申请日2014.07.25
公开(公告)日2014.12.10
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种A/O土渗系统处理含磷有机废水的装置：一离心机将分层的出水导入A/O土渗系统内;A/O土渗系统分别为厌氧土渗区和好氧土渗区，离心机的出水通过进水管导入厌氧土渗区内的底部;A/O土渗系统的出水喷入表层湍流筛滤装置内去除水中病毒和重金属并使有机物矿化或分解，然后进入旋转除砂装置中除砂，达标的清水排出。本发明将A/O工艺使用于土壤渗滤系统内，使用A/O工艺及交替垂直流理念改进土渗系统，降低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，提升污水出水水质。
权利要求书
1.一种A/O土渗系统处理含磷有机废水的装置，其结构包括：
一离心机，将悬浮液密度不同的各组分在离心力场中迅速沉降分层， 离心机出水导入A/O土渗系统内;
A/O土渗系统由墙体构筑成两段土渗区，分别为厌氧土渗区和好氧土 渗区，离心机的出水通过进水管导入厌氧土渗区内的底部;
厌氧土渗区被折板分为两个部分，设置进水管的部分填有砾石填料， 用于A/O土渗系统厌氧段的布水，另一部分填充有碎石与粉煤灰分子筛相 混合，粒径为12-50mm的混合填料;
好氧土渗区同样被折板分为两个部分，靠厌氧土渗区的部分填充有弗 罗里硅藻土与赤泥分子筛相混合、粒径为12-50mm的混合填料，另一部 分为砾石填料，用于A/O土渗系统出水;好氧土渗区插设有若干根钻孔的 PVC通气管进行通气，使其保证好氧土渗区内溶解氧浓度;
厌氧土渗区与好氧土渗区相隔的墙体底部与A/O土渗系统之间留有 空隙，空隙两侧平行地设有两根钻孔的过水管，两个过水管与墙体形成的 空间以及管内均填充有沸石填料用于过水;好氧土渗区表面种植有植物系 统，其两种填料表面形成生物膜，空间上由上至下形成好氧、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;导出的 出水在增压泵的作用下喷入表层湍流筛滤装置;
表层湍流筛滤装置由多孔板分为上、下两个部分;多孔板孔洞为倾斜 状，多孔板上方铺设一层筛滤填料，筛滤填料是石英砂、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;筛滤填料的底部设有纳米曝气头，该纳米曝气头连接一O2纳 米曝气机，筛滤填料内表层通过缩口进水管与A/O土渗系统连接;
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， 通过第二阀门连接增压泵;
表层湍流筛滤装置位于缩口反洗管的上方设置有回流槽;筛滤填料上 方位于回流槽一侧设置有曝气管，该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;
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有纳米曝 气头，该纳米曝气头连接一O3纳米曝气机;储水箱内部剩余空间填充有 半导体负载填料;
表层湍流筛滤装置的储水箱的出水口通过一液压泵与旋转除砂装置 相连，旋流除砂装置的底部开设有排泥口，顶部设置有搅拌机，搅拌机的 叶轮向上倾斜，旋转时将使池中污水作螺旋运动。污水中的砂粒由于所受 离心力不同，相对密度较大的砂粒被甩向池壁，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，过水管为PVC管。
3.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。
4.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填料。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，好氧土渗区表面种植的植物 为香蒲及再力花。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，筛滤填料内表层连接A/O土 渗系统的缩口进水管上设置有第一阀门。
7.利用权利要求1所述装置对含磷有机废水进行处理的方法，其过 程是：
由离心机对悬浮液实行分离后的出水导入A/O土渗系统内的厌氧土 渗区和好氧土渗区，经好氧、缺氧、厌氧处理，并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;导出的出水在增压泵的作用下喷入表 层湍流筛滤装置内的筛滤填料表层，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，以防止污染物质在筛滤填料表层堆积而对水流 形成阻力;
表层湍流筛滤装置内的储水箱为纳米间歇曝气，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，使得污水能顺利经过筛滤填料过滤;气泡将浮起 的污染物推至水面，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;表层湍流筛滤装置内填料底部纳米曝气头 进气为O2，用于清洁填料;下方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，使填料得到清洁与再生;表层湍流筛滤装置内使用纳米曝气的方式提 高·OH产生率，由于微气泡具有庞大的数量、比表面积、缓慢的上升速度， 增加了气液接触面积、接触时间，有利于臭氧溶于水中，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，增强臭氧氧化 分解有机物的能力;臭氧在紫外光的照射作用下产生·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后的污水进入旋流除砂装置中，对污水作螺旋 运动，污水中的砂粒由于所受离心力不同，相对密度较大的砂粒被甩向池 壁，在重力作用下沉入砂斗，处理后达标的清水排出;
表层湍流筛滤装置的出水回流至交A/O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。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，离心机转速为900-5000r/min。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，旋流除砂装置内搅拌机转速 为10-100r/min。
10.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。
说明书
一种A/O土渗系统处理含磷有机废水的装置和处理方法
技术领域
本发明涉及一种A/O土渗系统处理含磷有机废水的装置，具体地涉及 一种去除污水中有机物、氮磷等污染物质的装置。
本发明还涉及利用上述装置处理含磷有机废水的方法。
背景技术
A/O是Anoxic/Oxic的缩写，是将厌氧水解技术用为好氧生物处理的 前处理，它的优越性是除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱 氮除磷功能。A/O生物除磷工艺是由厌氧和好氧两部分反应组成的污水生 物处理系统。污水进入厌氧区后，反应器内聚磷菌在这一过程中大量吸收 污水中的BOD，并将污泥中的磷以正磷酸盐的形式释放到污水中。混合 液进入好氧池后，有机物被氧化分解，同时聚磷菌大量吸收混合液中的正 磷酸盐到污泥中。由于聚磷菌在好氧条件下吸收的磷多于厌氧条件下释放 的磷，因此污水经过“厌氧-好氧”的交替作用和二沉池的污泥分离达到除 磷的目的。一般情况下，TP的去除率可达到85%以上。
目前，我国城市污水主要通过建设污水处理厂集中处理，其常规的工 艺为活性污泥法和生物膜法。但污水处理厂存在建设和运行成本高，产生 大量难以处置的污泥，处理过程中产生的恶臭会对周围居民生活环境带来 不良影响等不足。为了解决这一矛盾，迫切需要研究开发经济环保、低耗 高能的污水现场处理技术。土壤渗滤系统是污水土地处理系统的一种，它 能够利用土壤-植物-微生物生态系统的自净能力净化污水，在处理污水的 同时，污水中的营养物质和水还得以循环利用，由于整个系统居于地下， 不会产生不良气味和滋生蚊蝇，无噪音，不影响表层土地的使用，不受气 候条件限制，出水便于回用，它还有设备简单，能耗低等优点，体现了良 好的环境和经济综合效益。因此，该技术正是适合我国国情的污水处理工 艺技术之一。然而，传统的地下渗滤系统存在一些不足，如水力负荷低、 占地面积大、易堵塞使用寿命短等，从而限制了其推广使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种A/O土渗系统处理含磷有机废水的装置。
本发明的又一目的在于提供利用上述装置进行处理含磷有机废水的 方法。
为实现上述目的，本发明提供的A/O土渗系统处理含磷有机废水的装 置，其结构包括：
一离心机，将悬浮液密度不同的各组分在离心力场中迅速沉降分层， 离心机出水导入A/O土渗系统内;
A/O土渗系统由墙体构筑成两段土渗区，分别为厌氧土渗区和好氧土 渗区，离心机的出水通过进水管导入厌氧土渗区内的底部;
厌氧土渗区被折板分为两个部分，设置进水管的部分填有砾石填料， 用于A/O土渗系统厌氧段的布水，另一部分填充有碎石与粉煤灰分子筛相 混合，粒径为12-50mm的混合填料;
好氧土渗区同样被折板分为两个部分，靠厌氧土渗区的部分填充有弗罗里 硅藻土与赤泥分子筛相混合、粒径为12-50mm的混合填料，另一部分为 砾石填料，用于A/O土渗系统出水;好氧土渗区插设有若干根钻孔的PVC 通气管进行通气，使其保证好氧土渗区内溶解氧浓度;厌氧土渗区内填充 的碎石与粉煤灰分子筛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;好氧土渗区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;
厌氧土渗区与好氧土渗区相隔的墙体底部与A/O土渗系统之间留有 空隙，空隙两侧平行地设有两根钻孔的过水管，两个过水管与墙体形成的 空间以及管内均填充有沸石填料用于过水;好氧土渗区表面种植有植物系 统，所有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;导出的出水在增 压泵的作用下喷入表层湍流筛滤装置;
表层湍流筛滤装置由多孔板分为上、下两个部分;多孔板孔洞为倾斜 状，多孔板上方铺设一层筛滤填料，筛滤填料是石英砂、改性锰砂与天然 沸石分子筛的混合物，粒径为0.5-2.0mm;筛滤填料的底部设有纳米曝气 头，该纳米曝气头连接一O2纳米曝气机，筛滤填料内表层通过缩口进水 管与A/O土渗系统连接;
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， 通过第二阀门连接增压泵;
表层湍流筛滤装置位于缩口反洗管的上方设置有回流槽;筛滤填料上 方位于回流槽一侧设置有曝气管，该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;
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有纳米曝 气头，该纳米曝气头连接一O3纳米曝气机;储水箱内部剩余空间填充有 半导体负载填料;
表层湍流筛滤装置的储水箱的出水口通过一液压泵与旋转除砂装置 相连，旋流除砂装置的底部开设有排泥口，顶部设置有搅拌机，搅拌机的 叶轮向上倾斜，旋转时将使池中污水作螺旋运动。污水中的砂粒由于所受 离心力不同，相对密度较大的砂粒被甩向池壁，在重力作用下沉入砂斗。
所述的装置，其中，过水管为PVC管。
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。
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填料。
所述的装置，其中，好氧土渗区表面种植的植物为香蒲及再力花。
所述的装置，其中，筛滤填料内表层连接A/O土渗系统的缩口进水管 上设置有第一阀门。
本发明提供的利用上述装置对含磷有机废水进行处理的方法，其过程 是：
由离心机对悬浮液实行分离后的出水导入A/O土渗系统内的厌氧土 渗区和好氧土渗区，经好氧、缺氧、厌氧处理，并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;导出的出水在增压泵的作用下喷入表 层湍流筛滤装置内的筛滤填料表层，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，以防止污染物质在筛滤填料表层堆积而对水流 形成阻力;
表层湍流筛滤装置内的储水箱为纳米间歇曝气，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，使得污水能顺利经过筛滤填料过滤;气泡将浮起 的污染物推至水面，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;表层湍流筛滤装置内填料底部纳米曝气头 进气为O2，用于清洁填料;下方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，使填料得到清洁与再生;表层湍流筛滤装置内使用纳米曝气的方式提 高·OH产生率，由于微气泡具有庞大的数量、比表面积、缓慢的上升速度， 增加了气液接触面积、接触时间，有利于臭氧溶于水中，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，增强臭氧氧化 分解有机物的能力;臭氧在紫外光的照射作用下产生·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后的污水进入旋流除砂装置中，对污水作螺旋 运动，污水中的砂粒由于所受离心力不同，相对密度较大的砂粒被甩向池 壁，在重力作用下沉入砂斗，处理后达标的清水排出。
表层湍流筛滤装置的出水回流至交A/O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，离心机转速为900-5000r/min。
所述的方法，其中，旋流除砂装置内搅拌机转速为10-100r/min。
所述的方法，其中，紫外灭菌灯平均照射剂量在300J/m2以上。
本发明是在传统A/O工艺改动加工而成的，将A/O工艺使用于土壤 渗滤系统内，同时改变了进水工序，提升污水自填料间的通过率，增大了 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，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，大大降低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。