CN104150693B - 一种多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理装置和方法 - Google Patents
一种多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理装置和方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理装置，主要包括：一进水池，连接至两段格栅机；格栅机连接至多段式复合垂直流土渗装置；该多段式复合垂直流土渗装置连接表层湍流筛滤装置；该表层湍流筛滤装置连接纳米曝气高级氧化装置。本发明还公开了多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理方法。<pb pnum="1" />
Description
技术领域
本发明涉及一种多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理装置。
本发明还涉及一种多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理方法。
背景技术
复合垂直流土渗装置是土地处理的一种类型，通过有控制的将浊度污水投放于渗滤介质的表面，使其在渗透的过程中经历物理、化学和生物作用，最终达到净化浊度污水的目的。采用渗透性能较好的填料作为滤料介质代替天然土壤，从而提高水力负荷。复合垂直流是在过滤截留、吸附和生物降解的协同作用下去除污染物质的，为了提升复合垂直流土渗装置的处理能力，提高系统生物机制和非生物机制对污染物质和营养元素的降解效果，本发明采用多种填料对复合垂直流土渗装置进行改良，并根据其性能将其分为多个处理段，针对浊度污水中需要去除的不同污染物质，选择合理布局方式，并设计一种表层湍流筛滤装置对浊度污水进行资源化处理及深度净化，改变了常规处理工艺，提升浊度污水自填料间的通过率，增大了浊度污水处理量，提高处理效率。同时改进了反冲洗工序，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，同时采用混合填料，提升其对水中病毒和重金属有较好的去除能力。本设计通过独特设计理念，工艺操作简单、效果明显，可以大大降低浊度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，提升浊度污水出水水质。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，持久安全的对浊度污水进行消毒降解。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，对浊度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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理装置。
本发明的又一目的在于提供一种多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理法。
为实现上述目的，本发明提供的多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理装置，主要包括：
一进水池，连接至两段格栅机；
格栅机连接至多段式复合垂直流土渗装置；
该多段式复合垂直流土渗装置连接表层湍流筛滤装置；
该表层湍流筛滤装置连接纳米曝气高级氧化装置；
其中：
两段格栅机为粗、细两段筛网，以拦截液体中的固态颗粒，并连续清除流体中杂物；
多段式复合垂直流土渗装置的底部为排空管，排空管的上方铺设有大粒径鹅卵石层，大粒径鹅卵石层的上方由一隔墙分成两部分，靠近格栅机部分至下而上地设有过滤石英陶瓷板和表面砂土层，通过表面砂土层中的进水管与格栅机连接；在靠近表层湍流筛滤装置部分由下而上地设有赤泥分子筛填料层和小鹅卵石层，在小鹅卵石层的上方的出水管连接表层湍流筛滤装置内的缩口进水管；
表层湍流筛滤装置的内部由多孔板分为上、下两个部分，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，筛滤填料的上方设有曝气管，曝气管上的曝气孔垂直向上，曝气管上方设置有回流槽，并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的筛滤填料中安装有缩口反冲洗管，该缩口反冲冼管与储水箱共同连接一反冲洗泵；表层湍流筛滤装置的出水口连接纳米曝气高级氧化装置；表层湍流筛滤装置内部剩余空间填充有半导体负载填料；
纳米曝气高级氧化装置的底部开设有排泥口，位于排泥口上方设置有纳米曝气盘，纳米曝气高级氧化装置的出水口连接反冲洗泵。
所述的装置中，两段格栅机内粗、细筛网均为玻璃钢材质，孔径分别为21mm及8mm。
所述的装置中，多段式复合垂直流土渗装置中的过滤石英陶瓷板采用天然硅酸盐原料经1200℃高温烧结而成。
所述的装置中，多段式复合垂直流土渗装置中的进水管、出水管和排空管均为钻孔PVC管。
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0.5-2.0mm。
所述的装置中，表层湍流筛滤装置的半导体负载填料为纳米TiO2粉体负载在立体网状聚丙烯填料。
所述的装置中，多段式复合垂直流土渗装置的表面砂土层种植有植物。
本发明提供的多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理方法，其过程为：
浊度污水在重力作用下通过粗、细两段筛网拦截液体中的固态颗粒，并连续清除流体中杂物；
进水在重力作用下向多段式复合垂直流土渗装置的下部流动，同时在土壤毛细作用下向上渗透，满足植物生长所需水分；浊度污水经过表面砂土层初步过滤，到达密集排列的过滤石英陶瓷板，浊度污水中胶体与悬浮物被拦截在表面砂土层和过滤石英陶瓷板的交界处，以提供植物生长过程所需的养分，同时此陶瓷板具有恒定的较小化学活性和均匀密集的小孔分布，以及低吸附、高氧化铝含量、适宜的气泡压力(1bar到100kpa)的特性，液体可通过此陶瓷板直接透过，而气体或气泡从液体中被隔离出来。防止氧气和气泡进入集中型反硝化层，保证系统内绝对厌氧环境，同时陶瓷板中包裹零价纳米铁，用于网捕重金属，防止重金属浓度过高产生生物毒性，抑制集中型反硝化层中反硝化菌的生长。；经过表面砂土层和过滤石英陶瓷板拦截的浊度污水透过大粒径鹅卵石层，向段式复合垂直流土渗装置的另一侧移动，在赤泥分子筛填料层的拦截吸附和离子交换作用下，对浊度污水进行再次净化，出水管将净化后的浊度污水收集在一起并导入表层湍流筛滤装置；表面砂土层内填充的粉煤灰分子筛以及弗罗里硅藻土用于大量吸附污染负荷并逐渐缓释，用于降低污染负荷和毒性，同时赤泥分子筛填料层利用偏碱性的赤泥分子筛作为填料，迅速吸附中和厌氧部分酸化产生的小分子酸，调节污水酸碱度，使装置内环境更适宜植物、微生物生存；同时营造偏碱性环境固定污水中的重金属，防止其浸出，利用小分子有机物供给植物养分，在植物生长过程中吸附、吸收重金属进行重金属生物稳定化。所有的混合填料表面形成生物膜，由上至下形成好氧、缺氧、厌氧状态，在植物根系与微生物的协同作用下去除污水中的污染物质；
在表层湍流筛滤装置内筛滤时，储水箱内纳米曝气为间歇曝气，纳米曝气的进气为O2，用于清洁填料；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，打散填料表面的污染物质层并使其浮起，使浊度污水能顺利经过筛滤填料过滤；筛滤填料上方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；
表层湍流筛滤装置内筛滤时使用纳米曝气的方式提高-OH产生率，并由于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；
表层湍流筛滤装置处理的水流进入纳米曝气高级氧化装置，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，进一步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，提高浊度污水的透明度和色度。
表层湍流筛滤装置的出水回流至多段式复合垂直流土渗装置进水，调节水质并刺激植物生长过程分泌次生物质。
所述的方法中，紫外光的平均照射剂量在300J/m2以上。
本发明采用多种填料对复合垂直流土渗装置进行改良，并根据其性能将其分为多个处理段，针对浊度污水中需要去除的不同污染物质，选择合理布局方式，并设计了表层湍流筛滤装置对浊度污水进行资源化处理及深度净化，改变了常规处理工艺，提升浊度污水自填料间的通过率，增大了浊度污水处理量，提高处理效率。同时改进了反冲洗工序，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，同时利用偏碱性的赤泥分子筛作为填料，迅速吸附中和厌氧部分酸化产生的小分子酸，调节污水酸碱度，使装置内环境更适宜植物、微生物生存；同时营造偏碱性环境固定污水中的重金属，防止其浸出，利用小分子有机物供给植物养分，在植物生长过程中吸附、吸收重金属进行重金属生物稳定化。
本发明工艺操作简单、效果明显，可以大大降低浊度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，提升浊度污水出水水质。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，持久安全的对浊度污水进行消毒降解。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，对浊度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是本发明多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理装置的示意图。
附图中主要组件符号说明：
1进水池；2两段格栅机；3粗筛网；4细筛网；5进水管；6围墙；7植物系统；8表面砂土层；9多段式复合垂直流土渗装置；10小鹅卵石层；11出水管；12加压泵；13第一阀门；14缩口进水管；15水层；16表层湍流筛滤装置；17缩口反洗管；18筛滤填料；19第二阀门；20纳米曝气高级氧化装置；21排泥孔；22纳米曝气盘；23转子流量计；24纳米曝气机；25液压泵；26反洗泵；27第三阀门；28紫外灭菌灯；29多孔板；30纳米曝气头；31半导体负载填料；32储水箱；33排空管；34大粒径鹅卵石层；35赤泥分子筛填料层；36过滤石英陶瓷板；37超声波发生仪；38曝气管；39回流槽。
具体实施方式
本发明公开了一种截留浊度污水中污染物质作为植物生长养分，对浊度污水进行资源化处理并将难降解有机物、无机物、微生物、病原菌等物质深度处理装置。
本发明还公开了利用上述组合装置对浊度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，本发明提供的多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理装置，其主要结构包括：
一进水池1连接至两段格栅机2，两段格栅机2内的粗筛网3、细筛网4均为玻璃钢材质，孔径分别为21mm及8mm。浊度污水在重力作用下通过粗、细两段筛网，拦截液体中的固态颗粒，并连续清除流体中的杂物，处理后的浊度污水经过PVC进水管5进入多段式复合垂直流土渗装置。
多段式复合垂直流土渗装置9，主要分为两个部分，左半部分由上到下分别为表面砂土层8、过滤石英陶瓷板36、大粒径鹅卵石层34；右半部分由上到下分别为小鹅卵石层10、赤泥分子筛填料层35、大粒径鹅卵石层34；两个部分底部的大粒径鹅卵石层34相连通，大粒径鹅卵石层34下方为排空管33，为一钻孔PVC管。进水管5埋在左边表面砂土层8进行布水，进水在重力作用下向下流动，同时在土壤毛细作用下向上渗透，满足植物生长所需水分；浊度污水经过表面砂土层8初步过滤，到达密集排列的过滤石英陶瓷板36，浊度污水中胶体与悬浮物被拦截至表面砂土层8和石英陶瓷板36两种填料交界处，提供植物生长过程所需的养分，经过层层拦截的浊度污水透过大粒径鹅卵石层34，向右移动，在赤泥分子筛填料35的拦截、吸附、离子交换等作用下，对浊度污水进行再次净化，透过小鹅卵石层10，防止填料的流失，在PVC出水管11的作用下将净化后的浊度污水收集在一起，在加压泵12的作用下导入表层湍流筛滤装置16。过滤石英陶瓷板36可以采用天然硅酸盐原料经1200℃高温烧结而成。此陶瓷板具有恒定的较小化学活性和均匀密集的小孔分布，以及低吸附高氧化铝含量和适宜的气泡压力(1bar到100kpa)的特性，液体可通过此陶瓷板直接透过，而气体或气泡从液体中被隔离出来。赤泥分子筛用于大量吸附污染负荷并逐渐缓释，用于降低污染负荷和毒性，同时利用偏碱性的赤泥分子筛作为填料，迅速吸附中和厌氧部分酸化产生的小分子酸，调节污水酸碱度，使装置内环境更适宜植物、微生物生存；同时营造偏碱性环境固定污水中的重金属，防止其浸出，利用小分子有机物供给植物养分，在植物生长过程中吸附、吸收重金属进行重金属生物稳定化。所有的填料表面形成生物膜，由上至下形成好氧、缺氧、厌氧状态，在植物根系与微生物的协同作用下去除污水中的污染物质。
表层湍流筛滤装置16由多孔板29分为上、下两个部分。多孔板29孔洞向右倾斜，多孔板29上方铺设一层筛滤填料18，筛滤填料18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18的底部设有纳米曝气头30，筛滤填料18内表层通过缩口进水管14与多段式复合垂直流土渗装置9的出水管11连接，表层湍流筛滤装置16对应于缩口进水管14的另一侧下方设有缩口反洗管17，通过反冲洗管道连接反洗泵26。表层湍流筛滤装置16位于缩口反洗管17的上方设置有回流槽39。筛滤填料18上方位于回流槽39一侧设置有曝气管38，曝气管38设有多个细孔曝气孔，细孔曝气孔垂直向上；在筛滤填料18上方安装有超声波发生仪37。多孔板29下方为储水箱32，储水箱32内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，储水箱32底部安装有紫外灭菌灯28，在紫外灭菌灯28的空隙间设置纳米曝气头30，表层湍流筛滤装置16内部剩余空间填充有半导体负载填料31(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31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。
在筛滤进行时，储水箱32内纳米曝气机30间歇曝气，曝气时储水箱32内气压增大，空气被多孔板29切割成为气泡鼓起，冲击多孔板29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，使得浊度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38，气泡将浮起的污染物推至水面，于溢流至回流槽39，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，不断运行净化浊度污水。
表层湍流筛滤装置进气为O2，用于清洁填料，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。
储水箱32连接的反洗泵26，在表层湍流筛滤装置16进行反冲洗时，通过反洗泵26导入纳米曝气高级氧化装置20出水进行反冲洗，储水箱32在充水过程中，液面上的空气被强力挤压，通过多孔板29上升至填料层，使填料呈现沸腾流动状态，储水箱32内空气排空后，水流继续通过多孔板29孔洞右倾斜向上高速流动，同时整个反冲洗过程中缩口反洗管17内水流向左冲洗，整个装置的填料在水流的冲击力下形成快速运转的湍流，填料在不同方向力作用下形成的小旋涡中相互摩擦，附着的有机污染物得以去除，有利于取得较为纯净的填料。表层湍流筛滤装置储水箱出水口通过一液压泵与纳米曝气高级氧化装置相连。
纳米曝气高级氧化装置20底部开设有排泥口21，位于排泥口21上方设置有纳米曝气盘22，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，在高温纳米曝气的情况下对浊度污水进行纳米曝气处理，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，浊度污水的透明度、色度也有所提高。
根据本发明的一个实施例，通过本发明处理的污水中，芳香性类富里酸物质降低95％以上，污水浊度降低99％，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，浊度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38并间歇开启多孔板上方纳米曝气机24，储水箱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，使筛滤填料截留的污染物集中排除装置外，与进水混合重新处理，浊度污水也可继续自赤泥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浊度污水。
二级反冲洗为空气脉冲反冲洗，由于浊度污水浊度过高，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。此时关闭第一阀门13和第三阀门27，开启第二阀门19，启动反洗泵38、曝气管30及两纳米曝气机24。在回水压力的作用下，储水箱中的全部空气受到快速挤压，沿细孔上升，全部筛滤填料层在上升空气、涡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，关闭反洗泵26、多孔板下方纳米曝气机24、第二阀门19，开启第一阀门13和第三阀门27，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，浊度污水大量积聚不得过滤。此时关闭第一阀门13，开启第二阀门19和第三阀门27，启动反洗泵38、曝气管30及两纳米曝气机24、超声波发生仪37，反向启动液压泵25，将出水池内出水导入储水箱中。⑴储水箱内部空气沿多孔板细孔上升搅拌，筛滤填料底部纳米曝气头开始曝气，筛滤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，筛滤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，筛滤填料上附着的有机污染物能够去除，得到较为纯净的筛滤填料；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筛滤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，利用赤泥分子筛、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。
本发明采用的碳掺杂的纳米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。
本发明采用的纳米TiO2粉体负载在填料上的方法：
采用聚丙烯材质的立体网状结构填料，将纳米TiO2粉体与去离子水(粉体与水的质量比为1:20)混合，用超声波超声成乳浊液，将洁净的立体网状结构填料浸入与乙醇体积比1:1混合的钛酸酯偶联剂，缓慢搅拌一段时间，然后将填料取出放入TiO2乳浊液中继续搅拌一段时间，取出后放入烘箱中干燥(85℃以下)2h，即制得负载纳米TiO2的聚丙烯悬浮填料，其外观呈淡黄色，膜层较均匀。
Claims (10)
1.一种多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理装置，主要包括：
一进水池，连接至两段格栅机；
格栅机连接至多段式复合垂直流土渗装置；
该多段式复合垂直流土渗装置连接表层湍流筛滤装置；
该表层湍流筛滤装置连接纳米曝气高级氧化装置；
其中：
两段格栅机为粗、细两段筛网，以拦截液体中的固态颗粒，并连续清除流体中杂物；
多段式复合垂直流土渗装置的底部为排空管，排空管的上方铺设有大粒径鹅卵石层，大粒径鹅卵石层的上方由一隔墙分成两部分，靠近格栅机部分至下而上地设有过滤石英陶瓷板和表面砂土层，通过表面砂土层中的进水管与格栅机连接；在靠近表层湍流筛滤装置部分由下而上地设有赤泥分子筛填料层和小鹅卵石层，在小鹅卵石层的上方的出水管连接表层湍流筛滤装置内的缩口进水管；
表层湍流筛滤装置的内部由多孔板分为上、下两个部分，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，筛滤填料的上方设有曝气管，曝气管上的曝气孔垂直向上，曝气管上方设置有回流槽，并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半导体光催化剂，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的筛滤填料中安装有缩口反冲洗管，该缩口反冲冼管与储水箱共同连接一反冲洗泵；表层湍流筛滤装置的出水口连接纳米曝气高级氧化装置；表层湍流筛滤装置内部剩余空间填充有半导体负载填料；
纳米曝气高级氧化装置的底部开设有排泥口，位于排泥口上方设置有纳米曝气盘，纳米曝气高级氧化装置的出水口连接反冲洗泵。
2.根据权利要求1所述的多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理装置，其中，两段格栅机内粗、细筛网均为玻璃钢材质，孔径分别为21mm及8mm。
3.根据权利要求1所述的多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理装置，其中，多段式复合垂直流土渗装置中的过滤石英陶瓷板采用天然硅酸盐原料经1200℃高温烧结而成，可隔绝胶体、颗粒有机物以及气体。
4.根据权利要求1所述的多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理装置，其中，多段式复合垂直流土渗装置中的进水管、出水管和排空管均为钻孔PVC管。
5.根据权利要求1所述的多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理装置，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按照5:2:1比例混合而成，其中掺杂少量零价纳米铁，粒径为0.5-2.0mm。
6.根据权利要求1所述的多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理装置，其中，表层湍流筛滤装置的半导体负载填料为硼掺杂纳米TiO2粉体负载在立体网状聚丙烯填料。
7.根据权利要求1所述的多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理装置，其中，多段式复合垂直流土渗装置的表面砂土层种植有植物。
8.一种多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理方法，其过程为：
浊度污水在重力作用下通过粗、细两段筛网拦截液体中的固态颗粒，并连续清除流体中杂物；
进水在重力作用下向多段式复合垂直流土渗装置的下部流动，同时在土壤毛细作用下向上渗透，满足植物生长所需水分；浊度污水经过表面砂土层初步过滤，到达密集排列的过滤石英陶瓷板，浊度污水中胶体与悬浮物被拦截在表面砂土层和过滤石英陶瓷板的交界处，以提供植物生长过程所需的养分；经过表面砂土层和过滤石英陶瓷板拦截的浊度污水透过大粒径鹅卵石层，向多段式复合垂直流土渗装置的另一侧移动，在赤泥分子筛填料层的拦截吸附和离子交换作用下，对浊度污水进行再次净化，出水管将净化后的浊度污水收集在一起并导入表层湍流筛滤装置；
在表层湍流筛滤装置内筛滤时，储水箱内纳米曝气为间歇曝气，纳米曝气的进气为O2，用于清洁填料；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，打散填料表面的污染物质层并使其浮起，使浊度污水能顺利经过筛滤填料过滤；筛滤填料上方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；
表层湍流筛滤装置内筛滤时使用纳米曝气的方式提高羟基自由基产生率，并由于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下产生羟基自由基，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，通过羟基自由基的强氧化作用对有机污染物进行处理；
表层湍流筛滤装置处理的水流进入纳米曝气高级氧化装置，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，进一步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，提高浊度污水的透明度和色度。
9.根据权利要求8所述的多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理方法，其中，紫外光的平均照射剂量在300J/m2以上。
10.根据权利要求8所述的多段式复合垂直流土渗装置浊度污水深度处理方法，其中，表层湍流筛滤装置的出水回流至多段式复合垂直流土渗装置进水，调节水质并刺激植物生长过程分泌次生物质。
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- 2014-07-25 CN CN201410359806.XA patent/CN104150693B/zh not_active Expired - Fee Related
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