CN104150657B - 一种污水三级出水深度处理的装置和处理方法 - Google Patents

Abstract

一种污水三级出水深度处理的装置，主要包括：一混凝池，其上端连接一加药装置；混凝池的出水口连接表层湍流筛滤装置；表层湍流筛滤装置的出水口连接光催化降解反应装置；光催化降解反应装置的出水口连接二次纳米曝气高级氧化装置；二次纳米曝气高级氧化装置的出水口连接超滤装置。本发明还公开了污水三级出水深度处理的方法。

Description

一种污水三级出水深度处理的装置和处理方法

技术领域

本发明涉及一种污水三级出水深度处理的装置。

本发明还涉及利用上述装置进行污水三级出水深度处理的方法。

背景技术

污水的三级处理是对污水的深度处理，现阶段我国的污水处理厂内，污水经过二级处理后，仍含有磷、氮和难以生物降解的有机物、矿物质、病原体等，此时多用活性炭吸附法或反渗透法去除水中剩余污染物，并采用臭氧或氯消毒灭杀细菌和病毒，而后直接作为中水回用，但臭氧和氯运行费用较高，且由于气体性质，容易造成浪费以及二次污染，故需寻找一种造价低廉、更加切实有效的方法进行污水的深度处理。

羟基自由基具有极强氧化能力，具有极强的氧化电位，高达2.80V，所以可以无选择性的氧化分解污水中任何可以被氧化的物质，常用于预处理用做大分子断链，或是后续深度处理为出水有一个更好的水质效果。具体说地，对有机废水都有用，特别对蒽醌类、噻吩、呋喃、吡啶类难生物降解物质相对其他方法有显著效果。故而找到一种经济有效的产生并强化羟基自由基的方法尤为重要。

常见产生羟基自由的方法有芬顿反应、臭氧气水接触等，但羟基自由基产生成本较高。本工艺采取整套的处理工艺对污水进行深度处理，使用自主研发的表层湍流筛滤装置优化三级处理工序，后续在紫外消毒段添加一种半导体光触媒，在紫外光的照射下，激发出极具氧化力的羟基自由基，光催化原理如下：

半导体(如纳米TiO2)+紫外光——激发态电子(e^-)+空穴(h⁺)

e^-与O₂——H₂O₂；

h⁺+H₂O+OH^-——·OH；

其中H₂O₂和·OH可将有机污染物降解为CO₂和H₂O，将无机污染物转化成无害物质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污水三级出水深度处理的装置。

本发明的又一目的在于提供一种利用上述装置进行污水三级出水深度处理的方法。

为实现上述目的，本发明提供的污水三级出水深度处理的装置，主要包括：

一混凝池，其上端连接一加药装置；

混凝池的出水口连接表层湍流筛滤装置；

表层湍流筛滤装置的出水口连接光催化降解反应装置；

光催化降解反应装置的出水口连接二次纳米曝气高级氧化装置；

二次纳米曝气高级氧化装置的出水口连接超滤装置；

其中：

表层湍流筛滤装置由多孔板分为上、下两个部分，多孔板孔洞为倾斜，多孔板上方铺设一层筛滤填料，筛滤填料的底部设有纳米曝气头，筛滤填料内表层通过缩口进水管与混凝池连接；表层湍流筛滤装置对应于缩口进水管的另一侧下方设有缩口出水管，连接反洗泵；表层湍流筛滤装置位于缩口出水管的上方设置有回流槽，筛滤填料上方位于回流槽一侧设置有曝气管，曝气管设有多个细孔曝气孔，细孔曝气孔垂直向上；在筛滤填料上方安装有超声波发生仪；多孔板下方为储水箱，储水箱内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，储水箱底部安装有紫外灭菌灯，在紫外灭菌灯的空隙间设置纳米曝气头，表层湍流筛滤装置内部剩余空间填充有半导体负载填料；表层湍流筛滤装置的储水箱的出水口通过一液压泵与光催化降解反应装置相连；

光催化降解反应装置内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，底部开设有排泥口，内部位于排泥口上方设置有纳米曝气盘，纳米曝气盘上设置有紫外灭菌灯，紫外灭菌灯外有一防水套筒，光催化降解反应装置内部剩余空间填充有光催化填料，光催化降解反应装置的上方设置有多孔隔板，光催化降解反应装置顶部设有遮光板；光催化降解反应装置的出水口通过液压泵与二次纳米曝气高级氧化装置相连；

二次纳米曝气高级氧化装置底部开设有排泥口，内部位于排泥口上方设置有纳米曝气盘；二次纳米曝气高级氧化装置的出水口通过加压泵连接超滤装置中；

超滤装置为板框式超滤机，内部布设有PVDF材质平板超滤膜，超滤膜上设置纳米曝气头。

所述的装置中，表层湍流筛滤装置的筛滤填料为石英砂、改性锰砂与天然沸石分子筛的混合物，粒径为0.4-2.1mm。

所述的装置中，光催化降解反应装置的外壳及遮光板外涂抹有黑色涂料用以遮光。

所述的装置中，表层湍流筛滤装置、光催化降解反应装置及二次纳米曝气高级氧化装置内的纳米曝气盘均与纳米曝气机连接。

所述的装置中，光催化降解反应装置的一端设有液位仪用于观测装置内部液位变化。

本发明提供的污水三级出水深度处理的方法，主要流程为：

通过混凝池上的加药装置，对经过生物处理的污水进行混凝处理，去除小颗粒固体、悬浮微粒和胶体，以降低污水负荷，减轻后续处理难度；混凝池出水使用液压泵加压，通过缩口进水管提升对表层湍流筛滤装置内筛滤填料的冲击力；

表层湍流筛滤装置进行筛滤时，储水箱内纳米曝气为间歇曝气，曝气时储水箱内气压增大，空气被多孔板切割成为气泡鼓起，冲击筛滤填料，打筛滤散填料表面的污染物质层并使其浮起，使得污水能顺利经过筛滤填料过滤；筛滤填料上方设置的曝气管产生的气泡将浮起的污染物推至水面，于溢流至回流槽，与进水混合调节进水水质，同时延长筛滤装置使用寿命及反洗周期；

经表层湍流筛滤装置处理后的出水进入光催化降解反应装置内，通过紫外线灭杀大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、病毒，分解残留难降解有机化合物及有毒物质，持久安全的对污水进行消毒降解；同时采用纳米曝气机产生纳米气泡，产生气泡供给氧气的同时产生羟基自由基，增大了羟自由基的浓度，提高其氧化性能；

光催化降解反应后的出水进入二次纳米曝气高级氧化装置内，在高温纳米曝气的气浮、氧化、高温降解作用下，对污水进行二次纳米曝气处理，分解残留难降解有机化合物及残存的病原菌和微生物，去除有机物、降低COD；

经二次纳米曝气处理后的出水导入超滤装置中，去除污水中的剩余悬浮物，使出水达到回用标准；同时利用进气错流的冲击力扰动滤膜表层，并在反应器内形成湍流，防止污染物质在滤膜表层堆积对水流的顺利通过形成阻力，增大过滤压力。

所述的方法中，混凝处理是采用聚丙烯酰胺为混凝剂，投加量按5mg/L计。

所述的方法中，表层湍流筛滤装置的进气为O₂，用于清洁填料；光催化降解反应装置及二次纳米曝气高级氧化装置的进气为O₃，通过纳米曝气大量获得羟基自由基，起强氧化作用。

所述的方法中，光催化降解反应装置内的紫外线平均照射剂量在300J/m2以上。

本发明的装置中，表层湍流筛滤装置是在传统砂滤基础上改动加工而成的。改变了进水和反冲洗工序，增大了污水处理量，提高处理效率，减少反冲洗用水量，但提高了其反冲洗效率，反冲洗后的填料与常规反冲洗相比，更加洁净，同时对水中病毒和重金属有较好的去除能力。

本发明的装置中，光催化降解反应装置提高光催化效果，增大了反应面，解决了常规光催化剂需要分散剂协同使用的弊端，减少了催化剂的流失现象，避免了反应结束后催化剂的分离步骤。灭杀大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、病毒等，分解残留难降解有机化合物及有毒物质，持久安全的对污水进行消毒降解。

本发明采用纳米曝气机产生纳米气泡，产生气泡供给氧气的同时产生羟基自由基，增大了羟自由基的浓度，提高其氧化性能。

本发明的方法操作简单、效果明显，在污水处理厂现有设备上进行改动即可完成。可以大大降低污水深度处理的造价和费用，避免处理过程中二次污染的产生，提升污水出水水质。其中表层湍流筛滤装置中纳米二氧化钛晶体作为光触媒在紫外灯照射下激发极具氧化力的自由负离子，同时在纳米曝气过程中以及超声波发生过程激发的能量亦可发生并加强自由负离子的产生，达成光催化效果；而自由负离子以及其摆脱共价键的束缚后留下空位，与纳米气泡表面带有的电荷同时产生微电解效果，可灭杀大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、病毒等，分解残留难降解有机化合物及有毒物质，持久安全的对污水进行消毒降解。针对环境类激素(如激素类农药、抗生素、二恶英、雌激素以及人工合成激素等微量有害化学物质)的处理方面具有很大的优势，能够使绝大部分有机物完全矿化或分解，对污水进行筛滤处理的同时对其出水净化、消毒，出水较好的达到国家要求标准。

附图说明

图1是本发明污水三级出水深度处理的装置的结构示意图。

附图中主要组件符号说明：

0加药装置；1混凝池；2缩口进水管；3表层湍流筛滤装置；4缩口出水管；5反冲洗阀门；6液位仪；7遮光板；8光催化降解反应装置；9多孔隔板；10紫外灭菌灯；11防水套筒；12二次纳米曝气高级氧化装置；13超滤装置；14超滤膜；15加压泵；16纳米曝气盘；17排泥口；18流量计；19液压泵；20纳米曝气机；21光催化填料；22反洗泵；23多孔板；24纳米曝气头；25半导体负载填料；26储水箱；27超声波发生仪；28曝气管；29回流槽；30筛滤填料。

具体实施方式

本发明提供了一种污水三级出水深度处理的装置，利用羟基自由基强氧化性深度去除污水中污染物质(如：有机物、微生物、无机物等化学杂质)。

本发明还公开了利用上述组合装置对污水深度处理的方法。

以下结合附图作详细说明。需要说明的是，在以下叙述中提到的左、右、上、下等均是以附图所示的方向为准。

请参阅图1，本发明提供的污水三级出水深度处理的装置，其主要结构包括：

一混凝池1，其上端设置一加药装置0，对经过生物处理的污水进行混凝处理，混凝剂选用聚丙烯酰胺，投加量按5mg/L计。去除小颗粒固体、悬浮微粒和胶体，以降低污水负荷，减轻了后续处理难度。混凝池1出水使用液压泵加压，通过缩口进水管2提升其冲击力，导入表层湍流筛滤装置3。

表层湍流筛滤装置3由多孔板23分为上、下两个部分。多孔板23孔洞向右倾斜，多孔板23上方铺设一层筛滤填料30，筛滤填料30是石英砂、改性锰砂与天然沸石分子筛的混合物，粒径为0.5-2.0mm，是集过滤、吸附、离子交换、混凝及去除重金属为一体的多功能混合填料。筛滤填料30的底部设有纳米曝气头24，筛滤填料30内表层通过缩口进水管2与混凝池1连接。表层湍流筛滤装置3对应于缩口进水管2的另一侧下方设有缩口出水管4，通过反冲洗阀门5连接反洗泵22。表层湍流筛滤装置3位于缩口出水管4的上方设置有回流槽29。筛滤填料30上方位于回流槽29一侧设置有曝气管28，曝气管28设有多个细孔曝气孔，细孔曝气孔垂直向上；在筛滤填料30上方安装有超声波发生仪27。多孔板23下方为储水箱26，储水箱26内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，储水箱26底部安装有紫外灭菌灯10，在紫外灭菌灯10的空隙间设置纳米曝气头24，表层湍流筛滤装置3内部剩余空间填充有半导体负载填料25(如纳米TiO2粉体负载在立体网状聚丙烯填料)，本发明将半导体负载填料25固定在载体上，解决了常规光催化剂需要分散剂协同使用的弊端，减少了催化剂的流失现象，避免了反应结束后催化剂的分离步骤。

表层湍流筛滤装置3在进行筛滤时，储水箱26内纳米曝气机24间歇曝气，曝气时储水箱26内气压增大，空气被多孔板23切割成为气泡鼓起，冲击多孔板23上方铺设的筛滤填料，打散筛滤填料表面的污染物质层并使其浮起，使得污水能顺利经过筛滤填料过滤；筛滤填料上方右端设置有曝气管28，气泡将浮起的污染物推至水面，于溢流至回流槽29，与进水混合调节进水水质，同时延长筛滤装置使用寿命及反洗周期，对于进水浊度较低的情况，甚至可以无需反冲洗，不断运行净化污水。

筛滤填料30底部纳米曝气头24进气为O₂，用于清洁填料；储水箱26内纳米曝气头24的进气为O₃，通过纳米曝气大量获得羟基自由基，与紫外灭菌灯，半导体负载填料共同提高高级氧化效果，同时其中富含羟自由基的出水在装置进行反洗时，冲刷筛滤填料，较好的做到填料清洁与再生。

使用纳米曝气的方式提高-OH产生率，由于微气泡具有庞大的数量、比表面积、缓慢的上升速度，大大增加了气液接触面积、接触时间，有利于臭氧溶于水中，克服了臭氧难溶于水的缺点。微气泡内部具有较大的压力且纳米气泡破裂时界面消失，周围环境剧烈改变产生的化学能促使产生更多的羟基自由基，增强臭氧氧化分解有机物的能力。

臭氧在紫外光的照射作用下产生·OH，臭氧能带走二氧化钛光致电子空穴对中的电子，从而产生了更多的羟基自由基，加速了有机物的降解，通过·OH的强氧化作用对有机污染物进行处理。

表层湍流筛滤装置3工作时导入混凝池1出水，缩口进水管2埋在筛滤填料30表层，进水过程中利用进水错流的冲击力扰动填料表层，形成湍流，防止污染物质在表层堆积对水流的顺利通过形成阻力；在进行反冲洗时，纳米曝气头开始曝气，在高温纳米曝气的情况下对砂粒进行纳米曝气处理，在高温、纳米微小泡的剪切力以及曝气过程中产生的冲击力的作用下，清洗填料截流的杂质、胶体以及表面生长的生物膜。同时通过反洗泵22导入二次纳米曝气高级氧化装置12出水进行反冲洗，缩口出水管4对筛滤填料30施加一个向左的方向力，而储水箱26在充水过程中，液面上的空气被强力挤压，通过多孔板上升至筛滤填料层，使筛滤填料呈现沸腾流动状态，储水箱内空气排空后，水流继续通过多孔板孔洞右倾斜向上高速流动，同时整个反冲洗过程中缩口出水管4内水流向左冲洗，整个筛滤填料在水流的冲击力下形成快速运转的湍流，筛滤填料在不同方向力作用下形成的逆时针小旋涡中相互摩擦，附着的有机污染物得以去除，有利于取得较为纯净的填料。表层湍流筛滤装置3的储水箱26的出水口通过一液压泵与光催化降解反应装置8相连。

光催化降解反应装置8内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，底部开设有排泥口17，内部位于排泥口17上方设置有纳米曝气盘16，纳米曝气盘16上设置有紫外灭菌灯10，紫外灭菌灯10外有一防水套筒11，光催化降解反应装置8内部剩余空间填充有半导体负载填料(如纳米TiO2粉体负载在立体网状聚丙烯填料)，光催化降解反应装置8的上方设置有多孔隔板9，光催化降解反应装置8的一端安置有液位仪6，光催化降解反应装置8顶部设有遮光板7，光催化降解反应装置8的外壳及上方的遮光板7外层涂抹一层黑色涂料用以遮光。本发明增大了反应面，解决了常规光催化剂需要分散剂协同使用的弊端，减少了催化剂的流失现象，避免了反应结束后催化剂的分离步骤。光催化降解反应装置8的左端设置有液位仪6，用于观测装置内部液位变化。

光催化降解反应装置8的出水口通过一液压泵19与二次纳米曝气高级氧化装置12相连。

二次纳米曝气高级氧化装置12底部开设有排泥口17，内部位于排泥口17上方设置有纳米曝气盘16，在高温纳米曝气的气浮、氧化、高温降解等作用下，对污水进行二次纳米曝气处理，分解残留难降解有机化合物及残存的病原菌和微生物，在去除有机物、降低COD的同时，污水的透明度、色度也有所提高。

处理后的出水使用加压泵15导入超滤装置13中，超滤装置13为板框式超滤机，内部布设有PVDF材质平板超滤膜14，高效去除污水中的剩余悬浮物，使出水达到回用标准。超滤膜14上设置纳米曝气头24，利用进气错流的冲击力扰动滤膜表层，并在反应器内形成湍流，防止污染物质在滤膜表层堆积对水流的顺利通过形成阻力。

本发明的装置中，表层湍流筛滤装置3、光催化降解反应装置8及二次纳米曝气高级氧化装置12内的曝气盘均连接纳米曝气机20。

本发明的装置中，表层湍流筛滤装置3和光催化降解反应装置8中的紫外灭菌灯平均照射剂量在300J/m²以上。

本发明的表层湍流筛滤装置，是在传统砂滤基础上改动加工而成的。改变了进水和反冲洗工序，增大了污水处理量，提高处理效率，减少反冲洗用水量，但提高了其反冲洗效率，反冲洗后的填料与常规反冲洗相比，更加洁净，同时对水中病毒和重金属有较好的去除能力。

本发明的光催化降解反应装置提高光催化效果，增大了反应面，解决了常规光催化剂需要分散剂协同使用的弊端，减少了催化剂的流失现象，避免了反应结束后催化剂的分离步骤。灭杀大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、病毒等，分解残留难降解有机化合物及有毒物质，持久安全的对污水进行消毒降解。

本发明使用纳米曝气机产生纳米气泡，产生气泡供给氧气的同时产生羟基自由基，增大了羟自由基的浓度，提高其氧化性能。

本发明的装置操作简单、效果明显，在污水处理厂现有设备上进行改动即可完成。可以大大降低污水深度处理的造价和费用，避免处理过程中二次污染的产生，提升污水出水水质。并灭杀大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、病毒等，分解残留难降解有机化合物及有毒物质，持久安全的对污水进行消毒降解。针对环境类激素(如激素类农药、抗生素、二恶英、雌激素以及人工合成激素等微量有害化学物质)的处理方面具有很大的优势，能够使绝大部分有机物完全矿化或分解，对污水进行筛滤处理的同时对其出水净化、消毒，出水较好的达到国家要求标准。

根据本发明的一个实施例，通过本发明处理的污水中类蛋白荧光峰强度降低95％以上，溶解性有机物降低99％，大肠杆菌、金黄色葡萄球菌基本灭杀完全，出水水质透明度高

本发明先后采用三级反冲洗技术进行反冲洗：

一级反冲洗为曝气循环反冲洗，由于污染物质在填料表面的堆积，污水难以透过填料之间的空隙渗透下去，在筛滤过程中进行反冲洗，开启曝气管28并间歇开启多孔板上方纳米曝气机20，集水池内纳米曝气头不连续工作，空气自多孔板向上鼓起，分割成小气泡，间歇冲散筛滤填料上的致密污物层，污染物质层破碎成片状浮起，在曝气管的浮力以及缩口管进水时向右推力的协同作用下产生波轮效果，填料表层片状致密污染物溢流至回流槽，使填料截留的污染物集中排除装置外，与进水混合重新处理，污水也可继续自分子筛空隙渗透下去；一级反冲洗可延长筛滤装置使用寿命及反洗周期，对于进水浊度较低的情况，甚至可以无需反冲洗，使装置不断运行净化污水。

二级反冲洗为空气脉冲反冲洗，由于污水浊度过高，导致污染物质在填料表面的大量堆积，仅仅靠一级反冲洗步骤仍不能达到继续筛滤的效果。此时关闭表层湍流筛滤装置3和光催化降解反应装置8之间的阀门以及缩口进水管2的阀门，开启反冲洗阀门5，启动反洗泵22、曝气管28及表层湍流筛滤装置3中的两个纳米曝气机20，将二次纳米曝气高级氧化装置12内的出水导入表层湍流筛滤装置3中。在回水压力的作用下，表层湍流筛滤装置3的储水箱26中的全部空气受到快速挤压，沿多孔板23的细孔上升，全部筛滤填料层在上升空气、波轮的旋转扰动及填料下纳米曝气头的冲击力作用下旋转流动，污染物质破碎浮起，在曝气管的浮力以及进水冲击挡流板向右推力的协同作用下，溢流至回流槽29与初始进水混合，待水面快速下降。过滤速率重新稳定后，关闭反冲洗阀门5、反洗泵22、多孔板下方纳米曝气机20，开启表层湍流筛滤装置3和光催化降解反应装置8之间的阀门以及缩口进水管2的阀门，继续进行筛滤处理。

三级反冲洗为曝气湍流反冲洗，此时一、二级反冲洗已经不足以解决污染物质对填料的覆盖、阻塞问题，污水大量积聚不得过滤。此时关闭缩口进水管2的阀门，开启反冲洗阀门5、表层湍流筛滤装置3和光催化降解反应装置8之间的阀门，启动反洗泵22、曝气管28及表层湍流筛滤装置3中的两个纳米曝气机20、超声波发生仪27，反向启动表层湍流筛滤装置3和光催化降解反应装置8之间的液压泵，将出水池内出水导入集水池中。⑴集水池内部空气沿多孔板细孔上升搅拌，填料底部纳米曝气头开始曝气，填料上方涡轮不断转动；⑵利用纳米曝气技术冲击、氧化、气浮及高温作用协同清洗，上方填料呈现湍流状态，进行无规则高速运动状态，填料在水流旋涡的冲击力和气泡的剪切力作用下相互摩擦，填料上附着的有机污染物能够去除，得到较为纯净的填料；⑶利用超声波发生仪在液体介质中产生超声波，在筛滤填料表面产生空化效应，空化汽泡在闭合过程中破裂时形成的冲击波，会在其周围产生上千个气压的冲击压力，作用在填料表面上破坏污物之间粘性，并使它们迅速分散在反洗液中，从而达到填料表面洁净的效果。⑷空气排净后，出水池的出水继续导入，纳米曝气与超声波可促使羟基自由基的产生，富含羟自由基的出水冲洗湍流状态的的填料颗粒表面及微孔，剥离污染物质，填料得到再生。⑸而污染物质在水流冲击力及右侧曝气管气浮作用下不断向上浮至水面，自左端进水堰及右端回流槽流出与初始进水混合。经过三级反冲洗，内部污染物被清洗排空殆尽。

常规砂滤是在过滤过程中不扰动砂层，使水流从砂子细小缝隙之间流过。通常采用不扰动砂层，压实填料、增加水压、砂上附加网格等手段改进砂滤过程，让水流从砂子细小缝隙之间流过，而污染物质停留在砂层的表层上。本发明则是利用缩口管高压进水扰动填料表层，防止污染物质堆积对水流的顺利通过形成阻力，同时利用高级氧化、超声波、纳米曝气、气泡的冲击力和剪切力等手段改进装置，利用分子筛、锰砂等填料进行优化设计，最后使用三级反冲洗等改进处理过程。本装置对胶体、纤维、藻类等悬浮物的截留效果好，对于浊度较低水质甚至无需反冲洗，即可完成处理过程，同时具有去除臭味，灭杀细菌、病原菌等微生物，分解难降解的少量残留表面活化剂、多氯联苯等难降解有机化合物的功效。

碳掺杂的纳米TiO₂粉体的制备：采用均匀沉淀法和水热法两步过程制备碳掺杂的纳米TiO₂。以硫酸钛和尿素为前驱，葡萄糖为碳源，具体制备过程如下：取6.48g27硫酸钛和3.24g54尿素(硫酸钛与尿素的摩尔比为1:2)溶于去离子水中，再加入适量的葡萄糖0.6搅拌均匀，1:2:0.023在90℃的条件下反应2h。待反应结束后取出反应物干燥、反复水洗至中性，再次干燥，用球磨机研磨得到碳掺杂的纳米TiO₂粉体。

Claims (10)

1.一种污水三级出水深度处理的装置，主要包括：

一混凝池，其上端连接一加药装置；

混凝池的出水口连接表层湍流筛滤装置；

表层湍流筛滤装置的出水口连接光催化降解反应装置；

光催化降解反应装置的出水口连接二次纳米曝气高级氧化装置；

二次纳米曝气高级氧化装置的出水口连接超滤装置；

其中：

表层湍流筛滤装置由多孔板分为上、下两个部分，多孔板孔洞为倾斜，多孔板上方铺设一层筛滤填料，筛滤填料的底部设有纳米曝气头，筛滤填料内表层通过缩口进水管与混凝池连接；表层湍流筛滤装置对应于缩口进水管的另一侧下方设有缩口出水管，连接反洗泵；表层湍流筛滤装置位于缩口出水管的上方设置有回流槽，筛滤填料上方位于回流槽一侧设置有曝气管，曝气管设有多个细孔曝气孔，细孔曝气孔垂直向上；在筛滤填料上方安装有超声波发生仪；多孔板下方为储水箱，储水箱内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，储水箱底部安装有紫外灭菌灯，在紫外灭菌灯的空隙间设置纳米曝气头，表层湍流筛滤装置内部剩余空间填充有半导体负载填料；表层湍流筛滤装置的储水箱的出水口通过一液压泵与光催化降解反应装置相连；

光催化降解反应装置内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，底部开设有排泥口，内部位于排泥口上方设置有纳米曝气盘，纳米曝气盘上设置有紫外灭菌灯，紫外灭菌灯外有一防水套筒，光催化降解反应装置内部剩余空间填充有光催化填料，光催化降解反应装置的上方设置有多孔隔板，光催化降解反应装置顶部设有遮光板；光催化降解反应装置的出水口通过液压泵与二次纳米曝气高级氧化装置相连；

二次纳米曝气高级氧化装置底部开设有排泥口，内部位于排泥口上方设置有纳米曝气盘；二次纳米曝气高级氧化装置的出水口通过加压泵连接超滤装置中；

超滤装置为板框式超滤机，内部布设有PVDF材质平板超滤膜，超滤膜上设置纳米曝气头。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，表层湍流筛滤装置的筛滤填料为石英砂、改性锰砂与天然沸石分子筛混合而成，其中掺杂少量零价纳米铁，粒径为0.4-2.1mm。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，光催化降解反应装置的外壳及遮光板外涂抹有黑色涂料用以遮光。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，表层湍流筛滤装置、光催化降解反应装置及二次纳米曝气高级氧化装置内的纳米曝气盘均与纳米曝气机连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，光催化降解反应装置的一端设有液位仪用于观测装置内部液位变化。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，光催化降解反应装置内的光催化填料是碳掺杂的纳米TiO₂粉体。

7.一种利用权利要求1中三级出水深度处理的装置的方法，主要流程为：

通过混凝池上的加药装置，对经过生物处理的污水进行混凝处理，去除小颗粒固体、悬浮微粒和胶体，以降低污水负荷，减轻后续处理难度；混凝池出水使用液压泵加压，通过缩口进水管提升对表层湍流筛滤装置内筛滤填料的冲击力；

表层湍流筛滤装置进行筛滤时，储水箱内纳米曝气为间歇曝气，曝气时储水箱内气压增大，空气被多孔板切割成为气泡鼓起，冲击筛滤填料，打筛滤散填料表面的污染物质层并使其浮起，使得污水能顺利经过筛滤填料过滤；筛滤填料上方设置的曝气管产生的气泡将浮起的污染物推至水面，于溢流至回流槽，与进水混合调节进水水质，同时延长筛滤装置使用寿命及反洗周期；

经表层湍流筛滤装置处理后的出水进入光催化降解反应装置内，通过紫外线灭杀大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、病毒，分解残留难降解有机化合物及有毒物质，持久安全的对污水进行消毒降解；同时采用纳米曝气机产生纳米气泡，产生气泡供给氧气的同时产生羟基自由基，增大了羟自由基的浓度，提高其氧化性能；

光催化降解反应后的出水进入二次纳米曝气高级氧化装置内，在高温纳米曝气的气浮、氧化、高温降解作用下，对污水进行二次纳米曝气处理，分解残留难降解有机化合物及残存的病原菌和微生物，去除有机物、降低COD；

经二次纳米曝气处理后的出水导入超滤装置中，去除污水中的剩余悬浮物，使出水达到回用标准；同时利用进气错流的冲击力扰动滤膜表层，并在反应器内形成湍流，防止污染物质在滤膜表层堆积对水流的顺利通过形成阻力，增大过滤压力。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，混凝处理是采用聚丙烯酰胺为混凝剂，投加量按5mg/L计。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，表层湍流筛滤装置的进气为O₂，用于清洁填料；光催化降解反应装置及二次纳米曝气高级氧化装置的进气为O₃，通过纳米曝气大量获得羟基自由基，起强氧化作用。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，光催化降解反应装置内的紫外线平均照射剂量在300J/m²以上。