一種村鎮(zhèn)集散型污水快速處理的裝置和方法
【專利摘要】一種村鎮(zhèn)集散型污水快速處理的裝置，包括：兩段格柵機，該格柵機的出水導入一級表層湍流篩濾裝置，一級表層湍流篩濾裝置的出水導入A2/O復合流折板土滲系統(tǒng)，A2/O復合流折板土滲系統(tǒng)的出水導入二級表層湍流篩濾裝置，二級表層湍流篩濾裝置的出水導入旋流除砂裝置。本發(fā)明還公開了利用上述裝置進行村鎮(zhèn)集散型污水快速處理的方法。
【專利說明】一種村鎮(zhèn)集散型污水快速處理的裝置和方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種村鎮(zhèn)集散型污水快速處理的裝置。
[0002] 本發(fā)明還涉及利用上述裝置進行污水處理的方法。

【背景技術】
[0003] 我國村鎮(zhèn)水環(huán)境現(xiàn)狀我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)村面積占全國土地總面積的57. 59%，但 由于種種原因?qū)r(nóng)村水污染的治理一直不夠重視。污染防治投資幾乎全部投到工業(yè)和城 市，而農(nóng)村環(huán)保設施幾乎為零。近年來農(nóng)村水環(huán)境狀況越來越惡化，污染事故時有發(fā)生。其 主要原因：鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)排放的污染物造成水環(huán)境污染；農(nóng)藥、化肥的大量不合理使用造成面 源污染；養(yǎng)殖場的廢水排放對水環(huán)境造成污染；污水回灌導致水質(zhì)惡化；居民生活污水和 廢棄物的隨意排放對水環(huán)境造成污染。農(nóng)村水環(huán)境的惡化不僅對糧食造成減產(chǎn)，而且直接 威脅著居住在廣大農(nóng)村地區(qū)農(nóng)民的身體健康。這已嚴重影響到廣大農(nóng)村的生態(tài)、生產(chǎn)和生 活安全及經(jīng)濟的發(fā)展。
[0004] 村鎮(zhèn)污水特征及處理要求：
[0005] (1)村鎮(zhèn)人口較少，分布廣而且分散，污水水質(zhì)、水量波動性大，排水管網(wǎng)很不健 全，因此，所選污水處理工藝應抗沖擊負荷能力強，且宜就近單獨處理；
[0006] (2)村鎮(zhèn)經(jīng)濟力量薄弱，因此，污水處理應充分考慮造價低、運行費用少、低能耗或 無能耗的工藝；
[0007] (3)村鎮(zhèn)缺乏污水處理專業(yè)人員，所選工藝應管理簡單，維護方便。
[0008] 村鎮(zhèn)污水處理模式在我國各地域發(fā)展不平衡，不同村鎮(zhèn)差別較大，加之農(nóng)村地區(qū) 長期以來形成的居住方式、生活習慣等差異，應根據(jù)農(nóng)村特定情況選擇適合的處理方法，其 特點應滿足處理方法簡單、建設費用低、操作簡便等特征。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種村鎮(zhèn)集散型污水快速處理的裝置。
[0010] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種利用上述裝置對村鎮(zhèn)集散型污水進行快速處理 的方法。
[0011]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的村鎮(zhèn)集散型污水快速處理的裝置，其包括：
[0012] 兩段格柵機，格柵機的框體內(nèi)布設有粗篩網(wǎng)和細篩網(wǎng)兩段篩網(wǎng)，經(jīng)過格柵機處理 的污水通過增壓泵導入一級表層湍流篩濾裝置內(nèi)；
[0013] 一級表層湍流篩濾裝置由多孔板分為上、下兩個部分，多孔板孔洞呈傾斜狀，多孔 板上方鋪設石英砂作為篩濾填料；篩濾填料的底部設有納米曝氣頭，篩濾填料內(nèi)表層通過 縮口進水管與兩段格柵機連接；
[0014] 一級表層湍流篩濾裝置對應于縮口進水管的另一側(cè)下方設有縮口反洗管，通過反 沖洗閥門連接增壓泵，縮口反洗管的上方設有回流槽；
[0015] 多孔板下方為儲水箱，儲水箱內(nèi)壁均勻負載一層非金屬摻雜光催化劑，儲水箱底 部安裝有紫外滅菌燈，在紫外滅菌燈的空隙間設置納米曝氣頭，儲水箱內(nèi)部剩余空間填充 有半導體負載填料；
[0016] 一級表層湍流篩濾裝置的儲水箱的出水口通過一液壓泵與A2/0復合流折板土滲 系統(tǒng)相連；
[0017] A2/0復合流折板土滲系統(tǒng)分為上半部分和下半部分，上半部分由析板形成上下 兩個處理區(qū)，上處理區(qū)使用鵝卵石對污水進行缺氧好氧處理以及出水導水，下處理區(qū)采用 碎石以及粗砂混合而成的混合填料在好氧環(huán)境下對污水進行處理，污水流動方向為水平潛 流；下半部分由析板形成上下兩個處理區(qū)，上處理區(qū)采用碎石以及粗砂混合而成的混合填 料在厭氧環(huán)境下對污水進行處理，污水流動方向為水平潛流，下處理區(qū)采用鵝卵石對污水 進行厭氧處理以及出水導水，污水流動方向為垂直潛流；
[0018] A2/0復合流折板土滲系統(tǒng)的出水連接二級表層湍流篩濾裝置；
[0019] 二級表層湍流篩濾裝置由多孔板分為上、下兩個部分，多孔板孔洞呈傾斜狀，多孔 板上方鋪設改性錳砂與天然沸石分子篩混合物作為篩濾填料；篩濾填料的底部設有納米曝 氣頭，篩濾填料內(nèi)表層通過縮口進水管與A2/0復合流折板土滲系統(tǒng)的出水口連接；
[0020] 二級表層湍流篩濾裝置對應于縮口進水管的另一側(cè)下方設有縮口反洗管，通過反 沖洗閥門連接增壓泵，縮口反洗管的上方設有回流槽；
[0021 ] 多孔板下方為儲水箱，儲水箱內(nèi)壁均勻負載一層非金屬摻雜光催化劑，儲水箱底 部安裝有紫外滅菌燈，在紫外滅菌燈的空隙間設置納米曝氣頭，儲水箱內(nèi)部剩余空間填充 有半導體負載填料；
[0022] 二級表層湍流篩濾裝置位于回流槽一側(cè)設置有曝氣管，曝氣管設有多個細孔曝氣 孔，細孔曝氣孔垂直向上；在篩濾填料上方安裝有超聲波發(fā)生儀；
[0023] 二級表層湍流篩濾裝置的儲水箱的出水口通過液壓泵連接旋流除砂裝置，旋流除 砂裝置的上部分別連接至一級表層湍流篩濾裝置的縮口反洗管和二級表層湍流篩濾裝置 的縮口反洗管；
[0024] 旋流除砂裝置的底部開設有排泥口，頂部設置有攪拌機的電機，攪拌機的葉輪向 上傾斜，旋轉(zhuǎn)時將使池中污水作螺旋運動，污水中的密度較大的砂粒被甩向旋流除砂裝置 的池壁，在重力作用下沉入砂斗。
[0025] 所述的裝置中，兩段格柵機中的粗篩網(wǎng)精度為21_，細篩網(wǎng)精度為8_ ;粗篩網(wǎng)和 細篩網(wǎng)與水平呈60度夾角布設。
[0026] 所述的裝置中，一級表層湍流篩濾裝置中的篩濾填料是粒徑為7-30_的大顆粒 石英砂。
[0027] 所述的裝置中，二級表層湍流篩濾裝置中的篩濾填料是粒徑為0. 5-1. 0_的改性 錳砂與粒徑為1. 2-2. 0_的天然沸石分子篩混合物。
[0028] 所述的裝置中，儲水箱內(nèi)壁均勻負載的非金屬摻雜光催化劑為納米Ti02粉體。
[0029] 所述的裝置中，儲水箱內(nèi)部剩余空間填充的半導體負載填料為納米1102粉體負載 在立體網(wǎng)狀聚丙烯形成的填料。
[0030] 所述的裝置中，一級表層湍流篩濾裝置和二級表層湍流篩濾裝置中的納米曝氣頭 均分別各自連接納米曝氣機。
[0031] 所述的裝置中，旋流除砂裝置中的攪拌機轉(zhuǎn)速為10_30r/min。
[0032] 本發(fā)明提供的村鎮(zhèn)集散型污水快速處理的方法：
[0033] 污水在重力作用下通過兩段篩網(wǎng)攔截液體中的固態(tài)顆粒，并連續(xù)清除流體中的雜 物，由埋在篩濾填料表層的進水管導入一級表層湍流篩濾裝置內(nèi)進行篩濾，進水過程中利 用進水錯流的沖擊力擾動篩濾填料表層，形成湍流，防止污染物質(zhì)在篩濾填料表層堆積對 水流的順利通過形成阻力；
[0034] 一級表層湍流篩濾裝置進行間歇曝氣，曝氣時的氣泡沖擊篩濾填料，打散篩濾填 料表面的污染物質(zhì)層并使其浮起，使得污水能順利經(jīng)過篩濾填料過濾；填料上方右端設置 有曝氣管，曝氣管設有多個細孔曝氣孔，曝氣孔垂直向上，氣泡將浮起的污染物推至水面， 于溢流至回流槽，與進水混合調(diào)節(jié)進水水質(zhì)，同時延長篩濾裝置使用壽命及反洗周期；
[0035] 經(jīng)過一表層湍流篩濾裝置處理的污水從下部進入A2/0復合流折板土滲系統(tǒng)后，由 A2/0復合流折板土滲系統(tǒng)的上半部分中的上處理區(qū)使用鵝卵石對污水進行缺氧好氧處理 以及出水導水，下處理區(qū)采用混合填料在好氧環(huán)境下對污水進行處理，污水流動方向為水 平潛流；下半部分中的上處理區(qū)使用混合填料在厭氧環(huán)境下對污水進行處理，污水流動方 向為水平潛流，下處理區(qū)采用鵝卵石對污水進行厭氧處理以及出水導水，污水流動方向為 垂直潛流；
[0036] 自A2/0復合流折板土滲系統(tǒng)下部進入的污水經(jīng)過水平潛流-垂直導水進行初步 處理，通過使用折板延長缺氧-厭氧部分，將污水內(nèi)難降解物質(zhì)大量分解，并將出水導入A 2/ 〇復合流折板土滲系統(tǒng)上部潛流折板上行池，進行缺氧-好氧處理，在微生物-填料-植物 的協(xié)同作用下對污水進行處理，分解其中的易降解有機物，并去除其他污染物質(zhì)；
[0037] 經(jīng)A2/0復合流折板土滲系統(tǒng)處理的污水由埋在篩濾填料表層的進水管導入二級 表層湍流篩濾裝置內(nèi)進行篩濾，進水過程中利用進水錯流的沖擊力擾動篩濾填料表層，形 成湍流，防止污染物質(zhì)在篩濾填料表層堆積對水流的順利通過形成阻力；
[0038] 二級表層湍流篩濾裝置進行間歇曝氣，曝氣時的氣泡沖擊篩濾填料，打散篩濾填 料表面的污染物質(zhì)層并使其浮起，使得污水能順利經(jīng)過篩濾填料過濾；填料上方右端設置 有曝氣管，曝氣管設有多個細孔曝氣孔，曝氣孔垂直向上，氣泡將浮起的污染物推至水面， 于溢流至回流槽，與進水混合調(diào)節(jié)進水水質(zhì)，同時延長篩濾裝置使用壽命及反洗周期；
[0039] -級表層湍流篩濾裝置和二級表層湍流篩濾裝置底部的納米曝氣頭進氣為02，用 于清潔填料；儲水箱內(nèi)納米曝氣頭的進氣為〇 3，通過納米曝氣大量獲得羥基自由基，與紫外 滅菌燈、半導體負載填料共同提高氧化效果，同時其中富含羥自由基的出水在裝置進行反 洗時，沖刷篩濾填料，使篩濾填料得到清潔與再生；
[0040] 二級表層湍流篩濾裝置的出水導入旋流除砂裝置，去除污水中的砂粒，污水經(jīng)上 述處理后達標排放。
[0041] 所述的方法中，一級表層湍流篩濾裝置和二級表層湍流篩濾裝置中的紫外滅菌燈 平均照射劑量在300J/m 2以上。
[0042] 本發(fā)明使用格柵機過濾污水中的大型漂浮物，隨后使用表層湍流篩濾裝置降低污 水內(nèi)懸浮物及膠體，以降低后續(xù)土滲系統(tǒng)的水力負荷，降低系統(tǒng)堵塞的風險系數(shù)，再使用表 層湍流篩濾裝置對污水進行深度處理，降低污水濁度，提高其透明度，使污水達到國家排放 標準。本發(fā)明的工藝操作簡單、效果明顯，基建費用低、運行簡單、易操作、可避免處理過程 中二次污染的產(chǎn)生，提升污水出水水質(zhì)并對可回收資源再利用。其中表層湍流篩濾裝置中 納米二氧化鈦晶體作為光觸媒在紫外燈照射下激發(fā)極具氧化力的自由負離子，同時在納米 曝氣過程中以及超聲波發(fā)生過程激發(fā)的能量亦可發(fā)生并加強自由負離子的產(chǎn)生，達成光催 化效果；而自由負離子以及其擺脫共價鍵的束縛后留下空位，與納米氣泡表面帶有的電荷 同時產(chǎn)生微電解效果，可滅殺大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、病毒等，分解殘留難降解有機化 合物及有毒物質(zhì)，持久安全的對污水進行消毒降解。針對環(huán)境類激素（如激素類農(nóng)藥、抗生 素、二惡英、雌激素以及人工合成激素等微量有害化學物質(zhì)）的處理方面具有很大的優(yōu)勢， 能夠使絕大部分有機物完全礦化或分解，對污水進行篩濾處理的同時對其出水凈化、消毒， 出水較好的達到國家要求標準。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043] 圖1是本發(fā)明的村鎮(zhèn)集散型污水快速處理的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044] 附圖中主要組件符號說明：
[0045] 1粗篩網(wǎng)；2兩段格柵機；3細篩網(wǎng)；4增壓泵；5縮口進水管；6篩濾填料；7-級表 層湍流篩濾裝置；8二級表層湍流篩濾裝置；9縮口反洗管；10反洗閥門；11植物系統(tǒng)；12 鵝卵石；13折板；14混合填料；15A 2/0復合流折板土滲系統(tǒng)；16電機；17旋流除砂裝置；18 葉輪；19液壓泵；20出水閥門；21紫外滅菌燈；22多孔板；23納米曝氣頭；24半導體負載填 料；25儲水箱；26納米曝氣機；27超聲波發(fā)生儀；28曝氣管；29回流槽。

【具體實施方式】
[0046] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細描述。需要說明的是，在以下敘述中提到的左、右、 上、下等均是以附圖所示的方向為準。
[0047] 請參閱圖1。
[0048] 本發(fā)明提供的村鎮(zhèn)集散型污水快速處理的裝置，其主要結(jié)構(gòu)包括：
[0049] 兩段格柵機2,格柵機2的框體內(nèi)布設有粗篩網(wǎng)1(如精度為21mm)和細篩網(wǎng)3(如 精度為8_)兩段篩網(wǎng)，粗篩網(wǎng)1和細篩網(wǎng)3在框體與水平呈60度夾角布設，污水在重力 作用下通過粗、細兩段篩網(wǎng)，攔截液體中的固態(tài)顆粒，并連續(xù)清除流體中雜物的固液分離設 備；經(jīng)過格柵機2處理的污水通過增壓泵4導入一級表層湍流篩濾裝置內(nèi)7。
[0050] -級表層湍流篩濾裝置7由多孔板22分為上、下兩個部分。多孔板22孔洞呈傾斜 狀，多孔板22上方鋪設一層篩濾填料6,篩濾填料6是粒徑為7-30_的大顆粒石英砂。篩 濾填料6的底部設有納米曝氣頭23,篩濾填料6內(nèi)表層通過縮口進水管5與兩段格柵機2 連接。一級表層湍流篩濾裝置7對應于縮口進水管5的另一側(cè)下方設有縮口反洗管9,通過 反沖洗閥門10連接增壓泵4。多孔板22下方為儲水箱25,儲水箱25內(nèi)壁均勻負載一層非 金屬摻雜光催化劑（如納米Ti0 2粉體），儲水箱25底部安裝有紫外滅菌燈21，在紫外滅菌 燈21的空隙間設置納米曝氣頭23,儲水箱25內(nèi)部剩余空間填充有半導體負載填料24 (如 納米Ti02粉體負載在立體網(wǎng)狀聚丙烯填料），本發(fā)明將半導體負載填料24固定在載體上， 解決了常規(guī)光催化劑需要分散劑協(xié)同使用的弊端，減少了催化劑的流失現(xiàn)象，避免了反應 結(jié)束后催化劑的分離步驟。
[0051] -級表層湍流篩濾裝置7的儲水箱25的出水口通過一液壓泵19與A2/0復合流 折板土滲系統(tǒng)15相連。
[0052] A2/0復合流折板土滲系統(tǒng)15分為上下兩個部分，上半部分由折板13分成上下兩 個處理區(qū)A和B，上處理區(qū)A使用鵝卵石對污水進行缺氧好氧處理以及出水導水，下處理區(qū) B采用碎石以及粗砂混合而成的混合填料14在好氧環(huán)境下對污水進行處理，污水流動方向 為水平潛流；下半部分同樣由折板13分成上下兩個處理區(qū)，上處理區(qū)C采用碎石以及粗砂 混合而成的混合填料在厭氧環(huán)境下對污水進行處理，污水流動方向為水平潛流，下處理區(qū)D 采用鵝卵石對污水進行厭氧處理以及出水導水，污水流動方向為垂直潛流。
[0053] 污水自下部頂端進水，經(jīng)過水平潛流-垂直導水進行初步處理，處理過程中合理 使用折板，延長系統(tǒng)內(nèi)缺氧-厭氧部分，將污水內(nèi)難降解物質(zhì)大量分解，通過增壓泵將其出 水導入上部潛流折板上行池，進行缺氧-好氧處理，在微生物-填料-植物的協(xié)同作用下對 污水進行處理，分解其中的易降解有機物，并去除其他污染物質(zhì)。
[0054] A2/0復合流折板土滲系統(tǒng)15連接二級表層湍流篩濾裝置8,二級表層湍流篩濾裝 置8與一級表層湍流篩濾裝置7的結(jié)構(gòu)、工作原理基本相同。不同之處是在二級表層湍流 篩濾裝置8的篩濾填料6是粒徑為0. 5-1. 0_的改性錳砂與粒徑為1. 2-2. 0_的天然沸石 分子篩混合物，是集吸附、離子交換、混凝及去除重金屬為一體的多功能混合填料。同時在 篩濾填料6的上方位于回流槽29 -側(cè)設置有曝氣管28,曝氣管28設有多個細孔曝氣孔，細 孔曝氣孔垂直向上；在篩濾填料6上方安裝有超聲波發(fā)生儀27。二級表層湍流篩濾裝置8 的儲水箱25的出水口通過液壓泵19連接旋流除砂裝置17,旋流除砂裝置17的底部開設有 排泥口（公知技術，圖中未示），頂部設置有攪拌機的電機16,攪拌機的葉輪18向上傾斜， 旋轉(zhuǎn)時將使池中污水作螺旋運動（攪拌機轉(zhuǎn)速可以控制在10_30r/min)。污水中的砂粒由 于所受離心力不同，相對密度較大的砂粒被甩向旋流除砂裝置17的池壁，在重力作用下沉 入砂斗。旋流除砂裝置17的上部分別連接至一級表層湍流篩濾裝置7的縮口反洗管9和 二級表層湍流篩濾裝置8的縮口反洗管9。
[0055] -級表層湍流篩濾裝置7和二級表層湍流篩濾裝置8在進行篩濾時，儲水池內(nèi)納 米曝氣間歇曝氣，曝氣時儲水池內(nèi)氣壓增大，空氣被多孔板切割成為氣泡鼓起，沖擊篩濾填 料，打散填料表面的污染物質(zhì)層并使其浮起，使得污水能順利經(jīng)過篩濾填料過濾；填料上方 右端設置有曝氣管，曝氣管設有多個細孔曝氣孔，曝氣孔垂直向上，氣泡將浮起的污染物推 至水面，于右側(cè)溢流至回流槽，與進水混合調(diào)節(jié)進水水質(zhì)，同時延長篩濾裝置使用壽命及反 洗周期，對于進水濁度較低的情況，甚至可以無需反沖洗，不斷運行凈化污水。
[0056] -級表層湍流篩濾裝置7和二級表層湍流篩濾裝置8中的篩濾填料底部納米曝氣 頭進氣為〇 2，用于清潔填料；儲水箱內(nèi)納米曝氣頭的進氣為〇3，通過納米曝氣大量獲得羥基 自由基，與紫外滅菌燈和半導體負載填料共同提高高級氧化效果，同時其中富含羥自由基 的出水在裝置進行反洗時，沖刷篩濾填料，較好的做到填料清潔與再生。紫外滅菌燈平均照 射劑量在300J/m 2以上。
[0057] 使用納米曝氣的方式提高-0H產(chǎn)生率，由于微氣泡具有龐大的數(shù)量、比表面積、緩 慢的上升速度，大大增加了氣液接觸面積、接觸時間，有利于臭氧溶于水中，克服了臭氧難 溶于水的缺點。微氣泡內(nèi)部具有較大的壓力且納米氣泡破裂時界面消失，周圍環(huán)境劇烈改 變產(chǎn)生的化學能促使產(chǎn)生更多的羥基自由基，增強臭氧氧化分解有機物的能力。
[0058] 臭氧在紫外光的照射作用下產(chǎn)生· 0H，臭氧能帶走二氧化鈦光致電子空穴對中的 電子，從而產(chǎn)生了更多的羥基自由基，加速了有機物的降解，通過· 0H的強氧化作用對有機 污染物進行處理。
[0059] 兩段格柵機的右端通過增壓泵4,在一級表層湍流篩濾裝置工作時導入格柵機出 水，縮口進水管5埋在篩濾填料6表層，進水過程中利用進水錯流的沖擊力擾動篩濾填料表 層，形成湍流，防止由于污染物質(zhì)在篩濾填料表層堆積而對水流的順利通過形成阻力。二級 表層湍流篩濾裝置工作時，導入A 2/0復合流折板土滲系統(tǒng)15的進水，形成與在一級表層湍 流篩濾裝置工作時的狀態(tài)。
[0060] 由于一、二級表層湍流篩濾裝置內(nèi)的曝氣頭均連接一納米曝氣機，在一、二級表層 湍流篩濾裝置進行反沖洗時，納米曝氣頭開始曝氣，在高溫納米曝氣的情況下對砂粒進行 納米曝氣處理，在高溫、納米微小泡的剪切力以及曝氣過程中產(chǎn)生的沖擊力的作用下，清洗 填料截流的雜質(zhì)、膠體以及表面生長的生物膜。同時通過增壓泵導入旋流除砂裝置的出水 進行反沖洗，縮口反洗管對篩濾填料施加一個向左的方向力，而儲水箱在充水過程中，液面 上的空氣被強力擠壓，通過多孔板上升至篩濾填料層，使篩濾填料呈現(xiàn)沸騰流動狀態(tài)，儲水 箱內(nèi)空氣排空后，水流繼續(xù)通過多孔板孔洞右傾斜向上高速流動，同時整個反沖洗過程中 縮口反洗管內(nèi)水流向左沖洗，整個篩濾填料在水流的沖擊力下形成快速運轉(zhuǎn)的湍流，篩濾 填料在不同方向力作用下形成的逆時針小旋渦中相互摩擦，附著的有機污染物得以去除， 有利于取得較為純凈的填料。
[0061] 本發(fā)明先后采用三級反沖洗技術進行反沖洗：
[0062] 一級反沖洗為曝氣循環(huán)反沖洗，由于污染物質(zhì)在填料表面的堆積，污水難以透過 填料之間的空隙滲透下去，在篩濾過程中進行反沖洗，開啟曝氣管28并間歇開啟多孔板上 方納米曝氣機26,集水池內(nèi)納米曝氣頭不連續(xù)工作，空氣自多孔板向上鼓起，分割成小氣 泡，間歇沖散篩濾填料上的致密污物層，污染物質(zhì)層破碎成片狀浮起，在曝氣管的浮力以及 縮口管進水時向右推力的協(xié)同作用下產(chǎn)生波輪效果，大力清洗填料表層片狀致密污染物， 溢流至回流槽，使填料截留的污染物集中排除裝置外，與進水混合重新處理，污水也可繼續(xù) 自分子篩空隙滲透下去；一級反沖洗可延長篩濾裝置使用壽命及反洗周期，對于進水濁度 較低的情況，甚至可以無需反沖洗，使裝置不斷運行凈化污水。
[0063] 二級反沖洗為空氣脈沖反沖洗，由于污水濁度過高，導致污染物質(zhì)在填料表面的 大量堆積，僅僅靠一級反沖洗步驟仍不能達到繼續(xù)篩濾的效果。此時停止進水并關閉一、二 級表層湍流篩濾裝置的出水閥門20,開啟增壓泵4和反洗閥門10,啟動多孔板上方納米曝 氣機26,將旋流除砂裝置中的出水導入一、二級表層湍流篩濾裝置的縮口進水管。在回水壓 力的作用下，儲水箱中的全部空氣受到快速擠壓，沿多孔板上的細孔上升，全部篩濾填料層 在上升空氣、旋轉(zhuǎn)擾動的波輪作用及填料下納米曝氣頭的沖擊力作用下，填料間隙的污染 物質(zhì)破碎浮起，又在曝氣管的浮力以及進水沖擊擋流板向右推力的協(xié)同作用下，溢流至回 流槽與初始進水混合，待水面快速下降。過濾速率重新穩(wěn)定后，關閉增壓泵4、多孔板下方納 米曝氣機26和反洗閥門10,開啟出水閥門20,恢復進水繼續(xù)進行篩濾處理。
[0064] 三級反沖洗為曝氣湍流反沖洗，此時一、二級反沖洗已經(jīng)不足以解決污染物質(zhì)對 填料的覆蓋、阻塞問題，污水大量積聚不得過濾。此時停止進水，開啟增壓泵4、反洗閥門10 和出水閥門20,啟動超聲波發(fā)生儀27及納米曝氣機26,反向啟動液壓泵19,將出水大量導 入集水池中：
[0065] (1)集水池內(nèi)部空氣沿多孔板細孔上升攪拌，填料底部納米曝氣頭開始曝氣，填料 上方渦輪不斷轉(zhuǎn)動；
[0066] (2)利用納米曝氣技術沖擊、氧化、氣浮及高溫作用協(xié)同清洗，上方填料呈現(xiàn)湍流 狀態(tài)，進行無規(guī)則高速運動狀態(tài)，填料在水流旋渦的沖擊力和氣泡的剪切力作用下相互摩 擦，填料上附著的有機污染物能夠去除，得到較為純凈的填料；
[0067] (3)利用超聲波發(fā)生儀在液體介質(zhì)中產(chǎn)生超聲波，在篩濾填料表面產(chǎn)生空化效應， 空化汽泡在閉合過程中破裂時形成的沖擊波，會在其周圍產(chǎn)生上千個氣壓的沖擊壓力，作 用在填料表面上破壞污物之間粘性，并使它們迅速分散在反洗液中，從而達到填料表面潔 凈的效果。
[0068] (4)空氣排凈后，出水池的出水繼續(xù)導入，富含羥自由基的出水沖洗湍流狀態(tài)的的 填料顆粒表面及微孔，剝離污染物質(zhì)，填料得到再生。
[0069] (5)而污染物質(zhì)在水流沖擊力及右側(cè)曝氣管氣浮作用下不斷向上浮至水面，自左 端進水堰及右端回流槽流出與初始進水混合。經(jīng)過三級反沖洗，內(nèi)部污染物被清洗排空殆 盡。
[0070] 常規(guī)砂濾是在過濾過程中不擾動砂層，使水流從砂子細小縫隙之間流過。通常采 用不擾動砂層，壓實填料、增加水壓、砂上附加網(wǎng)格等手段改進砂濾過程，讓水流從砂子細 小縫隙之間流過，而污染物質(zhì)停留在砂層的表層上。本發(fā)明則是利用縮口管高壓進水擾動 填料表層，防止污染物質(zhì)堆積對水流的順利通過形成阻力，同時利用高級氧化、超聲波、納 米曝氣、氣泡的沖擊力和剪切力等手段改進裝置，利用分子篩、錳砂等填料進行優(yōu)化設計， 最后使用三級反沖洗等改進處理過程。本裝置對膠體、纖維、藻類等懸浮物的截留效果好， 對于濁度較低水質(zhì)甚至無需反沖洗，即可完成處理過程，同時具有去除臭味，滅殺細菌、病 原菌等微生物，分解難降解的少量殘留表面活化劑、多氯聯(lián)苯等難降解有機化合物的功效。
[0071] 本發(fā)明的碳摻雜的納米Ti02粉體的制備：
[0072] 采用均勻沉淀法和水熱法兩步過程制備碳摻雜的納米Ti02。以硫酸鈦和尿素為前 驅(qū)，葡萄糖為碳源，具體制備過程如下：取6. 48g27硫酸鈦和3. 24g54尿素（硫酸鈦與尿素 的摩爾比為1:2)溶于去離子水中，再加入適量的葡萄糖0. 6攪拌均勻，1:2:0. 023在90°C 的條件下反應2h。待反應結(jié)束后取出反應物干燥、反復水洗至中性，再次干燥，用球磨機研 磨得到碳摻雜的納米Ti02粉體。
[0073] 納米Ti02粉體負載在填料上的方法：
[0074] 采用聚丙烯材質(zhì)的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)填料，將納米Ti02粉體與去離子水（粉體與水的 質(zhì)量比為1:20)混合，用超聲波超聲成乳濁液，將潔凈的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)填料浸入與乙醇1:1 混合的鈦酸酯偶聯(lián)劑，緩慢攪拌一段時間，然后將填料取出放入Ti0 2乳濁液中繼續(xù)攪拌一 段時間，取出后放入烘箱中干燥（85°C以下）2h，即制得負載納米Ti02的聚丙烯懸浮填料， 其外觀呈淡黃色，膜層較均勻。
【權(quán)利要求】
1. 一種村鎮(zhèn)集散型污水快速處理的裝置，其包括： 兩段格柵機，格柵機的框體內(nèi)布設有粗篩網(wǎng)和細篩網(wǎng)兩段篩網(wǎng)，經(jīng)過格柵機處理的污 水通過增壓泵導入一級表層湍流篩濾裝置內(nèi)； 一級表層湍流篩濾裝置由多孔板分為上、下兩個部分，多孔板孔洞呈傾斜狀，多孔板上 方鋪設石英砂作為篩濾填料；篩濾填料的底部設有納米曝氣頭，篩濾填料內(nèi)表層通過縮口 進水管與兩段格柵機連接； 一級表層湍流篩濾裝置對應于縮口進水管的另一側(cè)下方設有縮口反洗管，通過反沖洗 閥門連接增壓泵，縮口反洗管的上方設有回流槽； 多孔板下方為儲水箱，儲水箱內(nèi)壁均勻負載一層非金屬摻雜光催化劑，儲水箱底部安 裝有紫外滅菌燈，在紫外滅菌燈的空隙間設置納米曝氣頭，儲水箱內(nèi)部剩余空間填充有半 導體負載填料； 一級表層湍流篩濾裝置的儲水箱的出水口通過一液壓泵與A2/0復合流折板土滲系統(tǒng) 相連； A2/0復合流折板土滲系統(tǒng)分為上半部分和下半部分，上半部分由析板形成上下兩個處 理區(qū)，上處理區(qū)使用鵝卵石對污水進行缺氧好氧處理以及出水導水，下處理區(qū)采用碎石以 及粗砂混合而成的混合填料在好氧環(huán)境下對污水進行處理，污水流動方向為水平潛流；下 半部分由析板形成上下兩個處理區(qū)，上處理區(qū)采用碎石以及粗砂混合而成的混合填料在厭 氧環(huán)境下對污水進行處理，污水流動方向為水平潛流，下處理區(qū)采用鵝卵石對污水進行厭 氧處理以及出水導水，污水流動方向為垂直潛流； A2/0復合流折板土滲系統(tǒng)的出水連接二級表層湍流篩濾裝置； 二級表層湍流篩濾裝置由多孔板分為上、下兩個部分，多孔板孔洞呈傾斜狀，多孔板上 方鋪設改性錳砂與天然沸石分子篩混合物作為篩濾填料；篩濾填料的底部設有納米曝氣 頭，篩濾填料內(nèi)表層通過縮口進水管與A2/0復合流折板土滲系統(tǒng)的出水口連接； 二級表層湍流篩濾裝置對應于縮口進水管的另一側(cè)下方設有縮口反洗管，通過反沖洗 閥門連接增壓泵，縮口反洗管的上方設有回流槽； 多孔板下方為儲水箱，儲水箱內(nèi)壁均勻負載一層非金屬摻雜光催化劑，儲水箱底部安 裝有紫外滅菌燈，在紫外滅菌燈的空隙間設置納米曝氣頭，儲水箱內(nèi)部剩余空間填充有半 導體負載填料； 二級表層湍流篩濾裝置位于回流槽一側(cè)設置有曝氣管，曝氣管設有多個細孔曝氣孔， 細孔曝氣孔垂直向上；在篩濾填料上方安裝有超聲波發(fā)生儀； 二級表層湍流篩濾裝置的儲水箱的出水口通過液壓泵連接旋流除砂裝置，旋流除砂裝 置的上部分別連接至一級表層湍流篩濾裝置的縮口反洗管和二級表層湍流篩濾裝置的縮 口反洗管； 旋流除砂裝置的底部開設有排泥口，頂部設置有攪拌機的電機，攪拌機的葉輪向上傾 斜，旋轉(zhuǎn)時將使池中污水作螺旋運動，污水中的密度較大的砂粒被甩向旋流除砂裝置的池 壁，在重力作用下沉入砂斗。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，兩段格柵機中的粗篩網(wǎng)精度為21mm，細篩網(wǎng)精度 為8mm ;粗篩網(wǎng)和細篩網(wǎng)與水平呈60度夾角布設。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，一級表層湍流篩濾裝置中的篩濾填料是粒徑為 7-30mm的大顆粒石英砂。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，二級表層湍流篩濾裝置中的篩濾填料是粒徑為 0. 5-1. Omm的改性猛砂與粒徑為1. 2-2. Omm的天然沸石分子篩混合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，儲水箱內(nèi)壁均勻負載的非金屬摻雜光催化劑為 納米Ti02粉體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，儲水箱內(nèi)部剩余空間填充的半導體負載填料為 納米Ti02粉體負載在立體網(wǎng)狀聚丙烯形成的填料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，一級表層湍流篩濾裝置和二級表層湍流篩濾裝 置中的納米曝氣頭均分別各自連接納米曝氣機。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，旋流除砂裝置中的攪拌機轉(zhuǎn)速為10-30r/min。
9. 一種村鎮(zhèn)集散型污水快速處理的方法： 污水在重力作用下通過兩段篩網(wǎng)攔截液體中的固態(tài)顆粒，并連續(xù)清除流體中的雜物， 由埋在篩濾填料表層的進水管導入一級表層湍流篩濾裝置內(nèi)進行篩濾，進水過程中利用進 水錯流的沖擊力擾動篩濾填料表層，形成湍流，防止污染物質(zhì)在篩濾填料表層堆積對水流 的順利通過形成阻力； 一級表層湍流篩濾裝置進行間歇曝氣，曝氣時的氣泡沖擊篩濾填料，打散篩濾填料表 面的污染物質(zhì)層并使其浮起，使得污水能順利經(jīng)過篩濾填料過濾；填料上方右端設置有曝 氣管，曝氣管設有多個細孔曝氣孔，曝氣孔垂直向上，氣泡將浮起的污染物推至水面，于溢 流至回流槽，與進水混合調(diào)節(jié)進水水質(zhì)，同時延長篩濾裝置使用壽命及反洗周期； 經(jīng)過一表層湍流篩濾裝置處理的污水從下部進入A2/0復合流折板土滲系統(tǒng)后，由A2/ 〇復合流折板土滲系統(tǒng)的上半部分中的上處理區(qū)使用鵝卵石對污水進行缺氧好氧處理以及 出水導水，下處理區(qū)采用混合填料在好氧環(huán)境下對污水進行處理，污水流動方向為水平潛 流；下半部分中的上處理區(qū)使用混合填料在厭氧環(huán)境下對污水進行處理，污水流動方向為 水平潛流，下處理區(qū)采用鵝卵石對污水進行厭氧處理以及出水導水，污水流動方向為垂直 潛流； 自A2/0復合流折板土滲系統(tǒng)下部進入的污水經(jīng)過水平潛流-垂直導水進行初步處理， 通過使用折板延長缺氧-厭氧部分，將污水內(nèi)難降解物質(zhì)大量分解，并將出水導入A2/0復 合流折板土滲系統(tǒng)上部潛流折板上行池，進行缺氧-好氧處理，在微生物-填料-植物的協(xié) 同作用下對污水進行處理，分解其中的易降解有機物，并去除其他污染物質(zhì)； 經(jīng)A2/0復合流折板土滲系統(tǒng)處理的污水由埋在篩濾填料表層的進水管導入二級表層 湍流篩濾裝置內(nèi)進行篩濾，進水過程中利用進水錯流的沖擊力擾動篩濾填料表層，形成湍 流，防止污染物質(zhì)在篩濾填料表層堆積對水流的順利通過形成阻力； 二級表層湍流篩濾裝置進行間歇曝氣，曝氣時的氣泡沖擊篩濾填料，打散篩濾填料表 面的污染物質(zhì)層并使其浮起，使得污水能順利經(jīng)過篩濾填料過濾；填料上方右端設置有曝 氣管，曝氣管設有多個細孔曝氣孔，曝氣孔垂直向上，氣泡將浮起的污染物推至水面，于溢 流至回流槽，與進水混合調(diào)節(jié)進水水質(zhì)，同時延長篩濾裝置使用壽命及反洗周期； 一級表層湍流篩濾裝置和二級表層湍流篩濾裝置底部的納米曝氣頭進氣為〇2，用于清 潔填料；儲水箱內(nèi)納米曝氣頭的進氣為〇3，通過納米曝氣大量獲得羥基自由基，與紫外滅菌 燈、半導體負載填料共同提高氧化效果，同時其中富含羥自由基的出水在裝置進行反洗時， 沖刷篩濾填料，使篩濾填料得到清潔與再生； 二級表層湍流篩濾裝置的出水導入旋流除砂裝置，去除污水中的砂粒，污水經(jīng)上述處 理后達標排放； 二級表層湍流篩濾裝置的出水同時回流至A2/0復合流折板土滲系統(tǒng)進水，調(diào)節(jié)水質(zhì)并 刺激植物生長過程分泌次生物質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，一級表層湍流篩濾裝置和二級表層湍流篩濾裝 置中的紫外滅菌燈平均照射劑量在300J/m2以上。
【文檔編號】C02F9/14GK104193086SQ201410361263
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】張列宇, 王雷, 席北斗, 蘇靖, 李曹樂, 李國文, 余芃飛 申請人:浩藍環(huán)保股份有限公司