生物接觸氧化法的二分之一，預計總曝氣量可減少30%，對應運行電耗成本可降低25%。將景觀生態(tài)理念應用于城鎮(zhèn)生活污水處理，在景觀生態(tài)組合池水面滿種（除走道外）的如美人蕉、菖蒲、千屈菜、茭草、花葉蘆竹等挺水植物，在去除水中的氨氮、磷等污染物同時，可以攔截、吸附凈化污水處理過程中產(chǎn)生的異味，經(jīng)合理搭配植物，可以形成植物景觀。

附圖說明

圖1為本發(fā)明景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理系統(tǒng)的景觀生態(tài)組合池的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理系統(tǒng)的圖2中A區(qū)域的放大圖；

圖4為本發(fā)明景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理系統(tǒng)中每個景觀生態(tài)池內的柵狀組合填料的結構示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理方法，具體是將城鎮(zhèn)生活污水經(jīng)常見的諸如格柵、曝氣沉砂池等工序預處理后，通入景觀生態(tài)組合池并實時控制景觀生態(tài)組合池內的PH值、ORP值、溶解氧值等；根據(jù)PH值自動控制向景觀生態(tài)組合池最后一個池子內投入純堿；將景觀生態(tài)組合池處理后的水通入至二沉池進行沉淀，將沉淀后的一部分污泥排出，另一部分污泥則回流至景觀生態(tài)組合池內；當二沉池出水磷超出要求時，將經(jīng)二沉池處理后的水通入到絮凝反應池內并向絮凝反應池內投入絮凝劑（聚合氯化鋁），經(jīng)過濾精度為10μm濾布濾池過濾后達到要求排放，排放的水中的COD、BOD、氨氮、總氮、總磷分別得到了有效的去除。

其中，濾布濾池內過濾后殘留的含渣水需再通入到二沉池內進行二次沉淀。上述的城鎮(zhèn)生活污水主要污染物指標為：COD<300mg/L、BOD<200mg/L、氨氮<30 mg/L、總氮<40mg/L、總磷<3mg/L，這種廢水BOD/COD>0.4、易于微生物生化降解，C/N/P比例滿足同步硝化/反硝化要求。

將同步硝化/反硝化原理、植物除氮磷原理、景觀生態(tài)理念與傳統(tǒng)硝化反硝化等理論相結合的城鎮(zhèn)生活污水處理技術及系統(tǒng)，實現(xiàn)城鎮(zhèn)生活污水處理后出水水質指標COD≤30mg/L、BOD≤6mg/L、氨氮≤1.5mg/L、總氮≤1.5mg/L、總磷≤0.3mg/L，達到(GB3838-2002)《地表水質量環(huán)境質量標準》中IV類水的相應標準要求，同時消除異味、降低運行電耗成本30%、實現(xiàn)污水處理設施景觀化。

如圖1至4所示，本發(fā)明景觀生態(tài)式城鎮(zhèn)生活污水處理系統(tǒng)，包括景觀生態(tài)組合池1、化學除磷單元2和PLC控制單元3。

該景觀生態(tài)組合池1與PLC控制單元3電連接且由五個景觀生態(tài)池相連的池子組成，即包括第一景觀生態(tài)池11、第二景觀生態(tài)池12、第三景觀生態(tài)池13、第四景觀生態(tài)池14和第五景觀生態(tài)池15；該第一景觀生態(tài)池11、第二景觀生態(tài)池12、第三景觀生態(tài)池13、第四景觀生態(tài)池14和第五景觀生態(tài)池15的HRT（水力停留時間）分別為1h、1h、3h、2h、3h，水深均為5~5.5m。

該第一景觀生態(tài)池11池內一側底部設有第一進水口，相對另一側頂部設有第一出水口且通過第一出水口連通第二景觀生態(tài)池12；該第二景觀生態(tài)池12一側由第一景觀生態(tài)池11的第一出水口進水，相對另一側底部設有第二出水口并通過第二出水口連通第三景觀生態(tài)池13；該第三景觀生態(tài)池13一側由第二景觀生態(tài)池12的第二出水口進水，相對另一側底部設有第三出水口并通過第三出水口連通第四景觀生態(tài)池14；該第四景觀生態(tài)池14一側由第三景觀生態(tài)池13的第三出水口進水，相對另一側底部設有第四出水口并通過第四出水口連通第五景觀生態(tài)池15；該第五景觀生態(tài)池15一側由第四景觀生態(tài)池14的第四出水口進水，相對另一側底部設有第五出水口并通過第五出水口連通至化學除磷單元2。

該第一景觀生態(tài)池11、第二景觀生態(tài)池12和第三景觀生態(tài)池13的池底采用穿孔管16鼓風攪拌，該第四景觀生態(tài)池14和第五景觀生態(tài)池15的池底采用膜片式微孔曝氣管17曝氣供氧。該第一景觀生態(tài)池11池內安裝有ORP（氧化還原電位）/PH測定儀，該ORP（氧化還原電位）/PH測定儀與PLC控制單元3電連接，池內水上升流速不小于0.3m/h，池內水中ORP控制在（-450mV）~（-350mV）之間，PH控制在7.5左右。該第二景觀生態(tài)池12池內安裝有ORP（氧化還原電位）和DO（溶解氧）測定儀，該ORP（氧化還原電位）和DO（溶解氧）測定儀與PLC控制單元3電連接，池內水中DO<0.5mg/L、ORP在（-350mV）~（-300mV）之間，PH控制在7.5左右。該第三景觀生態(tài)池13池內安裝有ORP（氧化還原電位）/PH和DO（溶解氧）測定儀，該ORP（氧化還原電位）/PH和DO（溶解氧）測定儀與PLC控制單元3電連接，池內水中DO（溶解氧）在0.5~1.0mg/L之間、ORP（氧化還原電位）在（-150mV）~（-100mV）之間，PH控制在7.5左右。該第四景觀生態(tài)池14池內安裝有ORP（氧化還原電位）/PH和DO（溶解氧）測定儀，該ORP（氧化還原電位）/PH和DO（溶解氧）測定儀與PLC控制單元3電連接，池內水中DO（溶解氧）在1.0~1.5mg/L之間、ORP（氧化還原電位）在（-85mV）~（0mV）之間，PH控制在7左右。該第五景觀生態(tài)池15池內安裝有DO（溶解氧）/PH測定儀，該DO（溶解氧）/PH測定儀與PLC控制單元3電連接，池內水中DO（溶解氧）在3.0~4.0mg/L之間，通過PLC控制單元3與DO（溶解氧）/PH測定儀連鎖，自動實現(xiàn)純堿的投加，使池內水的PH值控制在7左右。

每個景觀生態(tài)池均裝填有PP無紡布材質的柵狀組合填料4；該柵狀組合填料4布滿于每個景觀生態(tài)池內的平面，其底部距景觀生態(tài)池底0.8m，頂部低于水面0.2m。每個景觀生態(tài)池內水中含有濃度在1000~1500 mg/L的絮狀活性污泥，其污泥體積指數(shù)在80~100mL/g之間。每個景觀生態(tài)池的水面滿鋪植物籃筐41（除走道外），該植物籃筐41長寬高尺寸為1000×500×500mm，內部裝填滿種植陶粒，籃筐底浸入水面以下50~150mm，籃筐內種植美人蕉、菖蒲、千屈菜、茭草、花葉蘆竹等挺水植物。

該柵狀組合填料4為垂直安裝在景觀生態(tài)池內且相鄰組合填料水平安裝間距為200mm；柵狀組合填料4的平面尺寸為1000*500mm，長度在3500~4000mm之間，由景觀生態(tài)池的填料安裝高度確定。該柵狀組合填料4整體呈簾式袋狀構造，其由多片PP材質的、密度在0.90~1.0g/cm³的無紡布組成，相鄰兩片無紡布間的間距為100mm，每片無紡布寬度為1000mm，長度由景觀生態(tài)池的填料安裝高度定，沿寬度方向每隔100mm設置寬50mm×460mm的孔，上下相鄰的孔之間凈距為200mm。該柵狀組合填料4的上下兩端分別可拆卸式安裝有不銹鋼材質的上填料框架42和下填料框架43；該上填料框架42的四周設有第一鏈接紐扣421；該下填料框架43四周設有第二連接鈕扣431且內部還裝有配重物44，從而使得整個柵狀組合填料4可靠自重在水中自然垂立。該柵狀組合填料4的上部四周設有第三連接紐扣44且通過第三鏈接紐扣44與上填料框架42四周的第一鏈接紐扣421匹配連接，該柵狀組合填料4的下部四周設有第四連接鈕扣45且通過第四連接鈕扣45與下填料框架43四周的第二連接鈕扣431匹配連接。

該景觀生態(tài)組合池1在PLC控制單元3控制下，第三景觀生態(tài)池13出水回流至第一景觀生態(tài)池11進水口的回流量Q1與第一景觀生態(tài)池11的ORP（氧化還原電位）連鎖控制。在PLC控制單元3控制下，該第五景觀生態(tài)池15出水回流至第三景觀生態(tài)池13進水口的回流量Q2與第三景觀生態(tài)池13的ORP（氧化還原電位）連鎖控制；該第五景觀生態(tài)池15出水回流至第四景觀生態(tài)池14進水口的回流量Q3與第四景觀生態(tài)池14的ORP（氧化還原電位）連鎖控制。

該化學除磷單元2包括二沉池21、絮凝反應池22和濾布濾池23；該二沉池21的輸入端與該第五景觀生態(tài)池15的第五出水口相連，該二沉池21的表面負荷為1.0m3/㎡.h；該絮凝反應池22的輸入端與二沉池21的輸出端相連，該絮凝反應池22池內投加的絮凝劑為PAC（聚合氯化鋁）；該濾布濾池23的輸入端與該絮凝反應池22的輸出端相連，該濾布濾池23的輸出端出水達標排放，該濾布濾池23的過濾精度為10μm。其中，該二沉池21沉淀下來的污泥中一部分污泥排出，另一部分污泥回流至第二景觀生態(tài)池12的進水口，且回流量Q4為每小時系統(tǒng)處理水量的30%左右。

該PLC控制單元3包括控制柜、裝設于控制柜內的可編程控制器和工控機。該PLC控制單元3對整個系統(tǒng)的過程控制作用，體現(xiàn)在對回流量與對應ORP（氧化還原電位）的連鎖控制、鼓風供氣量與DO（溶解氧）之間的連鎖控制、絮凝劑投加量的控制、濾布濾池23的過濾與反沖洗控制。

本發(fā)明將同步硝化/反硝化原理、植物除氮磷原理、景觀生態(tài)理念與傳統(tǒng)硝化反硝化等理論相結合的城鎮(zhèn)生活污水處理技術，克服了現(xiàn)有城鎮(zhèn)生活污水處理技術存在的問題，實現(xiàn)出水水質指標COD≤30mg/L、BOD≤6mg/L、氨氮≤1.5mg/L、總氮≤1.5mg/L、總磷≤0.3mg/L，達到(GB3838-2002)《地表水質量環(huán)境質量標準》中IV類水的相應標準要求，同時消除異味、降低運營成本、實現(xiàn)污水處理設施景觀化。