一種多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理裝置和方法
【專利摘要】一種多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理裝置，主要包括：一進水池，連接至兩段格柵機；格柵機連接至多段式復合垂直流土滲裝置；該多段式復合垂直流土滲裝置連接表層湍流篩濾裝置；該表層湍流篩濾裝置連接納米曝氣高級氧化裝置。本發明還公開了多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理方法。
【專利說明】一種多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理裝置和 方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理裝置。
[0002] 本發明還涉及一種多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理方法。
【背景技術】
[0003] 復合垂直流土滲裝置是土地處理的一種類型，通過有控制的將濁度污水投放于滲 濾介質的表面，使其在滲透的過程中經歷物理、化學和生物作用，最終達到凈化濁度污水的 目的。采用滲透性能較好的填料作為濾料介質代替天然土壤，從而提高水力負荷。復合垂 直流是在過濾截留、吸附和生物降解的協同作用下去除污染物質的，為了提升復合垂直流 土滲裝置的處理能力，提高系統生物機制和非生物機制對污染物質和營養元素的降解效 果，本發明采用多種填料對復合垂直流土滲裝置進行改良，并根據其性能將其分為多個處 理段，針對濁度污水中需要去除的不同污染物質，選擇合理布局方式，并設計一種表層湍流 篩濾裝置對濁度污水進行資源化處理及深度凈化，改變了常規處理工藝，提升濁度污水自 填料間的通過率，增大了濁度污水處理量，提高處理效率。同時改進了反沖洗工序，減少反 沖洗用水量，但提高了其反沖洗效率，反沖洗后的填料與常規反沖洗相比，更加潔凈，同時 采用混合填料，提升其對水中病毒和重金屬有較好的去除能力。本設計通過獨特設計理念， 工藝操作簡單、效果明顯，可以大大降低濁度污水深度處理的造價和費用，避免處理過程中 二次污染的產生，提升濁度污水出水水質。并滅殺大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、病毒等，分解 殘留難降解有機化合物及有毒物質，持久安全的對濁度污水進行消毒降解。針對環境類激 素（如激素類農藥、抗生素、二惡英、雌激素以及人工合成激素等微量有害化學物質）的處 理方面具有很大的優勢，能夠使絕大部分有機物完全礦化或分解，對濁度污水進行篩濾處 理的同時對其出水凈化、消毒，出水較好的達到國家要求標準。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理裝置。
[0005] 本發明的又一目的在于提供一種多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理 法。
[0006] 為實現上述目的，本發明提供的多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理裝 置，主要包括：
[0007] -進水池，連接至兩段格柵機；
[0008] 格柵機連接至多段式復合垂直流土滲裝置；
[0009] 該多段式復合垂直流土滲裝置連接表層湍流篩濾裝置；
[0010] 該表層湍流篩濾裝置連接納米曝氣高級氧化裝置；
[0011] 其中：
[0012] 兩段格柵機為粗、細兩段篩網，以攔截液體中的固態顆粒，并連續清除流體中雜 物；
[0013] 多段式復合垂直流土滲裝置的底部為排空管，排空管的上方鋪設有大粒徑鵝卵石 層，大粒徑鵝卵石層的上方由一隔墻分成兩部分，靠近格柵機部分至下而上地設有過濾石 英陶瓷板和表面砂土層，通過表面砂土層中的進水管與格柵機連接；在靠近表層湍流篩濾 裝置部分由下而上地設有赤泥分子篩填料層和小鵝卵石層，在小鵝卵石層的上方的出水管 連接表層湍流篩濾裝置內的縮口進水管；
[0014] 表層湍流篩濾裝置的內部由多孔板分為上、下兩個部分，多孔板上方鋪設一層篩 濾填料，篩濾填料的底部設有納米曝氣頭，篩濾填料的上方設有曝氣管，曝氣管上的曝氣孔 垂直向上，曝氣管上方設置有回流槽，并安裝有超聲波發生儀；多孔板下方為儲水箱，儲水 箱內壁均勻負載一層非金屬摻雜光催化劑，儲水箱底部安裝有紫外滅菌燈，在紫外滅菌燈 的空隙間設置納米曝氣頭，表層湍流篩濾裝置內部的篩濾填料中安裝有縮口反沖洗管，該 縮口反沖冼管與儲水箱共同連接一反沖洗泵；表層湍流篩濾裝置的出水口連接納米曝氣高 級氧化裝置；表層湍流篩濾裝置內部剩余空間填充有半導體負載填料；
[0015] 納米曝氣高級氧化裝置的底部開設有排泥口，位于排泥口上方設置有納米曝氣 盤，納米曝氣高級氧化裝置的出水口連接反沖洗泵。
[0016] 所述的裝置中，兩段格柵機內粗、細篩網均為玻璃鋼材質，孔徑分別為21mm及 8mm 〇
[0017] 所述的裝置中，多段式復合垂直流土滲裝置中的過濾石英陶瓷板采用天然硅酸鹽 原料經1200°C高溫燒結而成。
[0018] 所述的裝置中，多段式復合垂直流土滲裝置中的進水管、出水管和排空管均為鉆 孔PVC管。
[0019] 所述的裝置中，表層湍流篩濾裝置的篩濾填料為石英砂、改性錳砂與天然沸石分 子篩的混合物，粒徑為0. 5-2. 0mm。
[0020] 所述的裝置中，表層湍流篩濾裝置的半導體負載填料為納米1102粉體負載在立體 網狀聚丙烯填料。
[0021] 所述的裝置中，多段式復合垂直流土滲裝置的表面砂土層種植有植物。
[0022] 本發明提供的多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理方法，其過程為：
[0023] 濁度污水在重力作用下通過粗、細兩段篩網攔截液體中的固態顆粒，并連續清除 流體中雜物；
[0024] 進水在重力作用下向多段式復合垂直流土滲裝置的下部流動，同時在土壤毛細作 用下向上滲透，滿足植物生長所需水分；濁度污水經過表面砂土層初步過濾，到達密集排列 的過濾石英陶瓷板，濁度污水中膠體與懸浮物被攔截在表面砂土層和過濾石英陶瓷板的交 界處，以提供植物生長過程所需的養分，同時此陶瓷板具有恒定的較小化學活性和均勻密 集的小孔分布，以及低吸附、高氧化鋁含量、適宜的氣泡壓力（lbar到lOOkpa)的特性，液體 可通過此陶瓷板直接透過，而氣體或氣泡從液體中被隔離出來。防止氧氣和氣泡進入集中 型反硝化層，保證系統內絕對厭氧環境，同時陶瓷板中包裹零價納米鐵，用于網捕重金屬， 防止重金屬濃度過高產生生物毒性，抑制集中型反硝化層中反硝化菌的生長。；經過表面砂 土層和過濾石英陶瓷板攔截的濁度污水透過大粒徑鵝卵石層，向段式復合垂直流土滲裝置 的另一側移動，在赤泥分子篩填料層的攔截吸附和離子交換作用下，對濁度污水進行再次 凈化，出水管將凈化后的濁度污水收集在一起并導入表層湍流篩濾裝置；表面砂土層內填 充的粉煤灰分子篩以及弗羅里硅藻土用于大量吸附污染負荷并逐漸緩釋，用于降低污染負 荷和毒性，同時赤泥分子篩填料層利用偏堿性的赤泥分子篩作為填料，迅速吸附中和厭氧 部分酸化產生的小分子酸，調節污水酸堿度，使裝置內環境更適宜植物、微生物生存；同時 營造偏堿性環境固定污水中的重金屬，防止其浸出，利用小分子有機物供給植物養分，在植 物生長過程中吸附、吸收重金屬進行重金屬生物穩定化。所有的混合填料表面形成生物膜， 由上至下形成好氧、缺氧、厭氧狀態，在植物根系與微生物的協同作用下去除污水中的污染 物質；
[0025] 在表層湍流篩濾裝置內篩濾時，儲水箱內納米曝氣為間歇曝氣，納米曝氣的進氣 為〇2，用于清潔填料；曝氣時儲水箱內氣壓增大，空氣被多孔板切割成為氣泡鼓起，沖擊篩 濾填料，打散填料表面的污染物質層并使其浮起，使濁度污水能順利經過篩濾填料過濾；篩 濾填料上方的曝氣管產生的氣泡將浮起的污染物推至水面，于溢流至回流槽，與進水混合 調節進水水質；
[0026] 表層湍流篩濾裝置內篩濾時使用納米曝氣的方式提高產生率，并由于微氣泡 內部具有較大的壓力且納米氣泡破裂時界面消失，周圍環境劇烈改變產生的化學能促使產 生更多的羥基自由基，增強臭氧氧化分解有機物的能力；臭氧在紫外光的照射下產生_〇H， 臭氧能帶走二氧化鈦光致電子空穴對中的電子，從而產生了更多的羥基自由基，加速了有 機物的降解，通過· 0H的強氧化作用對有機污染物進行處理；
[0027] 表層湍流篩濾裝置處理的水流進入納米曝氣高級氧化裝置，納米曝氣高級氧化裝 置的進氣為〇 3，通過納米曝氣大量獲得羥基自由基，起強氧化作用，進一步分解殘留難降解 有機化合物及殘存的病原菌和微生物，在去除有機物、降低C0D的同時，提高濁度污水的透 明度和色度。
[0028] 表層湍流篩濾裝置的出水回流至多段式復合垂直流土滲裝置進水，調節水質并刺 激植物生長過程分泌次生物質。
[0029] 所述的方法中，紫外光的平均照射劑量在300J/m2以上。
[0030] 本發明采用多種填料對復合垂直流土滲裝置進行改良，并根據其性能將其分為多 個處理段，針對濁度污水中需要去除的不同污染物質，選擇合理布局方式，并設計了表層湍 流篩濾裝置對濁度污水進行資源化處理及深度凈化，改變了常規處理工藝，提升濁度污水 自填料間的通過率，增大了濁度污水處理量，提高處理效率。同時改進了反沖洗工序，減少 反沖洗用水量，但提高了其反沖洗效率，反沖洗后的填料與常規反沖洗相比，更加潔凈，同 時利用偏堿性的赤泥分子篩作為填料，迅速吸附中和厭氧部分酸化產生的小分子酸，調節 污水酸堿度，使裝置內環境更適宜植物、微生物生存；同時營造偏堿性環境固定污水中的重 金屬，防止其浸出，利用小分子有機物供給植物養分，在植物生長過程中吸附、吸收重金屬 進行重金屬生物穩定化。
[0031] 本發明工藝操作簡單、效果明顯，可以大大降低濁度污水深度處理的造價和費用， 避免處理過程中二次污染的產生，提升濁度污水出水水質。其中表層湍流篩濾裝置中納米 二氧化鈦晶體作為光觸媒在紫外燈照射下激發極具氧化力的自由負離子，同時在納米曝氣 過程中以及超聲波發生過程激發的能量亦可發生并加強自由負離子的產生，達成光催化效 果；而自由負離子以及其擺脫共價鍵的束縛后留下空位，與納米氣泡表面帶有的電荷同時 產生微電解效果，可滅殺大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、病毒等，分解殘留難降解有機化合物 及有毒物質，持久安全的對濁度污水進行消毒降解。針對環境類激素（如激素類農藥、抗生 素、二惡英、雌激素以及人工合成激素等微量有害化學物質）的處理方面具有很大的優勢， 能夠使絕大部分有機物完全礦化或分解，對濁度污水進行篩濾處理的同時對其出水凈化、 消毒，出水較好的達到國家要求標準。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032] 圖1是本發明多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理裝置的示意圖。
[0033] 附圖中主要組件符號說明：
[0034] 1進水池；2兩段格柵機；3粗篩網；4細篩網；5進水管；6圍墻；7植物系統；8表 面砂土層；9多段式復合垂直流土滲裝置；10小鵝卵石層；11出水管；12加壓泵；13第一閥 門；14縮口進水管；15水層；16表層湍流篩濾裝置；17縮口反洗管；18篩濾填料；19第二閥 門；20納米曝氣高級氧化裝置；21排泥孔；22納米曝氣盤；23轉子流量計；24納米曝氣機； 25液壓泵；26反洗泵；27第三閥門；28紫外滅菌燈；29多孔板；30納米曝氣頭；31半導體 負載填料；32儲水箱；33排空管；34大粒徑鵝卵石層；35赤泥分子篩填料層；36過濾石英 陶瓷板；37超聲波發生儀；38曝氣管；39回流槽。
【具體實施方式】
[0035] 本發明公開了一種截留濁度污水中污染物質作為植物生長養分，對濁度污水進行 資源化處理并將難降解有機物、無機物、微生物、病原菌等物質深度處理裝置。
[0036] 本發明還公開了利用上述組合裝置對濁度污水深度處理的方法。
[0037] 以下結合附圖作詳細說明。需要說明的是，在以下敘述中提到的左、右、上、下等均 是以附圖所示的方向為準。
[0038] 請參閱圖1，本發明提供的多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理裝置，其 主要結構包括：
[0039] 一進水池1連接至兩段格柵機2,兩段格柵機2內的粗篩網3、細篩網4均為玻璃 鋼材質，孔徑分別為21_及8_。濁度污水在重力作用下通過粗、細兩段篩網，攔截液體中 的固態顆粒，并連續清除流體中的雜物，處理后的濁度污水經過PVC進水管5進入多段式復 合垂直流土滲裝置。
[0040] 多段式復合垂直流土滲裝置9,主要分為兩個部分，左半部分由上到下分別為表 面砂土層8、過濾石英陶瓷板36、大粒徑鵝卵石層34 ;右半部分由上到下分別為小鵝卵石 層10、赤泥分子篩填料層35、大粒徑鵝卵石層34 ;兩個部分底部的大粒徑鵝卵石層34相連 通，大粒徑鵝卵石層34下方為排空管33,為一鉆孔PVC管。進水管5埋在左邊表面砂土層 8進行布水，進水在重力作用下向下流動，同時在土壤毛細作用下向上滲透，滿足植物生長 所需水分；濁度污水經過表面砂土層8初步過濾，到達密集排列的過濾石英陶瓷板36,濁度 污水中膠體與懸浮物被攔截至表面砂土層8和石英陶瓷板36兩種填料交界處，提供植物 生長過程所需的養分，經過層層攔截的濁度污水透過大粒徑鵝卵石層34,向右移動，在赤泥 分子篩填料35的攔截、吸附、離子交換等作用下，對濁度污水進行再次凈化，透過小鵝卵石 層10,防止填料的流失，在PVC出水管11的作用下將凈化后的濁度污水收集在一起，在加 壓泵12的作用下導入表層湍流篩濾裝置16。過濾石英陶瓷板36可以采用天然硅酸鹽原 料經1200°C高溫燒結而成。此陶瓷板具有恒定的較小化學活性和均勻密集的小孔分布，以 及低吸附高氧化鋁含量和適宜的氣泡壓力（lbar到lOOkpa)的特性，液體可通過此陶瓷板 直接透過，而氣體或氣泡從液體中被隔離出來。赤泥分子篩用于大量吸附污染負荷并逐漸 緩釋，用于降低污染負荷和毒性，同時利用偏堿性的赤泥分子篩作為填料，迅速吸附中和厭 氧部分酸化產生的小分子酸，調節污水酸堿度，使裝置內環境更適宜植物、微生物生存；同 時營造偏堿性環境固定污水中的重金屬，防止其浸出，利用小分子有機物供給植物養分，在 植物生長過程中吸附、吸收重金屬進行重金屬生物穩定化。所有的填料表面形成生物膜，由 上至下形成好氧、缺氧、厭氧狀態，在植物根系與微生物的協同作用下去除污水中的污染物 質。
[0041] 表層湍流篩濾裝置16由多孔板29分為上、下兩個部分。多孔板29孔洞向右傾斜， 多孔板29上方鋪設一層篩濾填料18,篩濾填料18是石英砂、改性錳砂與天然沸石分子篩 的混合物，粒徑為〇. 5-2. 0_，是集過濾、吸附、離子交換、混凝及去除重金屬為一體的多功 能混合填料。篩濾填料18的底部設有納米曝氣頭30,篩濾填料18內表層通過縮口進水管 14與多段式復合垂直流土滲裝置9的出水管11連接，表層湍流篩濾裝置16對應于縮口進 水管14的另一側下方設有縮口反洗管17,通過反沖洗管道連接反洗泵26。表層湍流篩濾 裝置16位于縮口反洗管17的上方設置有回流槽39。篩濾填料18上方位于回流槽39 -側 設置有曝氣管38,曝氣管38設有多個細孔曝氣孔，細孔曝氣孔垂直向上；在篩濾填料18上 方安裝有超聲波發生儀37。多孔板29下方為儲水箱32,儲水箱32內壁均勻負載一層非金 屬摻雜光催化劑，儲水箱32底部安裝有紫外滅菌燈28,在紫外滅菌燈28的空隙間設置納米 曝氣頭30,表層湍流篩濾裝置16內部剩余空間填充有半導體負載填料31 (如納米Ti02粉 體負載在立體網狀聚丙烯填料），本發明將半導體負載填料31固定在載體上，解決了常規 光催化劑需要分散劑協同使用的弊端，減少了催化劑的流失現象，避免了反應結束后催化 劑的分離步驟。
[0042] 在篩濾進行時，儲水箱32內納米曝氣機30間歇曝氣，曝氣時儲水箱32內氣壓增 大，空氣被多孔板29切割成為氣泡鼓起，沖擊多孔板29上方鋪設的篩濾填料，打散篩濾填 料表面的污染物質層并使其浮起，使得濁度污水能順利經過篩濾填料過濾；篩濾填料上方 右端設置有曝氣管38,氣泡將浮起的污染物推至水面，于溢流至回流槽39,與進水混合調 節進水水質，同時延長篩濾裝置使用壽命及反洗周期，對于進水濁度較低的情況，甚至可以 無需反沖洗，不斷運行凈化濁度污水。
[0043] 表層湍流篩濾裝置進氣為02，用于清潔填料，使用納米曝氣的方式提高· 0H產生 率，由于微氣泡具有龐大的數量、比表面積、緩慢的上升速度，大大增加了氣液接觸面積、接 觸時間，有利于臭氧溶于水中，克服了臭氧難溶于水的缺點。微氣泡內部具有較大的壓力且 納米氣泡破裂時界面消失，周圍環境劇烈改變產生的化學能促使產生更多的羥基自由基， 增強臭氧氧化分解有機物的能力。
[0044] 臭氧在紫外光的照射作用下產生· 0H，臭氧能帶走二氧化鈦光致電子空穴對中的 電子，從而產生了更多的羥基自由基，加速了有機物的降解，通過· 0H的強氧化作用對有機 污染物進行處理。
[0045] 儲水箱32連接的反洗泵26,在表層湍流篩濾裝置16進行反沖洗時，通過反洗泵 26導入納米曝氣高級氧化裝置20出水進行反沖洗，儲水箱32在充水過程中，液面上的空 氣被強力擠壓，通過多孔板29上升至填料層，使填料呈現沸騰流動狀態，儲水箱32內空氣 排空后，水流繼續通過多孔板29孔洞右傾斜向上高速流動，同時整個反沖洗過程中縮口反 洗管17內水流向左沖洗，整個裝置的填料在水流的沖擊力下形成快速運轉的湍流，填料在 不同方向力作用下形成的小旋渦中相互摩擦，附著的有機污染物得以去除，有利于取得較 為純凈的填料。表層湍流篩濾裝置儲水箱出水口通過一液壓泵與納米曝氣高級氧化裝置相 連。
[0046] 納米曝氣高級氧化裝置20底部開設有排泥口 21，位于排泥口 21上方設置有納米 曝氣盤22,納米曝氣高級氧化裝置的進氣為03，通過納米曝氣大量獲得羥基自由基，起強氧 化作用，在高溫納米曝氣的情況下對濁度污水進行納米曝氣處理，分解殘留難降解有機化 合物及殘存的病原菌和微生物，在去除有機物、降低C0D的同時，濁度污水的透明度、色度 也有所提1?。
[0047] 根據本發明的一個實施例，通過本發明處理的污水中，芳香性類富里酸物質降低 95 %以上，污水濁度降低99 %，出水水質透明度高。
[0048] 本發明先后采用三級反沖洗技術進行反沖洗：
[0049] 一級反沖洗為曝氣循環反沖洗，由于污染物質在填料表面的堆積，濁度污水難以 透過填料之間的空隙滲透下去，在篩濾過程中進行反沖洗，開啟曝氣管38并間歇開啟多孔 板上方納米曝氣機24,儲水箱內納米曝氣頭不連續工作，空氣自多孔板向上鼓起，分割成小 氣泡，間歇沖散篩濾填料上的致密污物層，污染物質層破碎成片狀浮起，在曝氣管的浮力以 及縮口管進水時向右推力的協同作用下產生波輪效果，填料表層片狀致密污染物溢流至回 流槽，使篩濾填料截留的污染物集中排除裝置外，與進水混合重新處理，濁度污水也可繼續 自赤泥分子篩空隙滲透下去；一級反沖洗可延長篩濾裝置使用壽命及反洗周期，對于進水 濁度較低的情況，甚至可以無需反沖洗，使裝置不斷運行凈化濁度污水。
[0050] 二級反沖洗為空氣脈沖反沖洗，由于濁度污水濁度過高，導致污染物質在填料表 面的大量堆積，僅僅靠一級反沖洗步驟仍不能達到繼續篩濾的效果。此時關閉第一閥門 13和第三閥門27,開啟第二閥門19,啟動反洗泵38、曝氣管30及兩納米曝氣機24。在回 水壓力的作用下，儲水箱中的全部空氣受到快速擠壓，沿細孔上升，全部篩濾填料層在上升 空氣、渦輪的旋轉擾動及填料下納米曝氣頭的沖擊力作用下旋轉流動，污染物質破碎浮起， 在曝氣管的浮力以及進水沖擊擋流板向右推力的協同作用下，溢流至回流槽與初始進水混 合，待水面快速下降。過濾速率重新穩定后，關閉反洗泵26、多孔板下方納米曝氣機24、第 二閥門19,開啟第一閥門13和第三閥門27,繼續進行篩濾處理。
[0051] 三級反沖洗為曝氣湍流反沖洗，此時一、二級反沖洗已經不足以解決污染物質對 填料的覆蓋、阻塞問題，濁度污水大量積聚不得過濾。此時關閉第一閥門13,開啟第二閥門 19和第三閥門27,啟動反洗泵38、曝氣管30及兩納米曝氣機24、超聲波發生儀37,反向啟 動液壓泵25,將出水池內出水導入儲水箱中。⑴儲水箱內部空氣沿多孔板細孔上升攪拌， 篩濾填料底部納米曝氣頭開始曝氣，篩濾填料上方渦輪不斷轉動；⑵利用納米曝氣技術沖 擊、氧化、氣浮及高溫作用協同清洗，上方填料呈現湍流狀態，進行無規則高速運動狀態，篩 濾填料在水流旋渦的沖擊力和氣泡的剪切力作用下相互摩擦，篩濾填料上附著的有機污染 物能夠去除，得到較為純凈的篩濾填料；⑶利用超聲波發生儀在液體介質中產生超聲波，在 篩濾填料表面產生空化效應，空化汽泡在閉合過程中破裂時形成的沖擊波，會在其周圍產 生上千個氣壓的沖擊壓力，作用在填料表面上破壞污物之間粘性，并使它們迅速分散在反 洗液中，從而達到填料表面潔凈的效果。⑷空氣排凈后，出水池的出水繼續導入，納米曝氣 與超聲波可促使羥基自由基的產生，富含羥自由基的出水沖洗湍流狀態的篩濾填料顆粒表 面及微孔，剝離污染物質，填料得到再生。（5)而污染物質在水流沖擊力及右側曝氣管氣浮作 用下不斷向上浮至水面，自左端進水堰及右端回流槽流出與初始進水混合。經過三級反沖 洗，內部污染物被清洗排空殆盡。
[0052] 常規砂濾是在過濾過程中不擾動砂層，使水流從砂子細小縫隙之間流過。通常采 用不擾動砂層，壓實填料、增加水壓、砂上附加網格等手段改進砂濾過程，讓水流從砂子細 小縫隙之間流過，而污染物質停留在砂層的表層上。本發明則是利用縮口管高壓進水擾動 填料表層，防止污染物質堆積對水流的順利通過形成阻力，同時利用高級氧化、超聲波、納 米曝氣、氣泡的沖擊力和剪切力等手段改進裝置，利用赤泥分子篩、錳砂等填料進行優化設 計，最后使用三級反沖洗等改進處理過程。本裝置對膠體、纖維、藻類等懸浮物的截留效果 好，對于濁度較低水質甚至無需反沖洗，即可完成處理過程，同時具有去除臭味，滅殺細菌、 病原菌等微生物，分解難降解的少量殘留表面活化劑、多氯聯苯等難降解有機化合物的功 效。
[0053] 本發明采用的碳摻雜的納米Ti02粉體的制備：
[0054] 采用均勻沉淀法和水熱法兩步過程制備碳摻雜的納米Ti02。以硫酸鈦和尿素為前 驅，葡萄糖為碳源，具體制備過程如下：取6. 48g27硫酸鈦和3. 24g54尿素（硫酸鈦與尿素 的摩爾比為1:2)溶于去離子水中，再加入適量的葡萄糖0. 6攪拌均勻，1:2:0. 023在90°C 的條件下反應2h。待反應結束后取出反應物干燥、反復水洗至中性，再次干燥，用球磨機研 磨得到碳摻雜的納米Ti02粉體。
[0055] 本發明采用的納米Ti02粉體負載在填料上的方法：
[0056] 采用聚丙烯材質的立體網狀結構填料，將納米Ti02粉體與去離子水（粉體與水的 質量比為1:20)混合，用超聲波超聲成乳濁液，將潔凈的立體網狀結構填料浸入與乙醇體 積比1:1混合的鈦酸酯偶聯劑，緩慢攪拌一段時間，然后將填料取出放入Ti0 2乳濁液中繼 續攪拌一段時間，取出后放入烘箱中干燥（85°C以下）2h，即制得負載納米Ti02的聚丙烯懸 浮填料，其外觀呈淡黃色，膜層較均勻。
【權利要求】
1. 一種多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理裝置，主要包括： 一進水池，連接至兩段格柵機； 格柵機連接至多段式復合垂直流土滲裝置； 該多段式復合垂直流土滲裝置連接表層湍流篩濾裝置； 該表層湍流篩濾裝置連接納米曝氣高級氧化裝置； 其中： 兩段格柵機為粗、細兩段篩網，以攔截液體中的固態顆粒，并連續清除流體中雜物； 多段式復合垂直流土滲裝置的底部為排空管，排空管的上方鋪設有大粒徑鵝卵石層， 大粒徑鵝卵石層的上方由一隔墻分成兩部分，靠近格柵機部分至下而上地設有過濾石英陶 瓷板和表面砂土層，通過表面砂土層中的進水管與格柵機連接；在靠近表層湍流篩濾裝置 部分由下而上地設有赤泥分子篩填料層和小鵝卵石層，在小鵝卵石層的上方的出水管連接 表層湍流篩濾裝置內的縮口進水管； 表層湍流篩濾裝置的內部由多孔板分為上、下兩個部分，多孔板上方鋪設一層篩濾填 料，篩濾填料的底部設有納米曝氣頭，篩濾填料的上方設有曝氣管，曝氣管上的曝氣孔垂直 向上，曝氣管上方設置有回流槽，并安裝有超聲波發生儀；多孔板下方為儲水箱，儲水箱內 壁均勻負載一層非金屬摻雜半導體光催化劑，儲水箱底部安裝有紫外滅菌燈，在紫外滅菌 燈的空隙間設置納米曝氣頭，表層湍流篩濾裝置內部的篩濾填料中安裝有縮口反沖洗管， 該縮口反沖冼管與儲水箱共同連接一反沖洗泵；表層湍流篩濾裝置的出水口連接納米曝氣 高級氧化裝置；表層湍流篩濾裝置內部剩余空間填充有半導體負載填料； 納米曝氣高級氧化裝置的底部開設有排泥口，位于排泥口上方設置有納米曝氣盤，納 米曝氣高級氧化裝置的出水口連接反沖洗泵。
2. 根據權利要求1所述的多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理裝置，其中， 兩段格柵機內粗、細篩網均為玻璃鋼材質，孔徑分別為21_及8_。
3. 根據權利要求1所述的多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理裝置，其中， 多段式復合垂直流土滲裝置中的過濾石英陶瓷板采用天然硅酸鹽原料經1200°C高溫燒結 而成，可隔絕膠體、顆粒有機物以及氣體。
4. 根據權利要求1所述的多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理裝置，其中， 多段式復合垂直流土滲裝置中的進水管、出水管和排空管均為鉆孔PVC管。
5. 根據權利要求1所述的多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理裝置，其中， 表層湍流篩濾裝置的篩濾填料為石英砂、改性錳砂與天然沸石分子篩按照5:2:1比例混合 而成，其中摻雜少量零價納米鐵，粒徑為〇. 5-2. Omm。
6. 根據權利要求1所述的多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理裝置，其中， 表層湍流篩濾裝置的半導體負載填料為硼摻雜納米Ti0 2粉體負載在立體網狀聚丙烯填料。
7. 根據權利要求1所述的多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理裝置，其中， 多段式復合垂直流土滲裝置的表面砂土層種植有植物。
8. -種多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理方法，其過程為： 濁度污水在重力作用下通過粗、細兩段篩網攔截液體中的固態顆粒，并連續清除流體 中雜物； 進水在重力作用下向多段式復合垂直流土滲裝置的下部流動，同時在土壤毛細作用下 向上滲透，滿足植物生長所需水分；濁度污水經過表面砂土層初步過濾，到達密集排列的 過濾石英陶瓷板，濁度污水中膠體與懸浮物被攔截在表面砂土層和過濾石英陶瓷板的交界 處，以提供植物生長過程所需的養分；經過表面砂土層和過濾石英陶瓷板攔截的濁度污水 透過大粒徑鵝卵石層，向段式復合垂直流土滲裝置的另一側移動，在赤泥分子篩填料層的 攔截吸附和離子交換作用下，對濁度污水進行再次凈化，出水管將凈化后的濁度污水收集 在一起并導入表層湍流篩濾裝置； 在表層湍流篩濾裝置內篩濾時，儲水箱內納米曝氣為間歇曝氣，納米曝氣的進氣為〇2， 用于清潔填料；曝氣時儲水箱內氣壓增大，空氣被多孔板切割成為氣泡鼓起，沖擊篩濾填 料，打散填料表面的污染物質層并使其浮起，使濁度污水能順利經過篩濾填料過濾；篩濾填 料上方的曝氣管產生的氣泡將浮起的污染物推至水面，于溢流至回流槽，與進水混合調節 進水水質； 表層湍流篩濾裝置內篩濾時使用納米曝氣的方式提高_〇H產生率，并由于微氣泡內部 具有較大的壓力且納米氣泡破裂時界面消失，周圍環境劇烈改變產生的化學能促使產生更 多的羥基自由基，增強臭氧氧化分解有機物的能力；臭氧在紫外光的照射下產生TH，臭氧 能帶走二氧化鈦光致電子空穴對中的電子，從而產生了更多的羥基自由基，加速了有機物 的降解，通過· 0H的強氧化作用對有機污染物進行處理； 表層湍流篩濾裝置處理的水流進入納米曝氣高級氧化裝置，納米曝氣高級氧化裝置的 進氣為〇3，通過納米曝氣大量獲得羥基自由基，起強氧化作用，進一步分解殘留難降解有機 化合物及殘存的病原菌和微生物，在去除有機物、降低COD的同時，提高濁度污水的透明度 和色度。
9. 根據權利要求8所述的多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理方法，其中， 紫外光的平均照射劑量在300J/m2以上。
10. 根據權利要求8所述的多段式復合垂直流土滲裝置濁度污水深度處理方法，其中， 表層湍流篩濾裝置的出水回流至多段式復合垂直流土滲裝置進水，調節水質并刺激植物生 長過程分泌次生物質。
【文檔編號】C02F9/14GK104150693SQ201410359806
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】席北斗, 王雷, 張列宇, 汪的華, 何小松, 余紅, 高如泰, 黨秋玲 申請人:中國環境科學研究院