申请日2014.07.25
公开(公告)日2014.12.10
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种快速土渗系统深度净化生活污水的装置，包括：一级格栅机、二级格栅机、纳米曝气消融装置、快速土渗系统、旋流筛滤池和出水池。本发明还公开了利用上述装置去除污水中悬浮物、胶体、无机物、微生物等污染物质的方法。本发明采用快速土渗系统，利用渗透性好的沙土与赤泥分子筛填料和植物构建适宜污水处理的复杂生态系统，后续使用筛滤过滤污水中悬浮物质，光催化降解残余污染物质、灭杀污水中的细菌，病原菌，起到灭菌消毒的作用，每小时处理量超过1000吨，出水微生物、污染物去除率达到100%。
CN104193079B[中文]
权利要求书
1.一种快速土渗系统深度净化生活污水的装置，其主要结构包括：
两级串联的第一级格栅机和第二级格栅机，初步实现固液分离，第二 格栅机的出水连接纳米曝气消融装置的进水口;
纳米曝气消融装置底部开设有排泥口，纳米曝气消融装置内部位于排 泥口上方设置有曝气盘，纳米曝气消融装置的出水连接快速土渗系统的进 水口;
快速土渗系统分为布水区、快速渗滤区和沉淀区三个部分，各区域之 间有隔板进行隔断;靠近快速土渗系统的进水口的布水区为下行池，污水 自上向下流动，布水区内填充有碎石和粉煤灰分子筛填料;布水区的一侧 为快速渗滤区，在快速渗滤区内的沙土与赤泥分子筛填料中污水自下而 上、自左至右流动，最后溢流至沉淀区内快速土渗系统的上部种植有植物; 沉淀区内的出水连接涡轮筛滤池的缩口布水喷头;
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，涡轮筛滤池的缩口布水头设在涡轮的一侧上 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;涡轮筛滤池的储水箱 的出水与纳米曝气沉降池相连;
储水箱通过一管道连接一缩口反洗喷头，该缩口反洗喷头设在复合填 料表面，纳米曝气沉降池的出水口通过反洗泵与缩口反洗喷头连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，多孔板是由两层多孔板夹杂 一层钢纱网组成。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，旋流筛滤池内的两个纳米曝 气头分别各连接一纳米曝气机，且旋流筛滤池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。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，快速土渗系统的布水区内填 充的碎石和粉煤灰分子筛填料粒径为30-60mm，快速渗滤区内的沙土与赤 泥分子筛填料粒径为15-30mm。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，快速土渗系统的上部种植有 植物为美人蕉和香蒲。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，涡轮筛滤池的复合填料为粒 径0.5-1.0mm的天然沸石分子筛以及分子筛的混合物，填料配比为8:1。
7.利用权利要求1所述装置净化生物污水的方法：
1)两级串联的格栅机分两个过滤精度对污水中的固体进行有效拦截， 初步实现固液分离，阻隔污水中的大型固体，减少污水中的含固量，防止 悬浮物对污水的后续处理造成影响;
2)格栅机的出水在纳米曝气消融装置中，利用曝气过程中纳米气泡 的氧化、消融、断链作用，将污水中的高分子有机物迅速分解，长链有机 物彻底打断，同时污水在高温纳米曝气下脱臭、除泡、分解难降解有机化 合物，降低COD，灭杀残存的病原菌和微生物，改善水质，为污水后续 生物处理提供了充足的碳源;
3)纳米曝气消融装置出水流至快速土渗系统内，经过布水区布水， 于快速渗滤区内处理后于沉淀区沉淀再作沉淀处理，降低下一步旋流筛滤 池的筛滤处理难度;
4)快速土渗系统的出水通过涡轮筛滤池的缩口布水喷头形成的进水 水流冲击作用下带动涡轮转动，搅扰涡轮筛滤池内复合填料表层，避免污 染物质滞留在复合填料的表层上，使水流从复合填料缝隙之间快速流过， 保证出水水质的同时，提高了过滤速率，延缓了反冲洗周期;
旋流筛滤池内的纳米曝气头采用O3曝气，由于纳米气泡具有庞大的 数量、比表面积、缓慢的上升速度等特性，同时气泡在水中停留时间长， 增加了气液接触面积、接触时间，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·OH，增强O3氧化 分解有机物的能力;且纳米级的O3气泡与紫外灭菌灯、半导体负载填料 共存于涡轮筛滤池，提高高级氧化效果，有效提高·OH产生率。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，紫外灭菌灯平均照射剂量在 300J/m2以上。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，旋流筛滤池的出水回流至快速 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
一种快速土渗系统深度净化生活污水的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种快速土渗系统深度净化生活污水的装置。
本发明还涉及利用上述装置去除污水中污染物质(如：悬浮物、胶体、 无机物、微生物等)的方法。
背景技术
随着我国经济发展加速，污水排放量急剧增加。据统计，2015年，我 国城市年污水排放量将至少达到455亿吨，相比2009年增加约100亿吨。 结合目前污水处理行业的发展速度，保守估计，到2015年，我国污水处 理率将达到85%，污水处理量将达到386.75亿吨。由此估算，“十二五” 期间，约需增加近3,000万吨/日的污水处理能力，仅污水处理设施建设投 资市场需求在600亿元左右，即每年增加120亿元。为了降低污水处理成 本，提高污水处理效率，找到一种切实有效的污水快速处理方法势在必行。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速土渗系统深度净化生活污水的装置。
本发明的又一目的是提供一种利用上述装置净化生活污水的方法。
为实现上述目的，本发明提供的快速土渗系统深度净化生活污水的装 置，其主要结构包括：
两级串联的第一级格栅机和第二级格栅机，初步实现固液分离，第二 格栅机的出水连接纳米曝气消融装置的进水口;
纳米曝气消融装置底部开设有排泥口，纳米曝气消融装置内部位于排 泥口上方设置有曝气盘，纳米曝气消融装置的出水连接快速土渗系统的进 水口;
快速土渗系统分为布水区、快速渗滤区和沉淀区三个部分，各区域之 间有隔板进行隔断;靠近快速土渗系统的进水口的布水区为下行池，污水 自上向下流动，布水区内填充有碎石和粉煤灰分子筛填料;布水区的一侧 为快速渗滤区，在快速渗滤区内的沙土与赤泥分子筛填料中污水自下而 上、自左至右流动，最后溢流至沉淀区内快速土渗系统的上部种植有植物; 沉淀区内的出水连接涡轮筛滤池的缩口布水喷头;
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，涡轮筛滤池的缩口布水头设在涡轮的一侧上 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;涡轮筛滤池的储水箱 的出水与纳米曝气沉降池相连;
储水箱通过一管道连接一缩口反洗喷头，该缩口反洗喷头设在复合填 料表面，纳米曝气沉降池的出水口通过反洗泵与缩口反洗喷头连接。
所述的装置，其中，多孔板是由两层多孔板夹杂一层钢纱网组成。
所述的装置，其中，旋流筛滤池内的两个纳米曝气头分别各连接一纳 米曝气机，且旋流筛滤池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。
所述的装置，其中，快速土渗系统的布水区内填充的碎石和粉煤灰分 子筛填料粒径为30-60mm，快速渗滤区内的沙土与赤泥分子筛填料粒径为 15-30mm。
所述的装置，其中，快速土渗系统的上部种植有植物为美人蕉和香蒲。
所述的装置，其中，涡轮筛滤池的复合填料为粒径0.5-1.0mm的天然 沸石分子筛以及分子筛的混合物，填料配比为8:1。
本发明提供的利用上述装置净化生物污水的方法：
1)两级串联的格栅机分两个过滤精度对污水中的固体进行有效拦截， 初步实现固液分离，阻隔污水中的大型固体，减少污水中的含固量，防止 悬浮物对污水的后续处理造成影响;
2)格栅机的出水在纳米曝气消融装置中，利用曝气过程中纳米气泡 的氧化、消融、断链作用，将污水中的高分子有机物迅速分解，长链有机 物彻底打断，同时污水在高温纳米曝气下脱臭、除泡、分解难降解有机化 合物，降低COD，灭杀残存的病原菌和微生物，改善水质，为污水后续 生物处理提供了充足的碳源;
3)纳米曝气消融装置出水流至快速土渗系统内，经过布水区布水， 于快速渗滤区内处理后于沉淀区沉淀再作沉淀处理，降低下一步旋流筛滤 池的筛滤处理难度;
4)快速土渗系统的出水通过涡轮筛滤池的缩口布水喷头形成的进水 水流冲击作用下带动涡轮转动，搅扰涡轮筛滤池内复合填料表层，避免污 染物质滞留在复合填料的表层上，使水流从复合填料缝隙之间快速流过， 保证出水水质的同时，提高了过滤速率，延缓了反冲洗周期;
旋流筛滤池内的纳米曝气头采用O3曝气，由于纳米气泡具有庞大的 数量、比表面积、缓慢的上升速度等特性，同时气泡在水中停留时间长， 增加了气液接触面积、接触时间，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·OH，增强O3氧化 分解有机物的能力;且纳米级的O3气泡与紫外灭菌灯、半导体负载填料 共存于涡轮筛滤池，提高高级氧化效果，可有效提高·OH产生率。旋流筛 滤池的出水回流至快速土渗系统进水，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。
本发明采用快速处理污水理念，使用一系列机械法、理化法、生物法 有效缩短污水处理时间，快速使产生污水达到中水回用标准，无害化、资 源化明显，有力避免由于污水处理周期长引发对周边环境的影响。同时本 工艺具有景观观赏性，污水处理效果稳定等优点。本发明采用快速土渗系 统，利用渗透性好的沙土与赤泥分子筛填料和植物构建适宜污水处理的复 杂生态系统，后续使用筛滤过滤污水中悬浮物质，旋流筛滤池中纳米二氧 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，可降解残 余污染物质、灭杀污水中的细菌，病原菌，起到灭菌消毒的作用。