《一種用於污水淨化和回用的生物生態組合的方法及裝置》是中國科學院水生生物研究所於2008年10月14日申請的專利，該專利的申請號為2008101972429，公布號為CN101381155，授權公布日為2009年3月11日，發明人是吳振斌、肖恩榮、賀鋒、成水平。
《一種用於污水淨化和回用的生物生態組合的方法及裝置》公開了一種用於污水淨化和回用的生物生態組合的方法及裝置，步驟是：A.待處理的污水經過格柵/調節池，將大顆粒物質除去；B.步驟A處理的污水泵入一體式膜生物反應器中，在泵抽吸下滲透過膜；C.步驟B處理的污水流入中間貯水池；D.步驟C流出的污水分次進入複合垂直流人工濕地。裝置包括格柵/調節池、一體式膜生物反應器、貯水池、複合垂直流人工濕地四單元，各單元通過管道連線，閥門控制。在一體式膜生物反應器、貯水池、複合垂直流人工濕地各單元出口設定旁路管道，通過調節閥門實現一體式膜生物反應器和複合垂直流人工濕地的串聯、分流、並聯組合模式，方法易行，操作簡便，運行效率高、成本低，實現了污水的淨化和直接回用。
2016年12月7日，《一種用於污水淨化和回用的生物生態組合的方法及裝置》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種用於污水淨化和回用的生物生態組合的方法及裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種用於污水淨化和回用的生物生態組合的方法及裝置
- 公布號：CN101381155
- 授權日：2009年3月11日
- 申請號：2008101972429
- 申請日：2008年10月14日
- 申請人：中國科學院水生生物研究所
- 地址：湖北省武漢市武昌東湖南路7號
- 發明人：吳振斌、肖恩榮、賀鋒、成水平
- Int.Cl.：C02F3/12(2006.01)I、C02F1/44(2006.01)I
- 代理機構：武漢宇晨專利事務所
- 代理人：王敏鋒
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
高效、廉價的污水處理工藝是促進污水防治及再生回用的一個重要環節。各種新型污水處理技術的不斷湧現，極大繁榮了污水處理市場，但是單一的污水處理技術難以滿足不同水質、不同處理要求的需要，截至2008年10月，還沒有一種污水處理技術能在時間和空間上同時去除污水中的所有污染物質，多種技術工藝的組合與最佳化是解決這一問題的必然趨勢。
作為一種生物處理新型技術，一體式膜生物反應器技術（SMBR）以占地面積小，處理效率高、操作簡單而廣泛套用於高濃度及難降解污水的處理中。它對有機物、懸浮固體的去除效果甚佳，但由於SMBR為好氧式生物反應器，其內部厭氧、缺氧微環境較弱，因此反硝化作用遠遠小於硝化作用，常出現NO3N的積累，而造成出水總氮（TN）、總磷（TP）的濃度難以達標（RosenbergerS，Kruger U，WitzigR，etal.2002.Performanceofabioreactorwithsubmergedmembranesfor aerobictreatmentofmunicipalwastewater；WaterResearch，36：413-420；ShinJH， LeeSM，JungJY，etal.2005.EnhancedCODandnitrogenremovalsforthe treatmentofswinewastewaterbycombiningsubmergedmembranebioreactor（MBR）andanaerobic upflow bed filter（AUBF）reactor.Process Biochemistry，40（12）：3769-3776）。
作為一種生態淨化技術，複合垂直流人工濕地技術（IVCW）（專利號：ZL00114693.9）以其低廉的投資運行成本、較高的N、P去除率、簡單的管理維護、較好的生態環境效益等諸多優勢廣泛套用於污水的深度處理或受污染水體的修復。其IVCW中下、上行流通道及植物根區創造了更為多樣的好氧、缺氧、厭氧環境，使其脫氮除磷的能力更具優勢。但是IVCW存在著占地面積過大、易受季節和溫度的影響、待處理污水濃度不宜過高等問題，使其單獨用作污水的二級處理頗受限制。
將SMBR與IVCW組合形成生物-生態組合型處理方式，充分發揮兩種技術的優勢，對提高污水淨化效果、降低處理成本將是一種很好的嘗試。肖恩榮，吳振斌等（“SMBR-IVCW系統處理高濃度綜合污水”，《環境科學學報》，2008，28（8）：1785-1792）在套用SMBR-IVCW串聯繫統處理高濃度綜合污水時得到較優的水力負荷組合條件為：SMBR為1000L/d，IVCW為375毫米/天；處理後的出水中COD、TP、NH3-N等指標可達地表水環境質量標準III類，TN<6毫克/升。儘管出水大部分指標可達直接回用標準，但是TN濃度仍然過高。對於進一步最佳化SMBR-IVCW系統操作條件，降低TN濃度，提高系統的脫氮除磷能力還可進行更深入研究。
發明內容
專利目的
《一種用於污水淨化和回用的生物生態組合的方法及裝置》的目的是在於提供了一種用於污水淨化和回用的生物生態組合的方法，該方法簡單易行，操作簡便，實現了污水的高效淨化、處理後污水的直接回用，有效降低了常規污水處理及回用的成本，成本低廉。
《一種用於污水淨化和回用的生物生態組合的方法及裝置》的另一個目的是在於提供了一種用於污水淨化和回用的生物生態組合裝置，該裝置將生物處理裝置和生態淨化裝置組合在一起，和預處理單元及回用單元一起形成一套完整的污水處理及回用系統裝置。該裝置通過閥門調節生物處理裝置和生態處理裝置的組合結構來針對性處理不同水質水量的污水，避免了常規污水處理後的中水直接排放，可回用作為沖廁、綠化用水，有效節約了水資源，降低了常規污水處理及回用成本。
技術方案
《一種用於污水淨化和回用的生物生態組合的方法及裝置》核心由一種污水生物處理方式和一種生態淨化方式組合而成。這種污水生物處理方式以一體式膜生物反應器（英文為：SubmergedMembraneBioreactor，縮寫為SMBR）為代表，生態淨化方式以複合垂直流人工濕地（英文為：IntegratedVertical-flowConstructedWetland，縮寫為IVCW）為代表。這兩者通過不同連線方式組合而成，形成SMBR-IVCW組合系統。為提高單個污水處理技術的處理效果，採用生物-生態組合工藝模式，相互取長補短，來達到工藝最佳化配置，降低同等污水的處理成本。
其中，SMBR單元為一立方體生物反應器，其規模為：長×寬×高＝800×400×1400（毫米×毫米×毫米），有效容積為0.320立方米。反應器主體採用有機玻璃材料製作。反應器正中部懸掛膜組件，膜組件為聚偏氟乙烯材料的中空纖維簾式膜，其外形尺寸為長×寬＝300×420（毫米×毫米）。膜組件距反應器底端400毫米；垂直放置，縱向排列，其上、下端通過ABS管連線到出水管並固定於反應器內壁。膜組件上下端垂直距離為400毫米（小於膜組件自然懸垂長度，可保證膜絲的鬆弛狀態，利於膜絲自由擺動）。膜組件由四片膜構成，單片膜面積為4平方米，膜孔徑為0.2微米，內徑為0.6毫米，外徑為1.0毫米，膜截留分子量為500ku，膜片間隔50毫米，兩端集水管用ABS管連線至抽吸泵進口。膜組件正下方設定穿孔曝氣管，管下方開孔，孔徑5毫米，距反應器底端180毫米。反應器中設定PVC擋板，兩片擋板分別等距位於膜組件的兩側，高700毫米，距反應器底端250毫米。反應器中填充活性污泥（取自常規二級污水處理廠回流污泥）。
IVCW單元由下行流池和上行流池構成：兩池均為1米×1米的方形水泥池，均填入直徑0.5～2毫米的細河砂，下行池砂層深550毫米，上行流池砂層深450毫米，中間設定隔牆，底部連通；上行流池砂層中設定“H”型集水管，兩池底部設有“H”型排空管。下行流池和上行流池內分別栽種美人蕉和菖蒲。
一種用於污水淨化和回用的生物生態組合方法，其步驟是：
A、首先，待處理的污水經過格柵/調節池A（如污水濃度或水量變化較大或者pH值在5～9範圍之外時最好設定調節池）；可將粗大顆粒的物質除去，污水的pH調節到6～9之間。
B、其次，將經過步驟A處理的污水泵入一體式膜生物反應器（SMBR）B中，在反應器內停留5～15小時，經過活性污泥降解，在泵抽吸下滲透過膜；經過一體式膜生物反應器（SMBR）B後得到的污水COD、氨氮、總磷、總氮等指標可達到一級排放A標準（GB18918-2002），COD、氨氮指標甚至可達地表水環境質量標準V～IV類標準（GB3838-2002）。
C、接著，經過步驟B處理的污水流入貯水池C；
D、然後，經過步驟C的污水分次進入複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元中的進水配水管，依次經過複合垂直流人工濕地（IVCW）D的下行流池、上行流池，最終從上行流池出水集水管排出，得到可回用的出水。
一體式膜生物反應器（SMBR）B單元採用連續和間歇結合的進水方式：待反應器內水位升至最高水位控制線（反應器高1200毫米處），關閉進水閥，等水位自然下降至擋板下150毫米後，開啟進水閥，水位又緩慢上升至最高水位線，再次關閉水閥。2次關閉水閥的時間間隔約2～4小時（依據出水水量而變化），每天運行3個周期，其餘時間為連續進水。SMBR單元維持在相對穩定的操作條件：活性污泥濃度為（10.0±0.5）克/升；底部採用間歇曝氣方式，曝氣2小時，停曝0.5小時，曝氣量為（6±0.5）立方米/小時；泵抽吸/暫停時間為4分鐘:1分鐘；上升流區與下降流區面積比為1.7:1，污泥停留時間為25～30天。IVCW單元採用間歇進水方式，每天分4次進水。整個一體式膜生物反應器（SMBR）B-複合垂直流人工濕地（IVCW）D系統的環境溫度在植物生長季節（以武漢地區為參照，每年4～11月）維持在25～35℃，在植物枯敗季節（每年12月～次年3月）維持在8～12℃。待處理污水設定為高、中、低三種不同的濃度，相應的主要水質指標見表1。
表1不同濃度污水主要水質指標
一種實現用於污水淨化和回用的生物生態組合方法的裝置結構如下（圖2）：裝置由四個子單元組成，分別為格柵/調節池A、一體式膜生物反應器（SMBR）B、貯水池C、複合垂直流人工濕地（IVCW）D。格柵/調節池A為一立方體水泥池，容積0.2立方米，分為容積相等的格柵單池和調節單池。格柵/調節池A的格柵單池側壁設定污水進水口2，連線待處理污水0的污水進水管道1，格柵單池上部設定細格柵3，格柵/調節池A的調節單池底部設定潛污泵4，潛污泵4出口通過管道與調節單池上側壁的格柵/調節池出水口5一側相連線。格柵/調節池出水口5另一側連線一體式膜生物反應器（SMBR）B的進水管道6，一體式膜生物反應器（SMBR）B的進水管道6上依次安裝格柵/調節池出水流量計7、格柵/調節池出水閥門8和一體式膜生物反應器（SMBR）B的進水閥門9。一體式膜生物反應器（SMBR）B為有效容積為320L的有機玻璃立方體，內部有活性污泥10。一體式膜生物反應器（SMBR）B的正中央懸掛聚偏氟乙烯中空纖維簾式膜組件11，該膜組件11由四片膜片12縱向平行排列、懸垂放置而成，膜片12之間間隔50毫米。膜組件11上下端垂直距離為400毫米，膜組件11的上、下集水管13通過ABS管連線到一體式膜生物反應器（SMBR）B的出水管20上，並通過反應器器壁上的卡槽固定於一體式膜生物反應器（SMBR）B的正中央（膜組件上端距離反應器頂端400毫米，膜組件下端距離反應器底部400毫米）。膜組件11的兩側等距設定兩片擋板14，高700毫米，距反應器底端250毫米，通過側壁卡槽固定於一體式膜生物反應器（SMBR）B中。膜組件11正下方距一體式膜生物反應器（SMBR）B的底端180毫米處設定穿孔曝氣管15，通過側壁卡槽固定，管下部60度斜開孔，孔徑5毫米。穿孔曝氣管15為活性污泥10提供必需的氧氣16，並沖刷膜表面以防止膜污染，穿孔曝氣管15一側通過軟管與曝氣泵17出口相連，中間依次連線進氣閥門18和氣體流量計19。一體式膜生物反應器（SMBR）B的出水管道20與貯水池C的進水口25相接，中間依次安裝一體式膜生物反應器（SMBR）B的出水閥門21、一體式膜生物反應器（SMBR）B的出水流量計22、抽吸泵23。貯水池C為0.3立方米的方形水泥池，貯水池出水口26與複合垂直流人工濕地（IVCW）D的進水管道34相接，中間設定貯水池出水流量計27和貯水池出水閥門28、複合垂直流人工濕地（IVCW）D的進水閥門35。貯水池出水閥門28與複合垂直流人工濕地（IVCW）D的進水閥門35之間的管道上連線貯水池出水旁路管道32，通過格柵/調節池旁路出水閥門33和一體式膜生物反應器（SMBR）B的進水管道6相連。貯水池出水旁路管道32上依次設定貯水池出水旁路閥門29、貯水池出水旁路液體流量計30、貯水池出水旁路管道泵31、通過格柵/調節池旁路出水閥門33。複合垂直流人工濕地（IVCW）D由隔牆分隔的下行流池36和上行流池37構成。上行流池37和下行流池36的底部連通形成水流通暢的連通層38，並設定“H”型排空管39。下行流池填入0-2毫米基質河砂40，砂層厚550毫米，砂層上種植濕地植物美人蕉41。上行流池也填入0-2毫米細河砂40，砂層厚450毫米，砂層上種植濕地植物菖蒲42。上行流池砂層表面埋設進水配水管43，該進水配水管43與複合垂直流人工濕地（IVCW）D的進水管34相接；下行流池砂層表面埋設“H”型出水收集管44，與複合垂直流人工濕地（IVCW）D的出水管道45相接。複合垂直流人工濕地（IVCW）D的出水管45與出水回用管道51連線，其間安裝出水回用泵50。出水回用管道51上連線複合垂直流人工濕地（IVCW）D的出水旁路管道47，複合垂直流人工濕地（IVCW）D的旁路管道47上依次安裝複合垂直流人工濕地（IVCW）D的出水旁路管道泵46、複合垂直流人工濕地（IVCW）D的出水旁路液體流量計48、複合垂直流人工濕地（IVCW）D的出水旁路閥門49，並通過複合垂直流人工濕地（IVCW）D的出水旁路閥門49與複合垂直流人工濕地（IVCW）D的進水管道34連線，形成閉路循環。在出水回用管道51上與貯水池出水閥門28間設定出水回用旁路管道53，該管道上依次設定出水回用旁路管道閥門54、出水回用旁路管道液體流量計55。整個裝置的電動PLC自控系統52設定10個控制點，分別為：一體式膜生物反應器（SMBR）B的進水閥門9、格柵/調節池旁路閥門33、一體式膜生物反應器（SMBR）中液位24高度、一體式膜生物反應器（SMBR）B的出水抽吸泵23的抽/停時間、一體式膜生物反應器（SMBR）B的曝氣泵17曝氣/停止時間、貯水池C的出水閥門28、貯水池出水旁路管道32上的管道泵31、複合垂直流人工濕地（IVCW）D的進水閥門35、複合垂直流人工濕地D的出水旁路管道47上管道泵46、出水回用水泵50。電動PLC自控系統52實現各單元運行條件的獨立控制與統一協調，為出水回用、或回流進一步處理提供智慧型化管理。
改善效果
1、將一體式膜生物反應器（SMBR）B和IVCW這兩種污水處理技術有效結合，提高了單一技術處理的出水水質，可達到污水的直接回用，回用作為綠化灌溉、洗車、家庭沖廁、路面清洗、景觀娛樂、游泳池等的補水。
2、該SMBR-IVCW生物生態組合工藝可針對不同的進水濃度及水量要求選擇不同的組合形式，達到工藝的最佳化配置，有效地降低了同等污水處理及回用的成本，成本低廉。
3、該SMBR-IVCW生物生態組合工藝不僅適合集中式污水處理模式也適合分散式污水處理模式，兼具景觀綠化效果。尤適用於生活小區等人口集中，同時對綠化率有一定要求的地域。
4、生物-生態型組合淨化工藝更符合綠色、健康的環保理念。
5、該生物-生態型污水淨化和回用組合裝置可通過閥門調節生物處理裝置和生態處理裝置的組合結構，針對不同水質水量的污水，採取不同組合方式。
6、該生物-生態型污水淨化和回用組合裝置避免了常規污水處理後的中水直接排放，可直接回用作為沖廁、綠化用水，有效節約了水資源，降低了常規污水處理及回用成本。
7、該生物-生態型污水淨化和回用組合裝置對一體式膜生物反應器（SMBR）B單元採用間歇進水和間歇曝氣、間歇抽水等運行方式，對複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元採用間歇進水運行方式，有利於創造好氧、缺氧、厭氧的交替環境，提高系統脫氮除磷能力。
附圖說明
圖1為一種用於污水淨化和回用的生物生態組合方法的方框示意圖；
圖2為一種用於污水淨化和回用的生物生態組合裝置結構示意圖；
圖3為SMBR單元的水位控制操作單個循環周期示意圖；
圖4為SMBR-IVCW串聯組合方式示意圖，適合處理高、中濃度綜合污水；
圖5為SMBR-IVCW分流組合方式示意圖，適合處理低濃度、水量較穩定的綜合污水；
圖6為SMBR-IVCW並聯組合方式示意圖，適合處理梅雨或暴雨時節水量變化大的低濃度綜合污水；
其中圖1-6中各編號分別為：A-格柵/調節池，B-一體式膜生物反應器（SMBR），C-貯水池，D-複合垂直流人工濕地（IVCW），0-污水，1-污水進水管，2-格柵/調節池A進水口，3-細格柵，4-潛污泵，5-格柵/調節池出水口，6-一體式膜生物反應器（SMBR）進水管道，7-格柵/調節池出水流量計，8-格柵/調節池出水閥門，9-一體式膜生物反應器（SMBR）進水閥門，10-活性污泥，11-膜組件，12-膜片，13-上、下集水管，14-擋板，15-穿孔曝氣管，16-氧氣，17-曝氣泵，18-進氣閥門，19-氣體流量計，20-一體式膜生物反應器（SMBR）出水管道，21-一體式膜生物反應器（SMBR）出水閥門，22-一體式膜生物反應器（SMBR）出水流量計，23-抽吸泵，24-一體式膜生物反應器（SMBR）液位，25-貯水池進水口，26-貯水池出水口，27-貯水池出水流量計，28-貯水池出水閥門，29-貯水池出水旁路閥門，30-貯水池出水旁路液體流量計，31-貯水池出水旁路管道泵，31-貯水池出水旁路管道，33-格柵/調節池出水旁路閥門，34-複合垂直流人工濕地（IVCW）進水管道，35-複合垂直流人工濕地（IVCW）進水閥，36-下行流池，37-上行流池，38-連通層，39-放空管，40-基質河砂，41-美人蕉，42-菖蒲，43-進水配水管，44-出水集水管，45-複合垂直流人工濕地（IVCW）出水管道，46-複合垂直流人工濕地（IVCW）出水旁路管道泵，47-複合垂直流人工濕地（IVCW）出水旁路管道，48-複合垂直流人工濕地（IVCW）出水旁路液體流量計，49-複合垂直流人工濕地（IVCW）出水旁路閥門，50-出水回用水泵，51-出水回用管道，52-電動PLC自控系統，53-出水回用旁路管道，54-出水回用旁路管道閥門，55-出水回用旁路管道液體流量計，a-閥門，b-反應開始時，水位逐漸升至最高水位線，形成中間上升流、兩側下降流的環流，c-上升流區，d-下降流區，e-關閉進水閥，水位逐漸下降至擋板頂端，f-水位繼續下降至擋板下150毫米，形成中間好氧區和兩側的缺氧區，g-好氧區，h-缺氧區，i-開啟進水閥，水位逐步上升至擋板頂端，此過程中仍然形成中間好氧區和兩側的缺氧區，j-水位逐步上升至最高水位線，又形成中間上升流、兩側下降流的環流。
技術領域
《一種用於污水淨化和回用的生物生態組合的方法及裝置》屬於水處理技術領域，更具體涉及一種用於污水淨化和回用的生物生態組合的方法，同時還涉及一種污水淨化和回用的生物生態組合方法的裝置，適用於污水的處理與直接回用。
權利要求
1、一種用於污水淨化及回用的生物生態組合的方法，其步驟是：
①、待處理的污水經過格柵/調節池（A），污水濃度或水量變化或者pH值在5～9範圍之外時設定調節池；將顆粒的物質除去，污水的pH調節到6～9之間；
②、將經過步驟①處理的污水泵入一體式膜生物反應器（B）中，在一體式膜生物反應器（B）內停留5～15小時，經過活性污泥降解，在泵抽吸下滲透過膜；經過一體式膜生物反應器（B）後得到的污水COD、氨氮、總磷、總氮指標達到城鎮污水處理廠一級排放A標準～地表水環境質量IV類標準；
③、經過步驟②處理的污水流入貯水池（C）中；
④、經過步驟③的污水分次進入複合垂直流人工濕地（D）單元的進水配水管（40），依次經過複合垂直流人工濕地（D）的下行流池（36）、上行流池（37），從上行流池出水集水管（44）排出，得到可回用出水；
所述的一體式膜生物反應器（B）單元採用連續和間歇結合的進水方式：待反應器內水位升至水位控制線，關閉進水閥，等水位自然下降至擋板下150毫米後，開啟進水閥，水位又上升至最高水位線，再次關閉水閥，2次關閉水閥的時間間隔2～4小時，每天運行3個周期，其餘時間為連續進水，一體式膜生物反應器（B）單元在操作條件穩定：活性污泥濃度為7.0±0.5克/升，曝氣量為6±0.5立方米/小時，泵抽吸/暫停時間為4分鐘:1分鐘，上升流區與下降流區面積比為1.7:1，污泥停留時間為25～30天；
所述的複合垂直流人工濕地（D）單元採用間歇進水方式，每天分4次進水，整個一體式膜生物反應器（B）和複合垂直流人工濕地（D）系統的環境溫度在植物生長季節，溫度在25～35℃；在植物枯敗季節，溫度在8～12℃。
2、一種實現用於污水淨化和回用的生物生態組合方法的裝置，它包括格柵/調節池（A）、一體式膜生物反應器（B）、貯水池（C）、複合垂直流人工濕地（D），其特徵在於：污水進水管1與格柵/調節池（A）一側上壁進口（2）相連，格柵/調節池（A）上部安裝細格柵（3），格柵/調節池（A）底部安裝潛污泵（4），潛污泵（4）出口與貯水池出口（5）相連，貯水池出口（5）與一體式膜生物反應器（B）的進水管道（6）相連，進水管道（6）上依次安裝格柵/調節池（A）的出水流量計（7）、格柵/調節池（A）的出水閥門（8）和一體式膜生物反應器（B）的進水閥門（9），一體式膜生物反應器（B）內部有活性污泥（10），一體式膜生物反應器（B）正中央懸掛聚偏氟乙烯中空纖維簾式膜組件（11），膜組件（11）由四片膜片（12）縱向平行排列、懸垂放置而成，膜片（12）之間間隔50毫米，膜組件（11）上下端垂直距離為400毫米，膜組件（11）的上、下集水管（13）通過ABS管連線到一體式膜生物反應器（B）的出水管（20）上，並通過反應器器壁上的卡槽固定於一體式膜生物反應器（B）的正中央，膜組件（11）的兩側等距設定兩片擋板（14），高700毫米，距反應器底端250毫米，通過側壁卡槽固定於一體式膜生物反應器（B）中，膜組件（11）正下方距一體式膜生物反應器（B）底端180毫米處設定穿孔曝氣管（15），通過側壁卡槽固定，管下部60度斜開孔，穿孔曝氣管（15）一側通過軟管與曝氣泵（17）出口相連，中間依次連線進氣閥門（18）和氣體流量計（19），一體式膜生物反應器（B）的出水管道（20）與貯水池（C）的進水口（25）相接，中間依次安裝一體式膜生物反應器（B）的出水閥門（21）、出水流量計（22）、抽吸泵（23），貯水池（C）的出水口（26）與複合垂直流人工濕地（D）的進水管道（34）相接，中間設定貯水池（C）的出水流量計（27）和貯水池（C）出水閥門（28）、複合垂直流人工濕地（D）的進水閥門（35），貯水池（C）的出水閥門（28）與複合垂直流人工濕地（D）的進水閥門（35）之間的管道上連線貯水池（C）出水旁路管道（32），通過格柵/調節池（A）的旁路出水閥門（33）和一體式膜生物反應器（B）的進水管道（6）相連，貯水池（C）的出水旁路管道（32）上依次設定貯水池（C）的出水旁路閥門（29）、貯水池（C）的出水旁路液體流量計（30）、貯水池（C）的出水旁路管道泵（31），並通過格柵/調節池（A）旁路出水閥門（33）連線。
3、根據權利要求2所述的一種用於污水淨化的生物生態組合方法的裝置，其特徵在於：所述的複合垂直流人工濕地（D）由隔牆分隔的下行流池（36）和上行流池（37）構成，上行流池（37）和下行流池（36）的底部連通形成水流通暢的連通層（38），並設定H型排空管（39）。
4、根據權利要求3所述的一種用於污水淨化的生物生態組合方法的裝置，其特徵在於：所述的下行流池（36）填入0-2毫米基質河砂（40），砂層厚550毫米，砂層上種植濕地植物美人蕉（41），上行流池（37）填入0-2毫米基質河砂（40），砂層厚450毫米，砂層上種植濕地植物菖蒲（42），上行流池（37）砂層表面埋設進水配水管（43），該進水配水管（43）與複合垂直流人工濕地（D）的進水管（34）相接；下行流池（36）砂層表面埋設H型出水收集管（44），與複合垂直流人工濕地（D）的出水管道（45）相接。
5、根據權利要求2所述的一種用於污水淨化的生物生態組合方法的裝置，其特徵在於：所述的複合垂直流人工濕地（D）的出水管（45）與出水回用管道（51）連線，其間安裝出水回用泵（50），出水回用管道（45）上連線複合垂直流人工濕地（D）的出水旁路管道（47），複合垂直流人工濕地（D）的旁路管道（47）上依次安裝複合垂直流人工濕地（D）的出水旁路管道泵（46）、複合垂直流人工濕地（D）的出水旁路液體流量計（48）、複合垂直流人工濕地（D）的出水旁路閥門（49），並通過複合垂直流人工濕地（D）的出水旁路閥門（49）與複合垂直流人工濕地（D）的進水管道（34）連線。
6、根據權利要求2所述的一種用於污水淨化的生物生態組合方法的裝置，其特徵在於：所述的出水回用管道（51）上與貯水池出水閥門（28）間設定出水回用旁路管道（53），該管道上依次安裝出水回用旁路管道閥門（54）、出水回用旁路管道液體流量計（55），電動PLC自控系統（52）10個控制點，分別為一體式膜生物反應器（B）的進水閥門（9）、格柵/調節池（A）的旁路閥門（33）、一體式膜生物反應器（B）中液位（24）、一體式膜生物反應器（B）的出水抽吸泵（23）、一體式膜生物反應器（B）的曝氣泵（17）、貯水池（C）的出水閥門（28）、貯水池（C）的出水旁路管道泵（31）、複合垂直流人工濕地（D）的進水閥門（35）、複合垂直流人工濕地（D）的出水旁路管道泵（46）、出水回用水泵（50）。
實施方式
- 實施例1 （如圖1-4所示）
採用該種生物生態污水淨化和回用組合的方法處理高濃度污水（主要水質指標見表1），其步驟是：
（1）待處理的污水0由污水進水管道1進入格柵/調節池A中。
（2）開啟格柵/調節池A的出水閥門8，開啟一體式膜生物反應器（SMBR）B的進水閥門9，關閉格柵/調節池A的出水旁路閥門33，使格柵/調節池A中出水進入一體式膜生物反應器（SMBR）B單元中。保持一體式膜生物反應器（SMBR）B單元的基本操作條件為：活性污泥濃度為10.0±0.5克/升，曝氣量為6±0.5立方米/小時，曝氣/停曝時間為2小時:0.5小時，泵抽吸/暫停時間為4分鐘:1分鐘，上升流區與下降流區面積比為1.7:1，污泥停留時間為25～30天。要求出水主要指標COD、TP、TN、NH3均達到一級A排放標準。
（3）開啟一體式膜生物反應器（SMBR）B的出水閥門21，使一體式膜生物反應器（SMBR）B中出水沿貯水池C的進水口25進入貯水池C中。開啟貯水池C的出水閥門28，開啟複合垂直流人工濕地（IVCW）D的進水閥門35，關閉貯水池C的出水旁路閥門29，使貯水池出水進入複合垂直流人工濕地（IVCW）D中。保持複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元的基本操作條件為：每天分4次進水，兩次進水時間間隔5～6小時。
（4）維持一體式膜生物反應器（SMBR）B、複合垂直流人工濕地（IVCW）D兩單元的環境溫度在植物生長季節為25～35℃，植物非生長季節為8～12℃。要求複合垂直流人工濕地（IVCW）D處理後的出水COD、TP、NH3、TN均達到地表水環境質量標準V類以上。
（5）關閉與複合垂直流人工濕地（IVCW）D的出水旁路管道連線的閥門49，使複合垂直流人工濕地（IVCW）D的出水全部經出水回用水泵50沿出水回用管道51送至各回用點。
（6）以上操作步驟形成了一體式膜生物反應器（SMBR）B-複合垂直流人工濕地（IVCW）D串聯組合模式：即所處理的污水由一體式膜生物反應器（SMBR）B單元處理後全部進入複合垂直流人工濕地（IVCW）D中。
（7）當一體式膜生物反應器（SMBR）B單元出水未能達到指定出水要求時，則開啟貯水池出水旁路閥門29和格柵/調節池出水旁路閥門33，未達到出水要求的部分污水則返回一體式膜生物反應器（SMBR）B中繼續處理。同樣，當複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元出水未能達到回用水質標準時，開啟複合垂直流人工濕地（IVCW）D的出水旁路閥門49，返回複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元中繼續處理。
污水經過上述A-B-C-D組合系統的詳細過程是（如圖2）：污水0經污水進水管進入格柵/調節池A中，經細格柵3除去粗大顆粒物後由潛污泵4泵入一體式膜生物反應器（SMBR）B的進水管道6中。進入一體式膜生物反應器（SMBR）B中的污水在活性污泥10的作用下降解，並在抽吸泵作用下滲透過膜組件，進入一體式膜生物反應器（SMBR）B的出水管道。曝氣泵16通過膜組件11正下方的穿孔曝氣管15充氧氣16，為活性污泥提供必要的氧氣16，同時沖刷膜表面，有效防止膜表面污泥的沉積。氣體流量由進氣閥門18控制，氣體流量計19計量。膜組件11兩側的擋板14將整個反應器分成了包含膜組件11的內側區和不包含膜組件11的外側區。一體式膜生物反應器（SMBR）B的出水閥21和液體流量計22分別控制和計量一體式膜生物反應器（SMBR）B的出水量。經過一體式膜生物反應器（SMBR）B單元處理後的污水由貯水池C的進水口25進入貯水池C中，並由貯水池C的出水口26經複合垂直流人工濕地（IVCW）D的進水管道34進入複合垂直流人工濕地（IVCW）D中。貯水池出水流量計27，貯水池出水閥門28、複合垂直流人工濕地（IVCW）D的進水閥門35測量和控制分次進入複合垂直流人工濕地（IVCW）中的水量。進入複合垂直流人工濕地（IVCW）中的污水經進水配水管43均勻分散並滲透過下行流池36中的基質砂層40，並在重力作用下自流過底部連通層38進入上行流池37中，繼續滲透過基質砂層40由出水集水管44排入複合垂直流人工濕地（IVCW）D的出水管道45中，得到處理後的回用水。該回用水經出水回用水泵50泵入出水回用管道51中，送至各回用點。當一體式膜生物反應器（SMBR）B單元出水未能達到指定出水要求時，則開啟貯水池出水旁路閥門29和格柵/調節池出水旁路閥門33，未達到出水要求的部分污水則返回一體式膜生物反應器（SMBR）B中繼續處理。同樣，當複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元出水未能達到回用水質標準時，開啟與複合垂直流人工濕地（IVCW）D的出水旁路閥門49，返回複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元中繼續處理。
實驗結果表明：
1）在植物生長季節，當一體式膜生物反應器（SMBR）B單元的水力負荷控制為0.250立方米/平方米·天，複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元的水力負荷為0.375立方米/平方米·天；出水主要指標COD、TP、NH3-N可穩定在地表水III類以內，TN達到地表水V類。
2）在植物非生長季節，當一體式膜生物反應器（SMBR）B、複合垂直流人工濕地（IVCW）D兩單元的水力負荷均控制為0.250立方米/平方米·天時，出水主要指標COD、TP、NH3-N可穩定在地表水III類以內，TN≤3毫克/升。
3）一體式膜生物反應器（SMBR）B單元膜面積與複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元占地面積最佳比例在植物生長季節為1.5:1，在植物非生長季節為1:1。
4）在此組合模式下，一體式膜生物反應器（SMBR）B作為二級處理單元以降解有機物、硝化脫氨為主，可將出水降至一級A排放標準；複合垂直流人工濕地（IVCW）D作為深度處理單元，以脫硝除磷為主，進一步將出水水質提高到地表水III～V類。
5）在此組合模式下，該生物-生態型污水淨化和回用系統（按照發明內容中一體式膜生物反應器（SMBR）B、複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元的尺寸大小）可處理污水量為1噸/天。
- 實施例2 （如圖1-圖4所示）
採用該種生物生態污水淨化和回用組合的方法處理中濃度污水（主要水質指標見表1），其步驟與實施例1相同。
實驗結果表明：
1）在植物生長季節，控制一體式膜生物反應器（SMBR）B單元的水力負荷為0.250立方米/平方米·天，複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元的水力負荷為0.500立方米/平方米·天；出水主要指標COD、TP、NH3-N可穩定在地表水III類以內，TN達IV類；
2）在植物非生長季節，一體式膜生物反應器（SMBR）B、複合垂直流人工濕地（IVCW）D兩單元的水力負荷分別控制為0.250立方米/平方米·天，0.375立方米/平方米·天時，出水主要指標COD、TP、NH3-N可穩定在地表水III類以內，TN達V類。
3）一體式膜生物反應器（SMBR）B單元膜面積與複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元占地面積最佳比例在植物生長季節為2:1，在植物非生長季節為1.5:1。
4）在此組合模式下，該生物-生態型污水淨化及回用系統（按照發明內容中一體式膜生物反應器（SMBR）B、複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元的尺寸大小）可處理污水量為1噸/天。
- 實施例3 （如圖5所示）
採用該種生物生態污水淨化和回用組合的方法處理低濃度污水（主要水質指標見表1），其步驟是：
（1）待處理的污水0由污水進水管道1進入格柵/調節池A中。
（2）開啟格柵/調節池出水閥門8，開啟一體式膜生物反應器（SMBR）進水閥門9，關閉格柵/調節池出水旁路閥門33，使格柵/調節池A中出全部進入一體式膜生物反應器（SMBR）B單元中。保持一體式膜生物反應器（SMBR）B單元的基本操作條件為：活性污泥濃度為10.0±0.5克/升，曝氣量為6±0.5立方米/小時，曝氣/停曝時間為2小時：0.5小時，泵抽吸/暫停時間為4分鐘:1分鐘，上升流區與下降流區面積比為1.7:1，污泥停留時間為25～30天。出水主要指標COD、TP、TN、NH3均達到一級A排放標準。
（3）開啟一體式膜生物反應器（SMBR）出水閥門21，使一體式膜生物反應器（SMBR）B中出水沿貯水池進水口25進入貯水池C中。
（4）開啟貯水池出水閥門28，開啟複合垂直流人工濕地（IVCW）進水閥門35，關閉貯水池出水旁路閥門29，開啟複合垂直流人工濕地（IVCW）出水旁路閥門49，使貯水池出水一部分進入複合垂直流人工濕地（IVCW）D中，另一部分直接流入回用管道51中。保持複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元的基本操作條件為：每天分4次進水，兩次進水時間間隔5～6小時。
（5）維持一體式膜生物反應器（SMBR）B、複合垂直流人工濕地（IVCW）D兩單元的環境溫度在植物生長季節為25～35℃，植物非生長季節為8～12℃。複合垂直流人工濕地（IVCW）D處理後的出水COD、TP、NH3、TN均達到地表水環境質量標準V類。
（6）複合垂直流人工濕地（IVCW）D出水經出水回用水泵50沿出水回用管道51送至各回用點。
（7）以上操作步驟形成了一體式膜生物反應器（SMBR）B-複合垂直流人工濕地（IVCW）D分流組合模式：即所處理的污水由一體式膜生物反應器（SMBR）B單元處理後一部分進入複合垂直流人工濕地（IVCW）D中，另一部分直接流入回用管道51。
（8）當一體式膜生物反應器（SMBR）B單元出水未能達到指定出水要求時，則開啟貯水池出水旁路閥門29和格柵/調節池出水旁路閥門33，未達到出水要求的部分污水則返回一體式膜生物反應器（SMBR）B中繼續處理。
實驗結果表明：
1）在植物生長季節，控制一體式膜生物反應器（SMBR）B單元的水力負荷為0.375立方米/平方米·天，複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元的水力負荷為0.500立方米/平方米·天；出水主要指標COD、TP、NH3-N、TN可穩定在地表水III類以內；
2）在植物非生長季節，一體式膜生物反應器（SMBR）B、複合垂直流人工濕地（IVCW）D兩單元的水力負荷分別控制為0.250立方米/平方米·天，0.500立方米/平方米·天時，出水主要指標COD、TP、NH3-N可穩定在地表水III類以內，TN達IV類。
3）一體式膜生物反應器（SMBR）B單元膜面積與複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元占地面積最佳比例在植物生長季節控制為1.3:1，在植物非生長季節為2:1。
4）在此種組合模式下，複合垂直流人工濕地（IVCW）D仍作為深度處理單元，而一體式膜生物反應器（SMBR）B單元同時作為二級和深度處理單元。
5）在此組合模式下，該生物-生態型污水淨化及回用系統（按照發明內容中一體式膜生物反應器（SMBR）B、IVCW單元的尺寸大小）可處理污水量為1.5噸/天，其中一體式膜生物反應器（SMBR）B單元可承擔全部的污水量1.5噸/天，而複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元最多可分擔1噸/天的處理量，另0.5噸/天的污水經由一體式膜生物反應器（SMBR）B單元達標後可直接回用。
- 實施例4 （如圖6所示）
採用該種生物生態污水淨化和回用組合的方法處理低濃度污水（主要水質指標見表1），而且短期內處理水量較大時，尤其在梅雨時節或暴雨時節，其步驟是：
（1）待處理的污水0由污水進水管道1進入格柵/調節池A中。
（2）開啟格柵/調節池出水閥門8，開啟一體式膜生物反應器（SMBR）B的進水閥門9，開啟格柵/調節池A的出水旁路閥門33，開啟體式膜生物反應器（SMBR）B的出水旁路閥門29，開啟貯水池C的出水閥門28、開啟複合垂直流人工濕地（IVCW）D的進水閥門35、開啟回用管道旁路閥門55。使整個系統形成一體式膜生物反應器（SMBR）B-複合垂直流人工濕地（IVCW）D並聯組合模式：即所處理的污水一部分經一體式膜生物反應器（SMBR）B單元處理後流入回用管道51中；另一部分直接進入複合垂直流人工濕地（IVCW）D中處理後流入回用管道51中。
（3）保持一體式膜生物反應器（SMBR）B單元的基本操作條件為：活性污泥濃度為10.0±0.5克/升，曝氣量為6±0.5立方米/小時，曝氣/停曝時間為2小時:0.5小時，泵抽吸/暫停時間為4分鐘:1分鐘，上升流區與下降流區面積比為1.7:1，污泥停留時間為25～30天。
（4）保持複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元的基本操作條件為：每天分4次進水，兩次進水時間間隔5～6小時。
（5）維持一體式膜生物反應器（SMBR）B、複合垂直流人工濕地（IVCW）D兩單元的環境溫度在植物生長季節為25～35℃，植物非生長季節為8～12℃。
實驗結果表明：
1）在梅雨或暴雨時節，當一體式膜生物反應器（SMBR）B單元的水力負荷控制為0.375立方米/平方米·天，複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元的水力負荷為0.500立方米/平方米·天；出水主要指標COD、TP、NH3-N、TN可穩定在地表水III類以內。
2）一體式膜生物反應器（SMBR）B單元膜面積與複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元占地面積最佳比例為2:1。
3）在此組合模式下，一體式膜生物反應器（SMBR）B和複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元均作為二級（或深度）處理單元。
4）在此組合模式下，該生物-生態型污水淨化和回用系統（按照發明內容中一體式膜生物反應器（SMBR）B、複合垂直流人工濕地（IVCW）D單元的尺寸大小）可處理污水量為2.5噸/天，其中一體式膜生物反應器（SMBR）B單元可分擔污水量1.5噸/天，而複合垂直流人工濕地（IVCW）單元可分擔1噸/天的處理量。
榮譽表彰
2016年12月7日，《一種用於污水淨化和回用的生物生態組合的方法及裝置》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
