申请日2014.07.25
公开(公告)日2014.12.10
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种村镇集散型污水快速处理的装置，包括：两段格栅机，该格栅机的出水导入一级表层湍流筛滤装置，一级表层湍流筛滤装置的出水导入A2/O复合流折板土渗系统，A2/O复合流折板土渗系统的出水导入二级表层湍流筛滤装置，二级表层湍流筛滤装置的出水导入旋流除砂装置。本发明还公开了利用上述装置进行村镇集散型污水快速处理的方法。
权利要求书
1.一种村镇集散型污水快速处理的装置，其包括：
两段格栅机，格栅机的框体内布设有粗筛网和细筛网两段筛网，经过 格栅机处理的污水通过增压泵导入一级表层湍流筛滤装置内;
一级表层湍流筛滤装置由多孔板分为上、下两个部分，多孔板孔洞呈 倾斜状，多孔板上方铺设石英砂作为筛滤填料;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两段格栅机连接;
一级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反 洗管，通过反冲洗阀门连接增压泵，缩口反洗管的上方设有回流槽;
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，储水箱内部剩余空间填充有半导体负载填料;
一级表层湍流筛滤装置的储水箱的出水口通过一液压泵与A2/O复合 流折板土渗系统相连;
A2/O复合流折板土渗系统分为上半部分和下半部分，上半部分由析板 形成上下两个处理区，上处理区使用鹅卵石对污水进行缺氧好氧处理以及 出水导水，下处理区采用碎石以及粗砂混合而成的混合填料在好氧环境下 对污水进行处理，污水流动方向为水平潜流;下半部分由析板形成上下两 个处理区，上处理区采用碎石以及粗砂混合而成的混合填料在厌氧环境下 对污水进行处理，污水流动方向为水平潜流，下处理区采用鹅卵石对污水 进行厌氧处理以及出水导水，污水流动方向为垂直潜流;
A2/O复合流折板土渗系统的出水连接二级表层湍流筛滤装置;
二级表层湍流筛滤装置由多孔板分为上、下两个部分，多孔板孔洞呈 倾斜状，多孔板上方铺设改性锰砂与天然沸石分子筛混合物作为筛滤填 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 A2/O复合流折板土渗系统的出水口连接;
二级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反 洗管，通过反冲洗阀门连接增压泵，缩口反洗管的上方设有回流槽;
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，储水箱内部剩余空间填充有半导体负载填料;
二级表层湍流筛滤装置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;
二级表层湍流筛滤装置的储水箱的出水口通过液压泵连接旋流除砂 装置，旋流除砂装置的上部分别连接至一级表层湍流筛滤装置的缩口反洗 管和二级表层湍流筛滤装置的缩口反洗管;
旋流除砂装置的底部开设有排泥口，顶部设置有搅拌机的电机，搅拌 机的叶轮向上倾斜，旋转时将使池中污水作螺旋运动，污水中的密度较大 的砂粒被甩向旋流除砂装置的池壁，在重力作用下沉入砂斗。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，两段格栅机中的粗筛网精度 为21mm，细筛网精度为8mm;粗筛网和细筛网与水平呈60度夹角布设。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，一级表层湍流筛滤装置中的 筛滤填料是粒径为7-30mm的大颗粒石英砂。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，二级表层湍流筛滤装置中的 筛滤填料是粒径为0.5-1.0mm的改性锰砂与粒径为1.2-2.0mm的天然沸石 分子筛混合物。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，储水箱内壁均匀负载的非金 属掺杂光催化剂为纳米TiO2粉体。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，储水箱内部剩余空间填充的 半导体负载填料为纳米TiO2粉体负载在立体网状聚丙烯形成的填料。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，一级表层湍流筛滤装置和二 级表层湍流筛滤装置中的纳米曝气头均分别各自连接纳米曝气机。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，旋流除砂装置中的搅拌机转 速为10-30r/min。
9.一种村镇集散型污水快速处理的方法：
污水在重力作用下通过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，由埋在筛滤填料表层的进水管导入一级表层湍流筛滤装置 内进行筛滤，进水过程中利用进水错流的冲击力扰动筛滤填料表层，形成 湍流，防止污染物质在筛滤填料表层堆积对水流的顺利通过形成阻力;
一级表层湍流筛滤装置进行间歇曝气，曝气时的气泡冲击筛滤填料， 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;填料上方右端设置有曝气管，曝气管设有多个细孔曝气孔，曝气 孔垂直向上，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;
经过一表层湍流筛滤装置处理的污水从下部进入A2/O复合流折板土 渗系统后，由A2/O复合流折板土渗系统的上半部分中的上处理区使用鹅 卵石对污水进行缺氧好氧处理以及出水导水，下处理区采用混合填料在好 氧环境下对污水进行处理，污水流动方向为水平潜流;下半部分中的上处 理区使用混合填料在厌氧环境下对污水进行处理，污水流动方向为水平潜 流，下处理区采用鹅卵石对污水进行厌氧处理以及出水导水，污水流动方 向为垂直潜流;
自A2/O复合流折板土渗系统下部进入的污水经过水平潜流-垂直导水 进行初步处理，通过使用折板延长缺氧-厌氧部分，将污水内难降解物质大 量分解，并将出水导入A2/O复合流折板土渗系统上部潜流折板上行池， 进行缺氧-好氧处理，在微生物-填料-植物的协同作用下对污水进行处理， 分解其中的易降解有机物，并去除其他污染物质;
经A2/O复合流折板土渗系统处理的污水由埋在筛滤填料表层的进水 管导入二级表层湍流筛滤装置内进行筛滤，进水过程中利用进水错流的冲 击力扰动筛滤填料表层，形成湍流，防止污染物质在筛滤填料表层堆积对 水流的顺利通过形成阻力;
二级表层湍流筛滤装置进行间歇曝气，曝气时的气泡冲击筛滤填料， 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;填料上方右端设置有曝气管，曝气管设有多个细孔曝气孔，曝气 孔垂直向上，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;
一级表层湍流筛滤装置和二级表层湍流筛滤装置底部的纳米曝气头 进气为O2，用于清洁填料;储水箱内纳米曝气头的进气为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， 使筛滤填料得到清洁与再生;
二级表层湍流筛滤装置的出水导入旋流除砂装置，去除污水中的砂 粒，污水经上述处理后达标排放;
二级表层湍流筛滤装置的出水同时回流至A2/O复合流折板土渗系统 进水，调节水质并刺激植物生长过程分泌次生物质。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，一级表层湍流筛滤装置和二 级表层湍流筛滤装置中的紫外灭菌灯平均照射剂量在300J/m2以上。
说明书
一种村镇集散型污水快速处理的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种村镇集散型污水快速处理的装置。
本发明还涉及利用上述装置进行污水处理的方法。
背景技术
我国村镇水环境现状我国是农业大国，农村面积占全国土地总面积的 57.59%，但由于种种原因对农村水污染的治理一直不够重视。污染防治投 资几乎全部投到工业和城市，而农村环保设施几乎为零。近年来农村水环 境状况越来越恶化，污染事故时有发生。其主要原因：乡镇企业排放的污 染物造成水环境污染;农药、化肥的大量不合理使用造成面源污染;养殖 场的废水排放对水环境造成污染;污水回灌导致水质恶化;居民生活污水 和废弃物的随意排放对水环境造成污染。农村水环境的恶化不仅对粮食造 成减产，而且直接威胁着居住在广大农村地区农民的身体健康。这已严重 影响到广大农村的生态、生产和生活安全及经济的发展。
村镇污水特征及处理要求：
(1)村镇人口较少，分布广而且分散，污水水质、水量波动性大，排水 管网很不健全，因此，所选污水处理工艺应抗冲击负荷能力强，且宜就近 单独处理;
(2)村镇经济力量薄弱，因此，污水处理应充分考虑造价低、运行费用 少、低能耗或无能耗的工艺;
(3)村镇缺乏污水处理专业人员，所选工艺应管理简单，维护方便。
村镇污水处理模式在我国各地域发展不平衡，不同村镇差别较大，加 之农村地区长期以来形成的居住方式、生活习惯等差异，应根据农村特定 情况选择适合的处理方法，其特点应满足处理方法简单、建设费用低、操 作简便等特征。
发明内容
本发明的目的在于提供一种村镇集散型污水快速处理的装置。
本发明的又一目的在于提供一种利用上述装置对村镇集散型污水进 行快速处理的方法。
为实现上述目的，本发明提供的村镇集散型污水快速处理的装置，其 包括：
两段格栅机，格栅机的框体内布设有粗筛网和细筛网两段筛网，经过 格栅机处理的污水通过增压泵导入一级表层湍流筛滤装置内;
一级表层湍流筛滤装置由多孔板分为上、下两个部分，多孔板孔洞呈 倾斜状，多孔板上方铺设石英砂作为筛滤填料;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两段格栅机连接;
一级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反 洗管，通过反冲洗阀门连接增压泵，缩口反洗管的上方设有回流槽;
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，储水箱内部剩余空间填充有半导体负载填料;
一级表层湍流筛滤装置的储水箱的出水口通过一液压泵与A2/O复合 流折板土渗系统相连;
A2/O复合流折板土渗系统分为上半部分和下半部分，上半部分由析板 形成上下两个处理区，上处理区使用鹅卵石对污水进行缺氧好氧处理以及 出水导水，下处理区采用碎石以及粗砂混合而成的混合填料在好氧环境下 对污水进行处理，污水流动方向为水平潜流;下半部分由析板形成上下两 个处理区，上处理区采用碎石以及粗砂混合而成的混合填料在厌氧环境下 对污水进行处理，污水流动方向为水平潜流，下处理区采用鹅卵石对污水 进行厌氧处理以及出水导水，污水流动方向为垂直潜流;
A2/O复合流折板土渗系统的出水连接二级表层湍流筛滤装置;
二级表层湍流筛滤装置由多孔板分为上、下两个部分，多孔板孔洞呈 倾斜状，多孔板上方铺设改性锰砂与天然沸石分子筛混合物作为筛滤填 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 A2/O复合流折板土渗系统的出水口连接;
二级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反 洗管，通过反冲洗阀门连接增压泵，缩口反洗管的上方设有回流槽;
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，储水箱内部剩余空间填充有半导体负载填料;
二级表层湍流筛滤装置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;
二级表层湍流筛滤装置的储水箱的出水口通过液压泵连接旋流除砂 装置，旋流除砂装置的上部分别连接至一级表层湍流筛滤装置的缩口反洗 管和二级表层湍流筛滤装置的缩口反洗管;
旋流除砂装置的底部开设有排泥口，顶部设置有搅拌机的电机，搅拌 机的叶轮向上倾斜，旋转时将使池中污水作螺旋运动，污水中的密度较大 的砂粒被甩向旋流除砂装置的池壁，在重力作用下沉入砂斗。
所述的装置中，两段格栅机中的粗筛网精度为21mm，细筛网精度为 8mm;粗筛网和细筛网与水平呈60度夹角布设。
所述的装置中，一级表层湍流筛滤装置中的筛滤填料是粒径为 7-30mm的大颗粒石英砂。
所述的装置中，二级表层湍流筛滤装置中的筛滤填料是粒径为 0.5-1.0mm的改性锰砂与粒径为1.2-2.0mm的天然沸石分子筛混合物。
所述的装置中，储水箱内壁均匀负载的非金属掺杂光催化剂为纳米 TiO2粉体。
所述的装置中，储水箱内部剩余空间填充的半导体负载填料为纳米 TiO2粉体负载在立体网状聚丙烯形成的填料。
所述的装置中，一级表层湍流筛滤装置和二级表层湍流筛滤装置中的 纳米曝气头均分别各自连接纳米曝气机。
所述的装置中，旋流除砂装置中的搅拌机转速为10-30r/min。
本发明提供的村镇集散型污水快速处理的方法：
污水在重力作用下通过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，由埋在筛滤填料表层的进水管导入一级表层湍流筛滤装置 内进行筛滤，进水过程中利用进水错流的冲击力扰动筛滤填料表层，形成 湍流，防止污染物质在筛滤填料表层堆积对水流的顺利通过形成阻力;
一级表层湍流筛滤装置进行间歇曝气，曝气时的气泡冲击筛滤填料， 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;填料上方右端设置有曝气管，曝气管设有多个细孔曝气孔，曝气 孔垂直向上，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;
经过一表层湍流筛滤装置处理的污水从下部进入A2/O复合流折板土 渗系统后，由A2/O复合流折板土渗系统的上半部分中的上处理区使用鹅 卵石对污水进行缺氧好氧处理以及出水导水，下处理区采用混合填料在好 氧环境下对污水进行处理，污水流动方向为水平潜流;下半部分中的上处 理区使用混合填料在厌氧环境下对污水进行处理，污水流动方向为水平潜 流，下处理区采用鹅卵石对污水进行厌氧处理以及出水导水，污水流动方 向为垂直潜流;
自A2/O复合流折板土渗系统下部进入的污水经过水平潜流-垂直导水 进行初步处理，通过使用折板延长缺氧-厌氧部分，将污水内难降解物质大 量分解，并将出水导入A2/O复合流折板土渗系统上部潜流折板上行池， 进行缺氧-好氧处理，在微生物-填料-植物的协同作用下对污水进行处理， 分解其中的易降解有机物，并去除其他污染物质;
经A2/O复合流折板土渗系统处理的污水由埋在筛滤填料表层的进水 管导入二级表层湍流筛滤装置内进行筛滤，进水过程中利用进水错流的冲 击力扰动筛滤填料表层，形成湍流，防止污染物质在筛滤填料表层堆积对 水流的顺利通过形成阻力;
二级表层湍流筛滤装置进行间歇曝气，曝气时的气泡冲击筛滤填料， 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;填料上方右端设置有曝气管，曝气管设有多个细孔曝气孔，曝气 孔垂直向上，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;
一级表层湍流筛滤装置和二级表层湍流筛滤装置底部的纳米曝气头 进气为O2，用于清洁填料;储水箱内纳米曝气头的进气为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， 使筛滤填料得到清洁与再生;
二级表层湍流筛滤装置的出水导入旋流除砂装置，去除污水中的砂 粒，污水经上述处理后达标排放。
所述的方法中，一级表层湍流筛滤装置和二级表层湍流筛滤装置中的 紫外灭菌灯平均照射剂量在300J/m2以上。
本发明使用格栅机过滤污水中的大型漂浮物，随后使用表层湍流筛滤 装置降低污水内悬浮物及胶体，以降低后续土渗系统的水力负荷，降低系 统堵塞的风险系数，再使用表层湍流筛滤装置对污水进行深度处理，降低 污水浊度，提高其透明度，使污水达到国家排放标准。本发明的工艺操作 简单、效果明显，基建费用低、运行简单、易操作、可避免处理过程中二 次污染的产生，提升污水出水水质并对可回收资源再利用。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。