本发明涉及一种无动力多级旋流充氧a/o交替串联组合生物滤池处理系统及方法，属于环境工程污水处理技术领域，具体属于山地生活污水处理领域。
背景技术：
我国是一个多山的国家，山地、丘陵、高原地区占我国国土总面积的66％。山区虽然人口密度小但污水直接排放的危害非常大，因为大部分山区都处在径流上游位置。山区生活污水收集和处理困难主要有：①山区地势起伏大，污水收集管道铺设困难，污水收集难度大；②山区污水处理厂选址困难，基建费用升高；③山地村镇多位于经济不发达地区，经济基础薄弱，专业人员匮乏。充分利用山区高位势能开发简单经济适用的分散污水处理技术具有积极的现实意义。
中国专利申请zl201610596482.0，公开日2016年10月26日，公开了一种多级管式旋流充氧生物滤池污水处理系统及处理方法，包括依次连接的厌氧渗滤池、旋流充氧管、生物滤池和竖流沉淀池构成，其中渗滤池内装填袋装颗粒滤料，通过厌氧渗滤有效去污水中的悬浮物，旋流充氧管由过渡段、充氧段和配水段组成，对污水进行旋流充氧，生物滤池内装填颗粒填料，利用填料附着微生物在好氧和兼氧条件下降解、去除碳、氮、磷等污染物，竖流沉淀池根据需要实现化学除磷。此发明建设费用低、无须外部动力提升、运行费用极低，但是多级生物滤池内污水流向单一，长期运行后堵塞风险较大；抗冲击负荷能力差，高峰水量时影响出水水质。针对相关问题的技术升级势在必行。
技术实现要素：
针对上述专利技术多级管式旋流充氧生物滤池系统采用淹没式上向流运行方式易堵塞、旋流充氧过程时间较短、氧传质量不足、难以保障出水长期稳定达标的问题，提供一种无动力多级旋流充氧a/o交替串联组合生物滤池处理系统及其处理山地生活污水的方法。
本发明的技术方案如下：
一种无动力多级旋流充氧a/o交替串联组合生物滤池处理系统，，所述系统包括厌氧渗滤调节池和多级生物滤池处理单元，处理单元分为n级，n≥4，可根据水质要求灵活布置。通过调节阀门启闭使生物滤池在“底部进水+顶部出水”的“淹没”式(缺氧)运行和“顶部进水+底部出水”的“滴滤”式(好氧)运行两种模式间切换，从而建立多级a/o或多级o/a硝化反硝化处理系统(建立“a-o-a-o……”式或“o-a-o-a……”式多级生物滤池处理单元)，有效解决生物滤池堵塞问题，保障处理系统长期稳定达标运行。
厌氧渗滤调节池位于处理系统最高处的起始点，利用池内竖向布置过滤层进行厌氧渗滤，过滤层装填可更换的大骨料过滤组件；每级生物滤池处理单元沿地势坡度逐级布置，每级生物滤池处理单元包括1套旋流充氧管道系统和1套包含集水箱、配水箱、生物滤池和竖流沉淀池的生化处理模块，其中旋流充氧管道系统同“一种无动力管式旋流充氧设施”专利(专利号：201820421246x)；集水箱内部装填可更换的除磷填料，布置在沉淀池顶部；配水箱布置在生物滤池顶部；集水箱和配水箱之间管道连接，生物滤池和沉淀池之间管道连接。
优选地，所述生化处理模块包括两路进水管道系统和两路出水管道系统，进水管道系统均由进水三通阀控制管路的闭合，仅使其中一路进水管路畅通；出水管道系统由2个单通阀分别控制出水管路的通畅：
其中一路所述进水管路直接连接集水箱的进水口，通过集水箱进入配水箱，由上向下通过生物滤池，对应连接生物滤池底部出水管路，该出水管路设有第一单通阀；
另一路所述进水管路直接连接生物滤池的底部进水口，由下向上通过生物滤池后并进入竖流沉淀池，对应连接竖流沉淀池上部出水管路，该出水管路设有第二单通阀；
通过控制进水三通阀的方向和第一单通阀或第二单通阀的开闭，从而调整进出水管路通闭，进而实现所述“底部进水+顶部出水”的“淹没”a式缺氧运行或所述“顶部进水+底部出水”的“滴滤”o式好氧运行状态。
优选地，所述集水箱和配水箱通过管道连接，在滴滤模式下的污水流经方向：污水流经方向为先进入集水箱，然后再进入配水箱；利用集水箱和配水箱的进水管管径大于出水管管径的差异设计，使集水箱和配水箱具备对高峰水量的调蓄作用。
优选地，所述配水箱的上部设有恒定流配水管；配水箱的底部设有明渠三角堰，均匀承接恒定流配水管的出水。所述配水箱采用“恒定流孔口配水+明渠三角堰配水”的两级小阻力配水方式，实现在无动力配水要求情况下的恒定均匀配水。
优选地，所述生物滤池选用敞口模式，自下而上分为集水层、承托层、填料层和出水层；集水层处设置1处进水口和1处出水口；出水层处设置1处出水口，连接沉淀池进水口；承托层采用10-30mm粒径碎石级配，厚度150mm，底部采用穿孔滤板，孔径14mm；填料层采用1-2mm粒径轻质火山岩颗粒，真密度1.05g/cm3，填料层厚度1.0m。
污水首先进入厌氧渗滤调节池截留漂浮和悬浮杂质，从调节池高位排出按高低顺序依次进入各级生物滤池处理系统。
无动力多级旋流充氧a/o交替串联组合生物滤池处理方法，包括：
(1)构建所述的无动力多级旋流充氧a/o交替串联组合生物滤池处理系统，并建立“a-o-a-o……”式多级生物滤池处理单元；
(2)污水进入厌氧渗滤调节池出水，经旋流充氧反应器复氧后，进入第一级a段生物滤池处理单元的生物滤池底部，并以由下向上的流向穿过“淹没”式缺氧生物滤池，后进入竖流沉淀池，经固液分离去除固体；
(3)竖流沉淀池的出水再经第二级o段生物滤池处理单元的旋流充氧反应器复氧后，进入第二级o段生物滤池处理单元的集水箱，从集水箱上部出水进入配水箱，再经配水箱进入下方的生物滤池，并以由上向下的流向穿过“滴滤”式好氧生物滤池；生物滤池出水进入第三级a段生物滤池处理单元；
(4)重复步骤(2)和步骤(3)，使得处理后的山地生活污水达标。
进一步的，所述处理方法长久运行后，所述“a-o-a-o……”式多级生物滤池处理单元自动开启反冲洗模式，即利用各级a段生物滤池处理单元中的竖流沉淀池的存水对其下一级o段生物滤池处理单元的生物滤池进行反冲洗，反冲洗的水流以由下向上的流向穿过该生物滤池，反冲洗的出水再进入此o段生物滤池处理单元的竖流沉淀池进行固液分离，当各级a段生物滤池处理单元中的竖流沉淀池存水完全释放即完成反冲洗过程。
进一步的，所述反冲洗结束后，
(1)所述系统进行模式切换，建立“o-a-o-a……”式多级生物滤池处理单元；
(2)污水进入厌氧渗滤调节池出水，经旋流充氧反应器复氧后，进入第一级o段生物滤池处理单元的集水箱，从集水箱上部出水进入配水箱，再经配水箱进入下方的生物滤池，并以由上向下的流向穿过“滴滤”式好氧生物滤池；
(3)生物滤池出水再经第二级a段生物滤池处理单元的旋流充氧反应器复氧后，进入第二级a段生物滤池处理单元的生物滤池的底部，并以由下向上的流向穿过“淹没”式缺氧生物滤池，进入竖流沉淀池，经固液分离去除固体，竖流沉淀池出水进入第三级o段生物滤池处理单元；
(4)重复步骤(2)和步骤(3)，使得处理后的山地生活污水达标。
进一步的，所述处理方法长久运行后，所述“o-a-o-a……”式多级生物滤池处理单元自动开启反冲洗模式：反冲洗第一级o段生物滤池处理单元的生物滤池的水来源于厌氧渗滤调节池；反冲洗水自厌氧渗滤调节池经旋流充氧反应器复氧后，进入第一级o段生物滤池进行反冲洗，反冲洗水流以由下向上的流向穿过该生物滤池，反冲洗出水进入此o段生物滤池处理单元的竖流沉淀池进行固液分离；除上述所述第一级o段以外的各奇数级o段生物滤池处理单元的生物滤池的反冲洗水来源于各自上一级a段生物滤池处理单元中的竖流沉淀池，其余反冲洗过程同第一级o段生物滤池处理单元的生物滤池反冲洗过程。
具体的，初始运行状态时，厌氧渗滤调节池出水经旋流充氧管道系统复氧后，由电动三通阀控制直接进入生物滤池底部，以上向流形式通过形成淹没式缺氧生物滤池即a段，a段从上部出水进入竖流沉淀池，经固液分离作用去除带出的生物固体物质后从上部排出；竖流沉淀池出水再进入下一级单元旋流充氧管道系统复氧，再由三通阀控制进入集水箱，从集水箱上部出水再进入配水箱，利用配水箱二级重力均匀配水系统(专利号：2018204212493)，将污水均匀分配到生物滤池顶部表面，以下向流形式通过形成滴滤好氧生物滤池即o段，o段从滤池下部出水进入下一级单元旋流充氧管道系统，以此类推，最终出水达标排放到环境中。
系统运行48-96h后，多级a/o组合处理模式自动切换到反冲洗模式，即利用a段沉淀池存水对o段生物滤池进行反冲洗，反冲洗出水再进入此o段竖流沉淀进行固液分离，当a段沉淀池存水完全释放即完成反冲洗过程。控制o段进水三通阀，将o段生物滤池切换成a段上向流淹没式生物滤池，同时将a段切换成o段下向流滴滤池，系统进入下一个多级o/a组合处理模式。即厌氧渗滤调节池出水经旋流充氧管道系统复氧后，由电动三通阀控制进入o段沉淀池集水箱，然后从集水箱上部出水进入配水箱均匀配水，以下向流形式通过形成滴滤好氧生物滤池，出水进入下一级a段旋流充氧管道系统复氧，再由三通阀控制直接进入生物滤池底部，以上向流形式通过形成淹没式缺氧生物滤池，出水从上部进入竖流沉淀池沉淀后进入下一级处理单元旋流充氧管道系统。以此类推，最终出水达标排放到环境中。
运行48-96h后，多级o/a组合处理模式结束，系统进入反冲洗模式。此时，冲洗第一级o段生物滤池的水来源于厌氧渗滤调节池。反冲洗水自调节池底部出水单通阀流经旋流充氧管道系统复氧后，进入第一级o段生物滤池进行反冲洗，反冲洗出水进入竖流沉淀池沉淀。第三级o段生物滤池反冲洗水来源于上一级a段竖流沉淀池，其余流程同上，第四级a段竖流沉淀池中污水直接排放。反冲洗结束后，切换为多级a/o组合处理模式，如此循环往复。
或者，所述系统一开始构建并建立的是“o-a-o-a……”式多级生物滤池处理单元完成处理过程，当长久处理运行后进行该处理单元的反冲洗结束后，如需继续进行污水处理，则进行系统模式切换，建立“a-o-a-o……”式多级生物滤池处理单元完成处理过程，当长久运行后进行该处理单元的反冲洗。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)多级生物滤池按照a/o交替串联组合方式运行，可充分利用进水碳源提高系统对c、n、p等污染物的处理效率；
(2)串联组合多级生物滤池定期对o段进行反冲洗，然后o段和a段互换，不仅可以提高生物膜活性，而且解决固定流向生物滤池生物膜过度增殖造成的生物堵塞问题；
(3)利用旋流充氧和好氧滴滤池自然复氧方式，不消耗电动保障氧的供给；
(4)利用“集水箱+配水箱”串联组合集成“恒定流孔口配水+明渠三角堰配水”两级重力均匀配水技术，有效地削减高峰水量，实现变流量均匀配水；
(5)充分利用山岳地形高差势能，获得充氧和均匀配水的能量；结合小功率太阳能光伏供电技术，实现工艺系统自动控制，再配合物联网远程监控技术，可实现区域化远程运维管理。
附图说明
图1为厌氧渗滤调节池的内部结构示意图；
图2为旋流充氧反应器的内部结构示意图；
图3为生化处理模块结构示意图；
图4为生物滤池淹没式运行示意图；
图5为生物滤池滴滤式运行示意图；
图6为a/o模式后的生物滤池逆向分批反冲洗运行示意图；
图7为本发明无动力多级旋流充氧a/o交替串联生物滤池处理系统的布置图；
其中，1、厌氧渗滤调节池；2、调节池进水管；3、渗滤层；4、调节池出水管；5、调节池出水单通阀；6、旋流充氧反应器；7、进气管；8、出气管ⅰ；9、进水三通阀；10、竖流沉淀池；11、沉淀池出水单通阀；12、沉淀池出水管；13、沉淀池进水管；14、集水箱；15、配水箱进水管；16、配水箱；17、恒定流配水管；18、明渠三角堰；19、生物滤池；20、填料层；21、承托层；22、生物滤池出水单通阀；23、沉淀池中心进水管；24、生物滤池集水箱；25、除磷填料。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
构建一种无动力多级旋流充氧a/o交替串联生物滤池处理系统，包括厌氧渗滤调节池1和多级生物滤池处理单元(级数n≥4)，可根据水质要求灵活布置。本实施例的无动力多级旋流充氧a/o交替串联生物滤池处理系统通过调节阀门启闭使生物滤池处理单元在“底部进水+顶部出水”的“淹没”式(缺氧)运行和“顶部进水+底部出水”的“滴滤”式(好氧)运行两种模式间切换，从而建立多级a/o或多级o/a硝化反硝化处理系统，有效解决生物滤池堵塞问题，保障处理系统长期稳定达标运行。
如图7所示，本实施例的无动力多级旋流充氧a/o交替串联生物滤池处理系统包括1级厌氧渗滤调节池1和4级生物滤池处理单元。每级生物滤池处理单元包括1套旋流充氧反应器6和1套包含集水箱14、配水箱16、生物滤池19和竖流沉淀池10的生化处理模块。
其中，如图1所示，厌氧渗滤调节池1位于生物滤池处理系统的最高处的起始点，利用池内竖向布置过滤层(渗滤层3)进行厌氧渗滤，过滤层(渗滤层3)装填可更换的大骨料过滤组件。生物滤池处理单元沿地势坡度逐级布置。其中如图2所示，旋流充氧反应器6同“一种无动力管式旋流充氧设施”专利(参考专利号：zl201820421246x)。其中，生化处理模块中：集水箱14内部装填可更换的除磷填料，布置在竖流沉淀池10顶部，配水箱16布置在生物滤池19顶部；集水箱14和配水箱16之间管道连接，生物滤池19和竖流沉淀池10之间管道连接。
优选地，集水箱14和配水箱16通过管道连接，在滴滤模式下，污水流经方向为先进入集水箱14，然后再进入配水箱16；利用集水箱14和配水箱16的进水管管径大于出水管管径的差异设计，使集水箱14和配水箱16具备对高峰水量的调蓄作用。
优选地，配水箱16采用“恒定流孔口配水+明渠三角堰配水”的两级小阻力配水方式(参考专利号：zl2018204212493)，实现在无动力配水要求情况下的恒定均匀配水。
优选地，生物滤池19选用敞口模式，自下而上分为集水层、承托层21、填料层20和出水层；集水层处设置1处进水口和1处出水口；出水层处设置1处出水口，连接竖流沉淀池10的进水口；承托层21采用10-30mm粒径碎石级配，厚度150mm，底部采用穿孔滤板，孔径14mm；填料层20采用1-2mm粒径轻质火山岩颗粒，真密度1.05g/cm3，填料层厚度1.0m。优选地，生物滤池19的侧壁顶部开孔，与大气相通，内部于填料层20中沿侧壁布置通风管道系统，滤池在滴滤式运行状态下时，提高污水的表面充氧效率。
优选地，在生化处理模块，包括两路进水管道系统和两路出水管道系统，进水管道系统由三通阀(进水三通阀9)控制管路的闭合，仅使其中一路进水管道畅通，出水管路由2个单通阀(沉淀池出水三通阀11、生物滤池出水单通阀22)控制出水管路的通畅。具体的：其中一路进水管道连接集水箱14的进水口(具体是经进水三通阀9进入集水箱14的进水口)，对应连接着生物滤池19底部出水口的出水管路(生物滤池出水单通阀22)；另一路进水管道连接生物滤池19的底部进水口(经进水三通阀9进入生物滤池19的底部进水口)，对应连接着竖流沉淀池10上部出水口的出水管路(沉淀池出水三通阀11)。通过控制三通阀方向和单通阀开闭，从而调整进出水管路通闭，进而实现生物滤池“底部进水+上部出水”的淹没式运行或“顶部进水+底部出水”的滴滤式运行状态。
污水首先进入厌氧渗滤调节池1截留漂浮和悬浮杂质，从调节池高位排出按高低顺序依次进入各级生物滤池处理单元。
本实施例的无动力多级旋流充氧a/o交替串联生物滤池处理系统进行山地生活污水处理的具体实施步骤如下：
a、多级a/o组合处理模式，即“淹没式-滴滤式-淹没式-滴滤式”生物滤池组合模式下，关闭厌氧渗滤调节池出水单通阀5、各级沉淀池出水单通阀11和a段生物滤池出水单通阀22。
b、污水从进水总管(调节池进水管2)进入厌氧渗滤调节池1，经水解酸化作用，将大分子有机物分解成小分子有机物，同时利用渗滤层3截留大颗粒杂质降低进水悬浮物，提高后续生化处理效果，降低滤池阻塞风险。而后出水进入第一级a段生物滤池处理单元，从厌氧渗滤调节池1的调节池出水管4重力自流流出，进入第一级a段旋流充氧反应器6。
c、污水进入旋流充氧反应器6后进行管内旋流作用，利用地形重力势能转变为污水动能实现污水管内旋流作用，结合旋流充氧反应器6管内外大气压强差及管内前后压强差作用，使污水与空气形成对流运动，从而实现污水的表面高效充氧。
d、控制第一级a段生物滤池处理单元中的进水三通阀9，使污水进入第一级“a段”生物滤池19底部的生物滤池集水箱24，而后自下而上依次流经生物滤池承托层21、填料层20和出水层。此时填料层20处于淹没式状态，内部缺氧环境使得污水主要进行反硝化作用，实现了生物滤池对污水的生化处理和物理截留；生物滤池19上部出水随沉淀池进水管13进入沉淀池中心进水管23后经竖流沉淀池10沉淀，控制了生物滤池19在淹没式运行状态下的出水ss。
e、第一级“a段”竖流沉淀池10出水经沉淀池出水管12自流进入第二级o段生物滤池处理单元，再次进行旋流充氧。随后控制第二级o段进水三通阀9，使充氧污水进入第二级“o段”沉淀池集水箱14，经除磷填料层25吸附除磷后自流进入生物滤池配水箱16，而后利用“恒定流孔口配水+明渠三角堰配水(专利号：201820401249.3)”的两级小阻力配水方式实现均匀布水，自上而下以“滴滤”方式通过填料层20。此时填料层20处于半落干状态，活性微生物发挥好氧硝化作用从而高效去除水中氨氮元素。然后污水通过滤池底部出水管进入第三级a段生物滤池处理单元。
f、循环上述d、e步骤，至第四级o段生物滤池处理单元最终出水，水质达到《城镇污水处理厂污染排放标准》(gb18918-2002)中一级b。系统运行48-96h后，多级a/o组合处理模式运行结束，关闭所有生物滤池出水单通阀22，系统自动切换到反冲洗模式，冲洗对象为o段生物滤池，两级o段反冲洗同时进行。
g、此时，冲洗第二级o段生物滤池19的水来源于第一级a段的竖流沉淀池10。如图6所示，打开第一级a段生物滤池处理单元中的沉淀池出水单通阀11，出水自流进入第二级o段旋流充氧反应器6后，进入第二级o段生物滤池进行反冲洗。反冲洗水自下而上流动，扰动填料层20，使之形成流化态，通过水力冲刷和填料摩擦作用，去除填料层20中的截留杂物和污泥，冲洗后的水进入竖流沉淀池10沉淀。然后关闭第一级a段沉淀池出水单通阀11，第二级o段生物滤池反冲洗结束。第四级o段生物滤池反冲洗水来源于第三级“a段”的竖流沉淀池10，其余流程同上。两级o段生物滤池反冲洗都结束后，a/o模式下反冲洗环节结束。竖流沉淀池10中固液分离后的反冲洗水及生物滤池中的余存污水将作为系统下一级生化处理单元进水进行降解。反冲洗环节大大降低了因微生物过量繁殖形成的生物滤池堵塞风险，延长了工艺运行寿命。
h、多级a/o组合处理模式下的反冲洗结束后，系统自动切换进入多级o/a组合处理模式，即“滴滤式-淹没式-滴滤式-淹没式”生物滤池组合模式。此时，厌氧渗滤调节池1、所有竖流沉淀池10及生物滤池19的底部出水单通阀均为关闭状态，打开所有o段生物滤池底部出水单通阀22。厌氧渗滤调节池1出水自流经第一级o段旋流充氧反应器6充氧后，进入处于“滴滤式”模式下的第一级o段生物滤池19进行污染物降解；滤池出水经第二级a段旋流充氧反应器9，进入处于“淹没式”模式下的第二级“a段”生物滤池19进行污染物降解，出水进入第二级竖流沉淀池10沉淀，与竖流沉淀池10中上一阶段反冲洗后的留存污水混合，一起进入第三级o段生物滤池处理单元进行降解。
i、循环上述h步骤，至第四级a段生物滤池处理单元最终出水，水质达到《城镇污水处理厂污染排放标准》(gb18918-2002)中一级b。系统运行48-96h后，多级o/a组合处理模式运行结束，关闭所有生物滤池底部出水单通阀22，系统切换到反冲洗模式，冲洗对象为o段生物滤池，两级o段反冲洗同时进行。
j、此时，冲洗第一级o段生物滤池的水来源于厌氧渗滤调节池1。参考图6，打开厌氧渗滤调节池底部出水单通阀5，出水自流进入第一级o段旋流充氧反应器6后，进入第一级o段生物滤池19进行反冲洗，冲洗后的水进入沉淀池10沉淀。反冲洗结束后，关闭厌氧渗滤调节池1底部的调节池出水单通阀5。第三级“o段”生物滤池反冲洗水来源于第二级a段沉淀池10，其余流程同上。第四级a段沉淀池10中污水直接排放。反冲洗结束后，系统切换自动切换进入多级a/o组合处理模式，循环进行上述a-j步骤。
实施例1
本实施例是处理a自然村生活污水，处理规模为20m3/d，如图7所示，采用4级无动力a/o生物滤池系统。其中，厌氧渗滤调节池1为罐状pp塑料结构，顶部密封，数量1座；罐体尺寸为
集水箱14采用pp罐状结构，底部封闭，数量4座，按位置从高到低依次定级为第一、第二、第三、第四级集水箱14，每级集水箱完全相同；集水箱尺寸
配水箱16采用pp罐状结构，底部封闭，数量4座，按位置从高到低依次定级为第一、第二、第三、第四级配水箱16，每级配水箱16完全相同；配水箱16尺寸为
生物滤池19采用pp罐状结构，敞口，数量4座，按位置从高到低依次定级为第一、第二、第三、第四级生物滤池19，每级生物滤池19完全相同；设计生物滤池19表面水力负荷15m3/m2·d，生物滤池19尺寸为
沉淀池采用束流沉淀池形式，pp罐状结构，敞口，数量4座，按位置从高到低依次定级为第一、第二、第三、第四级沉淀池，每级沉淀池完全相同；沉淀池尺寸为
生活污水经本发明实施例工艺处理前后水质数据如下表：
表1：a自然村生活污水处理前后水质
处理后污水各项指标均能稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb18918-2002)一级b。
实施例2
本实施例是处理b自然村生活污水，处理规模为45m3/d，如图7所示，采用4级无动力a/o生物滤池系统。其中，厌氧渗滤调节池1为罐状pp塑料结构，顶部密封，数量1座；罐体尺寸为
集水箱14采用pp罐状结构，底部封闭，数量4座，按位置从高到低依次定级为第一、第二、第三、第四级集水箱14，每级集水箱14完全相同；集水箱14尺寸
配水箱16采用pp罐状结构，底部封闭，数量4座，按位置从高到低依次定级为第一、第二、第三、第四级配水箱16，每级配水箱16完全相同；配水箱尺寸为
生物滤池19采用pp罐状结构，敞口，数量4座，按位置从高到低依次定级为第一、第二、第三、第四级生物滤池19，每级生物滤池19完全相同；生物滤池19表面水力负荷为15m3/m2·d，生物滤池19尺寸为
沉淀池采用束流沉淀池形式，pp罐状结构，敞口，数量4座，按位置从高到低依次定级为第一、第二、第三、第四级沉淀池，每级沉淀池完全相同；沉淀池尺寸为
生活污水经本发明实施例工艺处理前后水质数据如下表：
表3：b自然村生活污水处理前后水质
处理后污水各项指标均能稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb18918-2002)一级b。
技术特征：
1.无动力多级旋流充氧a/o交替串联组合生物滤池处理系统，其特征在于，所述系统包括厌氧渗滤调节池和多级生物滤池处理单元，生物滤池处理单元的级数n≥4，厌氧渗滤调节池位于系统最高处；每级生物滤池处理单元沿地势坡度逐级向下布置，包括旋流充氧反应器以及与之连接的生化处理模块；
多级生物滤池处理单元按照a/o交替串联组合的方式运行：每级生物滤池处理单元在“底部进水+顶部出水”的“淹没”a式缺氧运行和“顶部进水+底部出水”的“滴滤”o式好氧运行两种模式间切换，建立“a-o-a-o……”式或“o-a-o-a……”式多级生物滤池处理单元。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述生化处理模块包括集水箱、配水箱、生物滤池和竖流沉淀池，集水箱和配水箱串联，集水箱内设有除磷填料且设在竖流沉淀池顶部，配水箱设在生物滤池顶部，集水箱和配水箱之间管道连接，生物滤池和竖流沉淀池之间管道连接。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述生化处理模块包括两路进水管道系统和两路出水管道系统，进水管道系统均由进水三通阀控制管路的闭合，仅使其中一路进水管路畅通；出水管道系统由2个单通阀分别控制出水管路的通畅：
其中一路所述进水管路直接连接集水箱的进水口，通过集水箱进入配水箱，由上向下通过生物滤池，对应连接生物滤池底部出水管路，该出水管路设有第一单通阀；
另一路所述进水管路直接连接生物滤池的底部进水口，由下向上通过生物滤池后并进入竖流沉淀池，对应连接竖流沉淀池上部出水管路，该出水管路设有第二单通阀；
通过控制进水三通阀的方向和第一单通阀或第二单通阀的开闭，从而调整进出水管路通闭，进而实现所述“底部进水+顶部出水”的“淹没”a式缺氧运行或所述“顶部进水+底部出水”的“滴滤”o式好氧运行状态。
4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述生物滤池选用敞口模式，自下而上分为集水层、承托层、填料层和出水层：集水层处设置进水口和第一出水口；出水层处设有第二出水口，连接竖流沉淀池的进水口；承托层采用碎石级配，底部采用穿孔滤板；填料层采用轻质火山岩颗粒。
5.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述配水箱的上部设有恒定流配水管；配水箱的底部设有明渠三角堰，均匀承接恒定流配水管的出水。
6.无动力多级旋流充氧a/o交替串联组合生物滤池处理方法，其特征在于，包括：
(1)构建所述的无动力多级旋流充氧a/o交替串联组合生物滤池处理系统，并建立“a-o-a-o……”式多级生物滤池处理单元；
(2)污水进入厌氧渗滤调节池出水，经旋流充氧反应器复氧后，进入第一级a段生物滤池处理单元的生物滤池底部，并以由下向上的流向穿过“淹没”式缺氧生物滤池，后进入竖流沉淀池，经固液分离去除固体；
(3)竖流沉淀池的出水再经第二级o段生物滤池处理单元的旋流充氧反应器复氧后，进入第二级o段生物滤池处理单元的集水箱，从集水箱上部出水进入配水箱，再经配水箱进入下方的生物滤池，并以由上向下的流向穿过“滴滤”式好氧生物滤池；生物滤池出水进入第三级a段生物滤池处理单元；
(4)重复步骤(2)和步骤(3)，使得处理后的山地生活污水达标。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述处理方法长久运行后，所述“a-o-a-o……”式多级生物滤池处理单元自动开启反冲洗模式，即利用各级a段生物滤池处理单元中的竖流沉淀池的存水对其下一级o段生物滤池处理单元的生物滤池进行反冲洗，反冲洗的水流以由下向上的流向穿过该生物滤池，反冲洗的出水再进入此o段生物滤池处理单元的竖流沉淀池进行固液分离，当各级a段生物滤池处理单元中的竖流沉淀池存水完全释放即完成反冲洗过程。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述反冲洗结束后，
(1)所述系统进行模式切换，建立“o-a-o-a……”式多级生物滤池处理单元；
(2)污水进入厌氧渗滤调节池出水，经旋流充氧反应器复氧后，进入第一级o段生物滤池处理单元的集水箱，从集水箱上部出水进入配水箱，再经配水箱进入下方的生物滤池，并以由上向下的流向穿过“滴滤”式好氧生物滤池；
(3)生物滤池出水再经第二级a段生物滤池处理单元的旋流充氧反应器复氧后，进入第二级a段生物滤池处理单元的生物滤池的底部，并以由下向上的流向穿过“淹没”式缺氧生物滤池，进入竖流沉淀池，经固液分离去除固体，竖流沉淀池出水进入第三级o段生物滤池处理单元；
(4)重复步骤(2)和步骤(3)，使得处理后的山地生活污水达标。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述处理方法长久运行后，所述“o-a-o-a……”式多级生物滤池处理单元自动开启反冲洗模式：
反冲洗第一级o段生物滤池处理单元的生物滤池的水来源于厌氧渗滤调节池；反冲洗水自厌氧渗滤调节池经旋流充氧反应器复氧后，进入第一级o段生物滤池进行反冲洗，反冲洗水流以由下向上的流向穿过该生物滤池，反冲洗出水进入此o段生物滤池处理单元的竖流沉淀池进行固液分离；
除上述所述第一级o段以外的各奇数级o段生物滤池处理单元的生物滤池的反冲洗水来源于各自上一级a段生物滤池处理单元中的竖流沉淀池，其余反冲洗过程同第一级o段生物滤池处理单元的生物滤池反冲洗过程。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，或者，所述系统初始运行时建立的是所述“o-a-o-a……”式多级生物滤池处理单元并进行权利要求8所述的处理方法；当长久运行后进行反冲洗，即进行权利要求9所述的反冲洗过程；
反冲洗完成后如需继续进行污水处理，则进行所述系统的模式切换，建立的是所述“a-o-a-o……”式多级生物滤池处理单元并进行权利要求6所述的处理方法；当长久运行后进行其反冲洗，即进行权利要求7所述的反冲洗过程。
技术总结
本发明公开了一种无动力多级旋流充氧A/O交替串联组合生物滤池处理系统及方法，系统包括厌氧渗滤调节池和多级生物滤池处理单元，厌氧渗滤调节池位于系统最高处，生物滤池处理单元沿地势坡度逐级向下布置，多级生物滤池处理单元按照A/O交替串联组合的方式运行：每级生物滤池处理单元在“底部进水+顶部出水”的“淹没”A式缺氧运行和“顶部进水+底部出水”的“滴滤”O式好氧运行模式间切换，建立“A‑O‑A‑O……”式或“O‑A‑O‑A……”式多级生物滤池处理单元。本发明可解决现有多级管式旋流充氧生物滤池系统采用淹没式上向流运行方式易堵塞、旋流充氧过程时间较短、氧传质量不足、难以保障出水长期稳定达标的问题。
技术开发人、权利持有人：吴军;朱俊伟;林馨;薛王峰;罗智锋;李智;杨智力
