申请日2014.07.25
公开(公告)日2014.11.19
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种土壤渗滤法处理不同季节生活污水的装置，主要包括纳米曝气消融装置、交替流土渗系统、涡轮筛滤池、沉淀池五部分。本发明还公开了利用上述装置去除污水中有机物、无机物、微生物、重金属等的方法。本发明将可生化性差、相对分子质量高的污染物质完全氧化降解，同时灭杀污水中的细菌，病原菌，消解激素类复杂有机物，起到灭菌消毒的作用。针对不同季节温度、湿度等环境差异较大，处理环境差异显著的情况，出水可达到国家一级标准。
权利要求书
1.一种土壤渗滤法处理不同季节生活污水的装置，主要结构为：
纳米曝气消融装置的底部开设有排泥口，内部位于排泥口上方设置有 纳米曝气盘与纳米曝气机连接，纳米曝气盘的上方设搅拌机，纳米曝气消 融装置充填有碳素纤维填料;纳米曝气消融装置的出水输入交替流土渗系 统;
交替流土渗系统内水平地装填有表面砂土层、中间导水层、过滤层和 底部导水层四层填料，表面砂土层和中间导水层各设有一进水管，通过第 一阀门和第二阀门连接纳米曝气消融装置的出水管;底部导水层的出水管 安装有第七阀门，底部导水层的底部出水管安装有第八阀门，第七阀门和 第八阀门经过增压泵和第三阀门通过缩口进水管喷射入涡轮筛滤池内;
涡轮筛滤池由多孔板分为上、下两个部分，多孔板上方铺设一层复合 填料，复合填料的底部设置有纳米曝气头;复合填料上方设置一涡轮，涡 轮筛滤池的缩口进水管设在涡轮的一侧上部;涡轮另一侧的上部设置有压 力射流管，压力射流管上方有一曝气管，曝气管设有多个细孔曝气孔;曝 气管上方设置有回流槽，并安装有超声波发生仪;多孔板的下方为储水箱， 储水箱的内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，储水箱的底部安装有紫 外灭菌灯，在紫外灭菌灯的空隙间设置纳米曝气头，储水箱内剩余空间填 充有半导体负载填料;
涡轮筛滤池内储水箱的出水通过第六阀门与沉砂池相连，储水箱通过 第五阀门连接一缩口反洗管，该缩口反洗管设在复合填料表面;
沉砂池的出水口通过反洗泵与缩口反洗管连接，在反洗泵与缩口反洗 管之间设有第四阀门。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，纳米曝气消融装置内的碳素 纤维填料布设方式为上下竖直布设。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，纳米曝气消融装置内安 装有温度控制仪，该温度控制仪连接并控制安置在纳米曝气消融装置内部 的感温控头和加热带。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，表面砂土层为弗罗里硅藻土、 赤泥分子筛和砂子混合而成，其粒径为5-12mm，中间导水层和底部导水 层为石灰石与砾石混合而成，其粒径为15-30mm，过滤层为碎石、零价纳 米铁和粗砂混合而成，其粒径为8-15mm。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，涡轮筛滤池内的复合填料为 粒径0.5-1.0mm的天然沸石分子筛以及锰砂，填料体积比为5:1，以去除 重金属。
6.根据权利要求1所述的处理装置，其中，涡轮筛滤池的多孔板是 由两层多孔板中间夹一层不锈钢纱网组成。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，涡轮筛滤池内多孔板上方的 纳米曝气头和储水箱内的纳米曝气头分别各连接一纳米曝气机，且多孔板 上方的纳米曝气头进气为O2，储水箱内的纳米曝气头进气为O3。
8.利用权利要求1所述装置处理生活污水的方法：
污水进入纳米曝气消融装置，纳米曝气盘的气泡均匀混入污水中，在 50-90℃的高温纳米曝气的情况下对污水进行纳米曝气处理，污水中难降解 有机化合物分解、消融，病原菌和微生物被灭活，同时在去除有机物、降 低COD的同时，污水的透明度、色度也有所提高;经纳米曝气消融装置 处理的出水直接输入交替流土渗系统;
当天气较暖时，交替流土渗系统为表面漫流，表面砂土层的第一阀门 和底部导水层的第七阀门开启，中间导水层的第二阀门和底部导水层的第 八阀门关闭;当天气较冷时，交替流土渗系统为垂直潜流，中间导水层的 第二阀门和底部导水层的第八阀门开启，表面砂土层的第一阀门和底部导 水层的第七阀门关闭;污水经过交替流土渗系统再度削减污染物质，交替 流土渗系统处理后的污水输入涡轮筛滤池的缩口进水管;
在增压泵及涡轮筛滤池的缩口进水管的协同作用下，污水喷向涡轮筛 滤池内的涡轮，带动涡轮转动，扰动复合填料表层，使涡轮筛滤池内污水 呈现涡流状态，保证污水自复合填料缝隙通过流入储水池;
涡轮筛滤池内复合填料的纳米曝气进气为O2，用于清洁填料，储水箱 的纳米曝气进气为O3，通过纳米曝气大量获得羟基自由基，且纳米级别 O3气泡与紫外灭菌灯、半导体负载填料共存于储水箱，提高高级氧化效 果，有效提高·OH产生率;
涡轮筛滤池储水箱的出水导入沉砂池内，使污水内残余悬浮物及填料 沉淀，上清液直接用于中水回用，部分上清液用于涡轮筛滤池的反冲洗。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，紫外灭菌灯平均照射剂量在 300J/m2以上。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，涡轮筛滤池的出水回流至交 替流土渗系统进水，调节水质并刺激植物生长过程分泌次生物质。
说明书
一种土壤渗滤法处理不同季节生活污水的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种弗罗里硅藻土渗滤法处理生活污水的装置，更具体地 涉及一种多功能土壤渗滤法处理不同季节生活污水的装置。
本发明还涉及利用上述装置去除污水中有机物、无机物、微生物、重 金属等的方法。
背景技术
交替流土渗系统作为一种经济高效的生态式污水处理技术，其应用越 来越广泛，经过近50年的发展，目前美国有10000余座，丹麦有800余 座交替流土渗系统用来处理污水，但交替流土渗系统受到季节、气温等因 素影响较大，冬季低温时污染物的去除率比气温高的季节低，特别是N、 P等污染物，影响了其在冬季低温地区的推广使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种土壤渗滤法处理不同季节生活污水的装 置。
本发明的又一目的在于提供一种利用上述装置去除污水中污染物(有 机物、无机物、微生物、重金属等)的方法。
为实现上述目的，本发明提供的土壤渗滤法处理不同季节生活污水的 装置，其主要包括：
土壤渗滤法处理不同季节生活污水的装置，主要结构为：
纳米曝气消融装置的底部开设有排泥口，内部位于排泥口上方设置有 纳米曝气盘与纳米曝气机连接，纳米曝气盘的上方设搅拌机，纳米曝气消 融装置充填有碳素纤维填料;纳米曝气消融装置的出水输入交替流土渗系 统;
交替流土渗系统内水平地装填有表面砂土层、中间导水层、过滤层和 底部导水层四层填料，表面砂土层和中间导水层各设有一进水管，通过第 一阀门和第二阀门连接纳米曝气消融装置的出水管;底部导水层的出水管 安装有第七阀门，底部导水层的底部出水管安装有第八阀门，第七阀门和 第八阀门经过增压泵和第三阀门通过缩口进水管喷射入涡轮筛滤池内;
涡轮筛滤池由多孔板分为上、下两个部分，多孔板上方铺设一层复合 填料，复合填料的底部设置有纳米曝气头;复合填料上方设置一涡轮，涡 轮筛滤池的缩口进水管设在涡轮的一侧上部;涡轮另一侧的上部设置有压 力射流管，压力射流管上方有一曝气管，曝气管设有多个细孔曝气孔;曝 气管上方设置有回流槽，并安装有超声波发生仪;多孔板的下方为储水箱， 储水箱的内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，储水箱的底部安装有紫 外灭菌灯，在紫外灭菌灯的空隙间设置纳米曝气头，储水箱内剩余空间填 充有半导体负载填料;
涡轮筛滤池内储水箱的出水通过第六阀门与沉砂池相连，储水箱通过 第五阀门连接一缩口反洗管，该缩口反洗管设在复合填料表面;
沉砂池的出水口通过反洗泵与缩口反洗管连接，在反洗泵与缩口反洗 管之间设有第四阀门。
所述的装置，其中，纳米曝气消融装置内的碳素纤维填料布设方式为 上下竖直布设。
所述的装置，其中，纳米曝气消融装置内安装有温度控制仪，该温度 控制仪连接并控制安置在纳米曝气消融装置内部的感温控头和加热带。
所述的装置，其中，表面砂土层为弗罗里硅藻土、赤泥分子筛和砂子 混合而成，其粒径为5-12mm，中间导水层和底部导水层为石灰石与砾石 混合而成，其粒径为15-30mm，过滤层为碎石、零价纳米铁和粗砂混合而 成，其粒径为8-15mm。
所述的装置，其中，涡轮筛滤池内的复合填料为粒径0.5-1.0mm的天 然沸石分子筛以及锰砂，填料体积比为5:1，以去除重金属。
所述的处理装置，其中，涡轮筛滤池的多孔板是由两层多孔板中间夹 一层不锈钢纱网组成。
所述的装置，其中，涡轮筛滤池内多孔板上方的纳米曝气头和储水箱 内的纳米曝气头分别各连接一纳米曝气机，且多孔板上方的纳米曝气头进 气为O2，储水箱内的纳米曝气头进气为O3。
本发明提供的利用上述装置处理生活污水的方法：
污水进入纳米曝气消融装置，纳米曝气盘的气泡均匀混入污水中，在 50-90℃的高温纳米曝气的情况下对污水进行纳米曝气处理，污水中难降解 有机化合物分解、消融，病原菌和微生物被灭活，同时在去除有机物、降 低COD的同时，污水的透明度、色度也有所提高;经纳米曝气消融装置 处理的出水直接输入交替流土渗系统;
当天气较暖时，交替流土渗系统为表面漫流，表面砂土层的第一阀门 和底部导水层的第七阀门开启，中间导水层的第二阀门和底部导水层的第 八阀门关闭;当天气较冷时，交替流土渗系统为垂直潜流，中间导水层的 第二阀门和底部导水层的第八阀门开启，表面砂土层的第一阀门和底部导 水层的第七阀门关闭;污水经过交替流土渗系统再度削减污染物质，交替 流土渗系统处理后的污水输入涡轮筛滤池的缩口进水管;
在增压泵及涡轮筛滤池的缩口进水管的协同作用下，污水喷向涡轮筛 滤池内的涡轮，带动涡轮转动，扰动复合填料表层，使涡轮筛滤池内污水 呈现涡流状态，保证污水自复合填料缝隙通过流入储水池;
涡轮筛滤池内复合填料的纳米曝气进气为O2，用于清洁填料，储水箱 的纳米曝气进气为O3，通过纳米曝气大量获得羟基自由基，且纳米级别 O3气泡与紫外灭菌灯、半导体负载填料共存于储水箱，提高高级氧化效 果，有效提高·OH产生率;
涡轮筛滤池储水箱的出水导入沉砂池内，使污水内残余悬浮物及填料 沉淀，上清液直接用于中水回用，部分上清液用于涡轮筛滤池的反冲洗。 涡轮筛滤池的出水回流至交替流土渗系统进水，调节水质并刺激植物生长 过程分泌次生物质。
所述的方法，其中，紫外灭菌灯平均照射剂量在300J/m2以上。
本发明总结了交替流土渗系统在冬季低温地区运行的影响因素，并对 其解决措施进行总结，采用布水方式的调节为交替流土渗系统在冬季低温 地区的应用和推广提供了技术支持。同时采用了筛滤装置对其出水进行深 度处理，最大程度降低由于季节温度变化对生态法处理生活污水带来的影 响。
本发明采用纳米曝气消融装置将长链有机物在不稳定连接处打断，使 其转化为简单有机物，并通过交替流土渗系统，通过转换进水出水方式在 表面漫流和垂直潜流两种方式间切换，最大化削减由于季节变化温度改变 对生态法污水处理工艺的影响，其中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，赤泥分子筛填料用于大量吸附污 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。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，抑制厌氧反硝化层中反硝化菌以及其他功 能微生物的生长;最后使用涡轮筛滤池，改变传统砂滤方式，利用进水冲 击力带动涡轮转动，在水中形成涡流，扰动填料上表层，防止污染物质堆 积对水流的顺利通过形成阻力。其中涡轮筛滤池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，可提高出水透明度及可见 度的同时，其下方使用纳米曝气技术联合光催化高效率产生羟基自由基， 利用其强氧化性持久有效的对生物处理出水进行深度处理，将可生化性 差、相对分子质量高的污染物质完全氧化降解，同时灭杀污水中的细菌， 病原菌，消解激素类复杂有机物，起到灭菌消毒的作用。