申请日2014.07.25
公开(公告)日2014.11.19
IPC分类号C02F9/14
摘要
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。
权利要求书
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-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。
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。
说明书
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
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。