一種快速土滲系統(tǒng)深度凈化生活污水的裝置和方法
【專利摘要】一種快速土滲系統(tǒng)深度凈化生活污水的裝置，包括：一級(jí)格柵機(jī)、二級(jí)格柵機(jī)、納米曝氣消融裝置、快速土滲系統(tǒng)、旋流篩濾池和出水池。本發(fā)明還公開了利用上述裝置去除污水中懸浮物、膠體、無機(jī)物、微生物等污染物質(zhì)的方法。本發(fā)明采用快速土滲系統(tǒng)，利用滲透性好的沙土與赤泥分子篩填料和植物構(gòu)建適宜污水處理的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)，后續(xù)使用篩濾過濾污水中懸浮物質(zhì)，光催化降解殘余污染物質(zhì)、滅殺污水中的細(xì)菌，病原菌，起到滅菌消毒的作用，每小時(shí)處理量超過1000噸，出水微生物、污染物去除率達(dá)到100％。
【專利說明】一種快速土滲系統(tǒng)深度凈化生活污水的裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種快速土滲系統(tǒng)深度凈化生活污水的裝置。
[0002] 本發(fā)明還涉及利用上述裝置去除污水中污染物質(zhì)（如：懸浮物、膠體、無機(jī)物、微 生物等）的方法。

【背景技術(shù)】
[0003] 隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展加速，污水排放量急劇增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年，我國城市年污水 排放量將至少達(dá)到455億噸，相比2009年增加約100億噸。結(jié)合目前污水處理行業(yè)的發(fā)展 速度，保守估計(jì)，到2015年，我國污水處理率將達(dá)到85%，污水處理量將達(dá)到386. 75億噸。 由此估算，"十二五"期間，約需增加近3, 000萬噸/日的污水處理能力，僅污水處理設(shè)施建 設(shè)投資市場(chǎng)需求在600億元左右，即每年增加120億元。為了降低污水處理成本，提高污水 處理效率，找到一種切實(shí)有效的污水快速處理方法勢(shì)在必行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種快速土滲系統(tǒng)深度凈化生活污水的裝置。
[0005] 本發(fā)明的又一目的是提供一種利用上述裝置凈化生活污水的方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的快速土滲系統(tǒng)深度凈化生活污水的裝置，其主要 結(jié)構(gòu)包括：
[0007] 兩級(jí)串聯(lián)的第一級(jí)格柵機(jī)和第二級(jí)格柵機(jī)，初步實(shí)現(xiàn)固液分離，第二格柵機(jī)的出 水連接納米曝氣消融裝置的進(jìn)水口；
[0008] 納米曝氣消融裝置底部開設(shè)有排泥口，納米曝氣消融裝置內(nèi)部位于排泥口上方設(shè) 置有曝氣盤，納米曝氣消融裝置的出水連接快速土滲系統(tǒng)的進(jìn)水口；
[0009] 快速土滲系統(tǒng)分為布水區(qū)、快速滲濾區(qū)和沉淀區(qū)三個(gè)部分，各區(qū)域之間有隔板進(jìn) 行隔斷；靠近快速土滲系統(tǒng)的進(jìn)水口的布水區(qū)為下行池，污水自上向下流動(dòng)，布水區(qū)內(nèi)填充 有碎石和粉煤灰分子篩填料；布水區(qū)的一側(cè)為快速滲濾區(qū)，在快速滲濾區(qū)內(nèi)的沙土與赤泥 分子篩填料中污水自下而上、自左至右流動(dòng)，最后溢流至沉淀區(qū)內(nèi)快速土滲系統(tǒng)的上部種 植有植物；沉淀區(qū)內(nèi)的出水連接渦輪篩濾池的縮口布水噴頭；
[0010] 渦輪篩濾池由多孔板分為上、下兩個(gè)部分；
[0011] 多孔板上方鋪設(shè)一層復(fù)合填料，復(fù)合填料的底部設(shè)置有納米曝氣頭，復(fù)合填料上 方設(shè)置一渦輪，渦輪篩濾池的縮口布水頭設(shè)在渦輪的一側(cè)上部；渦輪另一側(cè)的上部設(shè)置有 壓力射流管，壓力射流管上方有一曝氣管，曝氣管設(shè)有多個(gè)細(xì)孔曝氣孔，曝氣管上方設(shè)置有 回流槽，并安裝有超聲波發(fā)生儀；
[0012] 多孔板的下方為儲(chǔ)水箱，儲(chǔ)水箱的內(nèi)壁均勻負(fù)載一層非金屬摻雜光催化劑，儲(chǔ)水 箱的底部安裝有紫外滅菌燈，在紫外滅菌燈的空隙間設(shè)置納米曝氣頭，儲(chǔ)水箱內(nèi)剩余空間 填充有半導(dǎo)體負(fù)載填料；渦輪篩濾池的儲(chǔ)水箱的出水與納米曝氣沉降池相連；
[0013] 儲(chǔ)水箱通過一管道連接一縮口反洗噴頭，該縮口反洗噴頭設(shè)在復(fù)合填料表面，納 米曝氣沉降池的出水口通過反洗泵與縮口反洗噴頭連接。
[0014] 所述的裝置，其中，多孔板是由兩層多孔板夾雜一層鋼紗網(wǎng)組成。
[0015] 所述的裝置，其中，旋流篩濾池內(nèi)的兩個(gè)納米曝氣頭分別各連接一納米曝氣機(jī)，且 旋流篩濾池多孔板上方的納米曝氣頭進(jìn)氣為〇 2，儲(chǔ)水箱內(nèi)的納米曝氣頭進(jìn)氣為〇3。
[0016] 所述的裝置，其中，快速土滲系統(tǒng)的布水區(qū)內(nèi)填充的碎石和粉煤灰分子篩填料粒 徑為30-60mm，快速滲濾區(qū)內(nèi)的沙土與赤泥分子篩填料粒徑為15-30mm。
[0017] 所述的裝置，其中，快速土滲系統(tǒng)的上部種植有植物為美人蕉和香蒲。
[0018] 所述的裝置，其中，渦輪篩濾池的復(fù)合填料為粒徑0. 5-1. 0_的天然沸石分子篩 以及分子篩的混合物，填料配比為8:1。
[0019] 本發(fā)明提供的利用上述裝置凈化生物污水的方法：
[0020] 1)兩級(jí)串聯(lián)的格柵機(jī)分兩個(gè)過濾精度對(duì)污水中的固體進(jìn)行有效攔截，初步實(shí)現(xiàn)固 液分離，阻隔污水中的大型固體，減少污水中的含固量，防止懸浮物對(duì)污水的后續(xù)處理造成 影響；
[0021] 2)格柵機(jī)的出水在納米曝氣消融裝置中，利用曝氣過程中納米氣泡的氧化、消融、 斷鏈作用，將污水中的高分子有機(jī)物迅速分解，長鏈有機(jī)物徹底打斷，同時(shí)污水在高溫納米 曝氣下脫臭、除泡、分解難降解有機(jī)化合物，降低C0D，滅殺殘存的病原菌和微生物，改善水 質(zhì)，為污水后續(xù)生物處理提供了充足的碳源；
[0022] 3)納米曝氣消融裝置出水流至快速土滲系統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)過布水區(qū)布水，于快速滲濾區(qū) 內(nèi)處理后于沉淀區(qū)沉淀再作沉淀處理，降低下一步旋流篩濾池的篩濾處理難度；
[0023] 4)快速土滲系統(tǒng)的出水通過渦輪篩濾池的縮口布水噴頭形成的進(jìn)水水流沖擊作 用下帶動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，攪擾渦輪篩濾池內(nèi)復(fù)合填料表層，避免污染物質(zhì)滯留在復(fù)合填料的表 層上，使水流從復(fù)合填料縫隙之間快速流過，保證出水水質(zhì)的同時(shí)，提高了過濾速率，延緩 了反沖洗周期；
[0024] 旋流篩濾池內(nèi)的納米曝氣頭采用03曝氣，由于納米氣泡具有龐大的數(shù)量、比表面 積、緩慢的上升速度等特性，同時(shí)氣泡在水中停留時(shí)間長，增加了氣液接觸面積、接觸時(shí)間， 利于臭氧溶于水中，克服了臭氧難溶于水的缺點(diǎn)；微氣泡內(nèi)部具有較大的壓力且納米氣泡 破裂時(shí)界面消失，周圍環(huán)境劇烈改變產(chǎn)生的化學(xué)能促使產(chǎn)生更多的羥基自由基·〇Η，增強(qiáng)0 3 氧化分解有機(jī)物的能力；且納米級(jí)的〇3氣泡與紫外滅菌燈、半導(dǎo)體負(fù)載填料共存于渦輪篩 濾池，提高高級(jí)氧化效果，可有效提高·〇Η產(chǎn)生率。旋流篩濾池的出水回流至快速土滲系統(tǒng) 進(jìn)水，調(diào)節(jié)水質(zhì)并刺激植物生長過程分泌次生物質(zhì)。
[0025] 所述的方法，其中，紫外滅菌燈平均照射劑量在300J/m2以上。
[0026] 本發(fā)明采用快速處理污水理念，使用一系列機(jī)械法、理化法、生物法有效縮短污水 處理時(shí)間，快速使產(chǎn)生污水達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)，無害化、資源化明顯，有力避免由于污水處 理周期長引發(fā)對(duì)周邊環(huán)境的影響。同時(shí)本工藝具有景觀觀賞性，污水處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。 本發(fā)明采用快速土滲系統(tǒng)，利用滲透性好的沙土與赤泥分子篩填料和植物構(gòu)建適宜污水處 理的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)，后續(xù)使用篩濾過濾污水中懸浮物質(zhì)，旋流篩濾池中納米二氧化鈦晶體 作為光觸媒在紫外燈照射下激發(fā)極具氧化力的自由負(fù)離子，同時(shí)在納米曝氣過程中以及超 聲波發(fā)生過程激發(fā)的能量亦可發(fā)生并加強(qiáng)自由負(fù)離子的產(chǎn)生，達(dá)成光催化效果；而自由負(fù) 離子以及其擺脫共價(jià)鍵的束縛后留下空位，與納米氣泡表面帶有的電荷同時(shí)產(chǎn)生微電解效 果，可降解殘余污染物質(zhì)、滅殺污水中的細(xì)菌，病原菌，起到滅菌消毒的作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1是本發(fā)明的快速土滲系統(tǒng)深度凈化生活污水的裝置示意圖。
[0028] 附圖中主要組件符號(hào)說明：
[0029] 1 -級(jí)格柵機(jī)；2二級(jí)格柵機(jī)；3納米曝氣消融裝置；4布水區(qū)；5快速滲濾區(qū)；6植 物系統(tǒng)；7快速土滲系統(tǒng)；7A隔板；8沉淀區(qū)；9第一閥門；10縮口布水噴頭；11旋流篩濾池； 12渦輪；13縮口反洗噴頭；14第二閥門；15反洗泵；16出水池；17液壓泵；18第四閥門；19 紫外滅菌燈；20多孔板；21、21A納米曝氣頭；22半導(dǎo)體負(fù)載填料；23儲(chǔ)水箱；24、24A、24B 納米曝氣機(jī)；25第五閥門；26轉(zhuǎn)子流量計(jì)；27曝氣盤；28排泥孔；29超聲波發(fā)生儀；30曝氣 管；31回流槽。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 本發(fā)明的快速土滲系統(tǒng)深度凈化生活污水的裝置可以快速去除污水中污染物質(zhì) (如：懸浮物、膠體、無機(jī)物、微生物等）。
[0031] 本發(fā)明提供的快速土滲系統(tǒng)深度凈化生活污水的裝置，其主要結(jié)構(gòu)包括：
[0032] 兩級(jí)串聯(lián)的格柵機(jī)1、2分兩個(gè)過濾精度對(duì)污水中的固體進(jìn)行有效攔截，初步實(shí)現(xiàn) 固液分離，阻隔污水中的大型固體，減少污水中的含固量，防止懸浮物對(duì)污水的后續(xù)處理造 成影響。格柵機(jī)2的出水連接納米曝氣消融裝置3的進(jìn)水口。
[0033] 納米曝氣消融裝置3底部開設(shè)有排泥口 28,納米曝氣消融裝置3內(nèi)部位于排泥口 28上方設(shè)置有曝氣盤27,該曝氣盤27連接一納米曝氣機(jī)24,利用曝氣過程中納米氣泡的 氧化、消融、斷鏈作用，將污水中的高分子有機(jī)物迅速分解，長鏈有機(jī)物徹底打斷，同時(shí)污水 在高溫納米曝氣下脫臭、除泡、分解難降解有機(jī)化合物，降低C0D，滅殺殘存的病原菌和微生 物，改善水質(zhì)，為污水后續(xù)生物處理提供了充足的碳源。為便于控制曝氣量，曝氣盤27與納 米曝氣機(jī)24之間安裝有轉(zhuǎn)子流量計(jì)26。
[0034] 納米曝氣消融裝置3的出水連接快速土滲系統(tǒng)7的進(jìn)水口。
[0035] 快速土滲系統(tǒng)7高度為1000mm，分為布水區(qū)4、快速滲濾區(qū)5和沉淀區(qū)8三個(gè)部 分，各區(qū)域之間有隔板7A進(jìn)行隔斷。其中，靠近快速土滲系統(tǒng)7的進(jìn)水口的布水區(qū)4內(nèi)填 充的碎石和粉煤灰分子篩填料粒徑為30-60mm，以大粒徑填料對(duì)污水進(jìn)行均勻布水，快速滲 濾區(qū)5內(nèi)填充的沙土與赤泥分子篩填料粒徑為15-30_，對(duì)污水進(jìn)行快速生物處理，縮短了 反應(yīng)周期，提高了處理效率；布水區(qū)4為下行池，污水自上向下流動(dòng)。布水區(qū)4的一側(cè)為快 速滲濾區(qū)5,在快速滲濾區(qū)5內(nèi)污水自下而上、自左至右流動(dòng)，最后溢流至沉淀區(qū)8內(nèi)?？焖?土滲系統(tǒng)7的上部種植有植物（如美人蕉和香蒲等），利用其龐大根系，增強(qiáng)植物根系與微 生物的聯(lián)合效果，增加土壤孔隙率以提高污水流行性，提升植物在土滲系統(tǒng)中吸收、吸附作 用?？焖偻翝B系統(tǒng)7種植的植物根系錯(cuò)綜盤結(jié)，纏繞在碎石及沙土上，具有景觀效果的同時(shí) 提高處理效果對(duì)處理后污水進(jìn)行沉淀處理，降低下一步旋流篩濾池的篩濾處理難度。沉淀 區(qū)8內(nèi)的出水通過第一閥門9連接渦輪篩濾池11的縮口布水噴頭10。
[0036] 渦輪篩濾池11采用快速過濾的理念截留大分子懸浮物和膠體，而且使水流從填 料縫隙之間快速流過，避免污染物質(zhì)滯留在填料的表層上，保證出水水質(zhì)的同時(shí)，提高了過 濾速率，延緩了反沖洗周期。
[0037] 渦輪篩濾池11由多孔板20 (兩層多孔板夾雜一層鋼紗網(wǎng)）分為上、下兩個(gè)部分。 多孔板20上方鋪設(shè)一層復(fù)合填料20A，該復(fù)合填料20A可以選擇直徑0. 5-1. 0mm的天然沸 石分子篩以及分子篩，填料體積比為8:1進(jìn)行混合，用以深度去除污染物質(zhì)。復(fù)合填料20A 的底部設(shè)置有納米曝氣頭21，復(fù)合填料20A上方設(shè)置一渦輪12,渦輪篩濾池11的縮口布水 頭10設(shè)在渦輪12的一側(cè)上部；渦輪12另一側(cè)的上部設(shè)置有壓力射流管，壓力射流管上方 有一曝氣管30,曝氣管30設(shè)有多個(gè)細(xì)孔曝氣孔，曝氣孔垂直向上；曝氣管30上方設(shè)置有回 流槽31，并安裝有超聲波發(fā)生儀29。多孔板20的下方為儲(chǔ)水箱23,儲(chǔ)水箱23的內(nèi)壁均勻 負(fù)載一層非金屬摻雜光催化劑，儲(chǔ)水箱23的底部安裝有紫外滅菌燈19,在紫外滅菌燈19的 空隙間設(shè)置納米曝氣頭23B，儲(chǔ)水箱23內(nèi)剩余空間填充有半導(dǎo)體負(fù)載填料22 (如納米Ti02 粉體負(fù)載在立體網(wǎng)狀聚丙烯填料），本發(fā)明將填料固定在載體上，解決了常規(guī)光催化劑需要 分散劑協(xié)同使用的弊端，減少了催化劑的流失現(xiàn)象，避免了反應(yīng)結(jié)束后催化劑的分離步驟。
[0038] 旋流篩濾池11內(nèi)的納米曝氣頭21和納米曝氣頭23B分別各連接一納米曝氣機(jī) 24、24B連接，且旋流篩濾池多孔板上方的納米曝氣頭21進(jìn)氣為0 2，儲(chǔ)水箱內(nèi)的納米曝氣頭 23B進(jìn)氣為03。使用渦輪篩濾池11時(shí)，儲(chǔ)水箱內(nèi)的納米曝氣頭23B不連續(xù)工作，產(chǎn)生的空 氣自多孔板20向上鼓起，分割成小氣泡，間歇沖散復(fù)合填料21上的致密污物層，污染物質(zhì) 層破碎成片狀浮起，在曝氣管30的浮力以及渦輪12轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)向右（圖示方向）推力的協(xié)同 作用下，溢流至回流槽31，使復(fù)合填料21截留的污染物集中排除渦輪篩濾池11外，與渦輪 篩濾池11的進(jìn)水混合重新處理?？梢匝娱L渦輪篩濾池11的使用壽命及反洗周期，對(duì)于進(jìn) 水濁度較低的情況，甚至可以無需反沖洗，不斷運(yùn)行凈化污水。
[0039] 旋流篩濾池11內(nèi)的納米曝氣頭21采用03曝氣，由于納米氣泡具有龐大的數(shù)量、 比表面積、緩慢的上升速度等特性，同時(shí)氣泡在水中停留時(shí)間長，增加了氣液接觸面積、接 觸時(shí)間，利于臭氧溶于水中，克服了臭氧難溶于水的缺點(diǎn)；微氣泡內(nèi)部具有較大的壓力且納 米氣泡破裂時(shí)界面消失，周圍環(huán)境劇烈改變產(chǎn)生的化學(xué)能促使產(chǎn)生更多的羥基自由基·〇Η， 增強(qiáng)〇 3氧化分解有機(jī)物的能力；且納米級(jí)的〇3氣泡與紫外滅菌燈（紫外滅菌燈平均照射 劑量在300J/m 2以上）、半導(dǎo)體負(fù)載填料共存于渦輪篩濾池11，提高高級(jí)氧化效果，可有效 提高· 0H產(chǎn)生率。渦輪篩濾池11的儲(chǔ)水箱23的出水通過第三閥門17與納米曝氣沉降池 16相連。儲(chǔ)水箱23通過第四閥門18連接一縮口反洗噴頭13,該縮口反洗噴頭13設(shè)在復(fù) 合填料20A表面。納米曝氣沉降池16的出水口通過反洗泵15與縮口反洗噴頭13連接，在 反洗泵15與縮口反洗噴頭13之間設(shè)有第二閥門14。
[0040] 本發(fā)明利用上述裝置凈化生物污水的方法是：
[0041] 污水在重力作用下流經(jīng)兩級(jí)格柵機(jī)，污水中的固體顆粒被截留在格柵網(wǎng)格表面， 污水自網(wǎng)格孔隙流至納米曝氣消融裝置，開啟納米曝氣機(jī)，利用納米曝氣過程中納米氣泡 的氧化、消融、斷鏈作用，將污水中的高分子有機(jī)物迅速分解，長鏈有機(jī)物徹底打斷，同時(shí)污 水在高溫納米曝氣下脫臭、除泡、分解難降解有機(jī)化合物，降低C0D，滅殺殘存的病原菌和微 生物，改善水質(zhì)，為污水后續(xù)生物處理提供了充足的碳源。
[0042] 納米曝氣消融裝置出水流至快速土滲系統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)過布水區(qū)布水，于快速滲濾區(qū)內(nèi) 深度處理，最后于沉淀區(qū)沉淀處理。其中，布水區(qū)內(nèi)填充碎石和粉煤灰分子篩填料，快速滲 濾區(qū)內(nèi)沙土與赤泥分子篩填料，雖然降低填料過濾效果，但縮短了反應(yīng)周期，提高了處理效 率；沉淀區(qū)對(duì)處理后污水進(jìn)行沉淀處理，降低下一步旋流篩濾池的篩濾處理難度。反沖洗 時(shí)開啟第五閥門，導(dǎo)入渦輪篩濾池內(nèi)儲(chǔ)水池中凈水對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行反沖洗。布水區(qū)內(nèi)填充的粉 煤灰分子篩用于大量吸附污染負(fù)荷并逐漸緩釋，用于降低污染負(fù)荷和毒性，快速滲濾區(qū)的 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(chǎn)生的 小分子酸，調(diào)節(jié)污水酸堿度，使裝置內(nèi)環(huán)境更適宜植物、微生物生存；同時(shí)營造偏堿性環(huán)境 固定污水中的重金屬，防止其浸出，利用小分子有機(jī)物供給植物養(yǎng)分，在植物生長過程中吸 附、吸收重金屬進(jìn)行重金屬生物穩(wěn)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(tài)，在植物根系與微生物的協(xié)同作用下去除污水中的污染物質(zhì)。
[0043] 根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，利用本發(fā)明的快速土滲系統(tǒng)深度凈化生活污水的裝置每 小時(shí)處理量超過1000噸，出水微生物、污染物去除率達(dá)到100%。
[0044] 本發(fā)明采用三級(jí)反沖洗技術(shù)進(jìn)行反沖洗：
[0045] 一級(jí)反沖洗為曝氣循環(huán)反沖洗，由于污染物質(zhì)在填料表面的堆積，污水難以透過 填料之間的空隙滲透下去，在篩濾過程中進(jìn)行反沖洗，開啟曝氣管30并間歇開啟多孔板下 方納米曝氣機(jī)24B，儲(chǔ)水箱23內(nèi)納米曝氣頭不連續(xù)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(zhì)層破碎成片狀浮起，在曝氣管的浮力以 及渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)向右推力的協(xié)同作用下產(chǎn)生波輪效果，大力清洗填料表層片狀致密污染物， 溢流至回流槽，使填料截留的污染物集中排除裝置外，與進(jìn)水混合重新處理，污水也可繼續(xù) 自分子篩空隙滲透下去；一級(jí)反沖洗可延長篩濾裝置使用壽命及反洗周期，對(duì)于進(jìn)水濁度 較低的情況，甚至可以無需反沖洗，使裝置不斷運(yùn)行凈化污水。
[0046] 二級(jí)反沖洗為空氣脈沖反沖洗，由于污水濁度過高，導(dǎo)致污染物質(zhì)在填料表面的 大量堆積，僅僅靠一級(jí)反沖洗步驟仍不能達(dá)到繼續(xù)篩濾的效果。此時(shí)關(guān)閉縮口進(jìn)水管10的 閥門以及旋流篩濾池11和出水池16之間的閥門，開啟反洗泵15的閥門，啟動(dòng)反洗泵15、曝 氣管30及兩納米曝氣機(jī)24A、24B，將出水池16導(dǎo)入儲(chǔ)水箱23中。在回水壓力的作用下，儲(chǔ) 水箱23中的全部空氣受到快速擠壓，沿分壓倉上細(xì)孔上升，全部篩濾填料層在上升空氣、 旋轉(zhuǎn)擾動(dòng)的波輪作用及填料下納米曝氣頭的沖擊力作用下，填料間隙的污染物質(zhì)破碎浮 起，又在曝氣管的浮力以及進(jìn)水沖擊擋流板向右推力的協(xié)同作用下，溢流至回流槽與初始 進(jìn)水混合，待水面快速下降。過濾速率重新穩(wěn)定后，關(guān)閉反洗泵15的閥門、反洗泵15及兩 納米曝氣機(jī)24A、24B，開啟縮口進(jìn)水管10的閥門以及旋流篩濾池11和出水池16之間的閥 門，繼續(xù)進(jìn)行篩濾處理。
[0047] 三級(jí)反沖洗為曝氣湍流反沖洗，此時(shí)一、二級(jí)反沖洗已經(jīng)不足以解決污染物質(zhì)對(duì) 填料的覆蓋、阻塞問題，污水大量積聚不得過濾。此時(shí)關(guān)閉縮口進(jìn)水管10的閥門，開啟旋流 篩濾池11和出水池16之間的閥門以及反洗泵15的閥門，啟動(dòng)反洗泵15、曝氣管30、超聲 波發(fā)生儀29及兩納米曝氣機(jī)24A、24B，將出水池內(nèi)出水大量導(dǎo)入儲(chǔ)水箱23中。⑴儲(chǔ)水箱 23內(nèi)部空氣沿多孔板細(xì)孔上升攪拌，填料底部納米曝氣頭開始曝氣，填料上方渦輪不斷轉(zhuǎn) 動(dòng)；⑵利用納米曝氣技術(shù)沖擊、氧化、氣浮及高溫作用協(xié)同清洗，上方填料呈現(xiàn)湍流狀態(tài)，進(jìn) 行無規(guī)則高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，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，填料 上附著的有機(jī)污染物能夠去除，得到較為純凈的填料；⑶利用超聲波發(fā)生儀在液體介質(zhì)中 產(chǎn)生超聲波，在篩濾填料表面產(chǎn)生空化效應(yīng)，空化汽泡在閉合過程中破裂時(shí)形成的沖擊波， 會(huì)在其周圍產(chǎn)生上千個(gè)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(dá)到填料表面潔凈的效果。⑷空氣排凈后，出水池的出水繼續(xù)導(dǎo) 入，富含羥自由基的出水沖洗湍流狀態(tài)的的填料顆粒表面及微孔，剝離污染物質(zhì)，填料得到 再生。（5)而污染物質(zhì)在水流沖擊力及右側(cè)曝氣管氣浮作用下不斷向上浮至水面，自左端進(jìn) 水堰及右端回流槽流出與初始進(jìn)水混合。經(jīng)過三級(jí)反沖洗，內(nèi)部污染物被清洗排空殆盡。
[0048] 常規(guī)砂濾是在過濾過程中不擾動(dòng)砂層，使水流從砂子細(xì)小縫隙之間流過。通常采 用不擾動(dòng)砂層，壓實(shí)填料、增加水壓、砂上附加網(wǎng)格等手段改進(jìn)砂濾過程，讓水流從砂子細(xì) 小縫隙之間流過，而污染物質(zhì)停留在砂層的表層上。本發(fā)明則是利用渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)擾動(dòng)填料表 層，防止污染物質(zhì)堆積對(duì)水流的順利通過形成阻力，同時(shí)利用高級(jí)氧化、納米曝氣、氣泡的 沖擊力和剪切力等手段改進(jìn)裝置，利用分子篩、錳砂等填料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后使用三級(jí)反 沖洗等改進(jìn)處理過程。
【權(quán)利要求】
1. 一種快速土滲系統(tǒng)深度凈化生活污水的裝置，其主要結(jié)構(gòu)包括： 兩級(jí)串聯(lián)的第一級(jí)格柵機(jī)和第二級(jí)格柵機(jī)，初步實(shí)現(xiàn)固液分離，第二格柵機(jī)的出水連 接納米曝氣消融裝置的進(jìn)水口； 納米曝氣消融裝置底部開設(shè)有排泥口，納米曝氣消融裝置內(nèi)部位于排泥口上方設(shè)置有 曝氣盤，納米曝氣消融裝置的出水連接快速土滲系統(tǒng)的進(jìn)水口； 快速土滲系統(tǒng)分為布水區(qū)、快速滲濾區(qū)和沉淀區(qū)三個(gè)部分，各區(qū)域之間有隔板進(jìn)行隔 斷；靠近快速土滲系統(tǒng)的進(jìn)水口的布水區(qū)為下行池，污水自上向下流動(dòng)，布水區(qū)內(nèi)填充有碎 石和粉煤灰分子篩填料；布水區(qū)的一側(cè)為快速滲濾區(qū)，在快速滲濾區(qū)內(nèi)的沙土與赤泥分子 篩填料中污水自下而上、自左至右流動(dòng)，最后溢流至沉淀區(qū)內(nèi)快速土滲系統(tǒng)的上部種植有 植物；沉淀區(qū)內(nèi)的出水連接渦輪篩濾池的縮口布水噴頭； 渦輪篩濾池由多孔板分為上、下兩個(gè)部分； 多孔板上方鋪設(shè)一層復(fù)合填料，復(fù)合填料的底部設(shè)置有納米曝氣頭，復(fù)合填料上方設(shè) 置一渦輪，渦輪篩濾池的縮口布水頭設(shè)在渦輪的一側(cè)上部；渦輪另一側(cè)的上部設(shè)置有壓力 射流管，壓力射流管上方有一曝氣管，曝氣管設(shè)有多個(gè)細(xì)孔曝氣孔，曝氣管上方設(shè)置有回流 槽，并安裝有超聲波發(fā)生儀； 多孔板的下方為儲(chǔ)水箱，儲(chǔ)水箱的內(nèi)壁均勻負(fù)載一層非金屬摻雜光催化劑，儲(chǔ)水箱的 底部安裝有紫外滅菌燈，在紫外滅菌燈的空隙間設(shè)置納米曝氣頭，儲(chǔ)水箱內(nèi)剩余空間填充 有半導(dǎo)體負(fù)載填料；渦輪篩濾池的儲(chǔ)水箱的出水與納米曝氣沉降池相連； 儲(chǔ)水箱通過一管道連接一縮口反洗噴頭，該縮口反洗噴頭設(shè)在復(fù)合填料表面，納米曝 氣沉降池的出水口通過反洗泵與縮口反洗噴頭連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，多孔板是由兩層多孔板夾雜一層鋼紗網(wǎng)組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，旋流篩濾池內(nèi)的兩個(gè)納米曝氣頭分別各連接一 納米曝氣機(jī)，且旋流篩濾池多孔板上方的納米曝氣頭進(jìn)氣為〇 2，儲(chǔ)水箱內(nèi)的納米曝氣頭進(jìn) 氣為〇3。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，快速土滲系統(tǒng)的布水區(qū)內(nèi)填充的碎石和粉煤灰 分子篩填料粒徑為30-60mm，快速滲濾區(qū)內(nèi)的沙土與赤泥分子篩填料粒徑為15-30mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，快速土滲系統(tǒng)的上部種植有植物為美人蕉和香 蒲。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，渦輪篩濾池的復(fù)合填料為粒徑0. 5-1. 0_的天然 沸石分子篩以及分子篩的混合物，填料配比為8:1。
7. 利用權(quán)利要求1所述裝置凈化生物污水的方法： 1) 兩級(jí)串聯(lián)的格柵機(jī)分兩個(gè)過濾精度對(duì)污水中的固體進(jìn)行有效攔截，初步實(shí)現(xiàn)固液 分離，阻隔污水中的大型固體，減少污水中的含固量，防止懸浮物對(duì)污水的后續(xù)處理造成影 響； 2) 格柵機(jī)的出水在納米曝氣消融裝置中，利用曝氣過程中納米氣泡的氧化、消融、斷鏈 作用，將污水中的高分子有機(jī)物迅速分解，長鏈有機(jī)物徹底打斷，同時(shí)污水在高溫納米曝氣 下脫臭、除泡、分解難降解有機(jī)化合物，降低COD，滅殺殘存的病原菌和微生物，改善水質(zhì)，為 污水后續(xù)生物處理提供了充足的碳源； 3) 納米曝氣消融裝置出水流至快速土滲系統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)過布水區(qū)布水，于快速滲濾區(qū)內(nèi)處 理后于沉淀區(qū)沉淀再作沉淀處理，降低下一步旋流篩濾池的篩濾處理難度； 4)快速土滲系統(tǒng)的出水通過渦輪篩濾池的縮口布水噴頭形成的進(jìn)水水流沖擊作用下 帶動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，攪擾渦輪篩濾池內(nèi)復(fù)合填料表層，避免污染物質(zhì)滯留在復(fù)合填料的表層上， 使水流從復(fù)合填料縫隙之間快速流過，保證出水水質(zhì)的同時(shí)，提高了過濾速率，延緩了反沖 洗周期； 旋流篩濾池內(nèi)的納米曝氣頭采用〇3曝氣，由于納米氣泡具有龐大的數(shù)量、比表面積、緩 慢的上升速度等特性，同時(shí)氣泡在水中停留時(shí)間長，增加了氣液接觸面積、接觸時(shí)間，利于 臭氧溶于水中，克服了臭氧難溶于水的缺點(diǎn)；微氣泡內(nèi)部具有較大的壓力且納米氣泡破裂 時(shí)界面消失，周圍環(huán)境劇烈改變產(chǎn)生的化學(xué)能促使產(chǎn)生更多的羥基自由基·〇Η，增強(qiáng)0 3氧化 分解有機(jī)物的能力；且納米級(jí)的〇3氣泡與紫外滅菌燈、半導(dǎo)體負(fù)載填料共存于渦輪篩濾池， 提1--級(jí)氧化效果，有效提1? · 0Η廣生率。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，紫外滅菌燈平均照射劑量在300J/m2以上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，旋流篩濾池的出水回流至快速土滲系統(tǒng)進(jìn)水，調(diào) 節(jié)水質(zhì)并刺激植物生長過程分泌次生物質(zhì)。
【文檔編號(hào)】C02F9/14GK104193079SQ201410357529
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】王雷, 席北斗, 趙穎, 張列宇, 黨秋玲, 李丹, 王麗君, 張穎 申請(qǐng)人:中國環(huán)境科學(xué)研究院