多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法

《多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》涉及一種多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置，具體地涉及一種用于去除污水中污染物質(zhì)（如：有機(jī)物、無機(jī)物、微生物、重金屬等）的裝置。

《多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》還涉及利用上述裝置進(jìn)行污水處理的方法。

截至2014年7月，生物法處理污水現(xiàn)已非常普及，工藝也日趨成熟，但很多相關(guān)問題仍然未能解決，需繼續(xù)深入研究，如生物法處理污水過程中常常發(fā)現(xiàn)碳源不足的狀況。以土壤滲濾系統(tǒng)為例，污水在系統(tǒng)中向下運(yùn)動(dòng)過程中不斷被微生物降解，在此過程中，常常發(fā)生由于碳源不足而導(dǎo)致污水處理情況不佳的現(xiàn)象，導(dǎo)致其處理效率不佳。

《多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》結(jié)合生物法與物理法對(duì)污水進(jìn)行有效處理，使用多階段進(jìn)水的方式改良土壤滲濾系統(tǒng)的處理效率，避免處理過程后期由于碳源不足，導(dǎo)致微生物衰減、死亡，污水處理效果差的現(xiàn)象產(chǎn)生?！抖嚯A段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》占地面積小，運(yùn)行方便，經(jīng)過本裝置處理的出水透明度高、水質(zhì)好，不但可以滅殺病菌、蟲卵等好氧生物，而且反應(yīng)周期短、投資少、見效快?！抖嚯A段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》設(shè)計(jì)一種獨(dú)特的篩濾方法，篩濾出水同時(shí)進(jìn)行類芬頓氧化氧化分解殘余污染物，對(duì)生物處理出水進(jìn)行深度處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求并適應(yīng)環(huán)境容量要求。

圖1是《多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》的裝置示意圖。

附圖中主要組件符號(hào)說明：

1、格柵機(jī)；2、進(jìn)水管；3、布水管；4、多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)；5、頂蓋；6、表面土壤層；7、過濾層；8、導(dǎo)水層；9、中間調(diào)節(jié)池；10、液壓泵；11、縮口進(jìn)水管；12、渦輪篩濾池；13、渦輪；14、縮口反洗管；15、儲(chǔ)水池；16、反沖洗管道；17、反洗泵；18、出水池；19、紫外滅菌燈；20、多孔板；20A、復(fù)合填料；20B和21、納米曝氣頭；22、半導(dǎo)體負(fù)載填料；23、儲(chǔ)水箱；24、納米曝氣機(jī)；25、超聲波發(fā)生儀；26、曝氣管；27、回流槽。

2018年12月20日，《多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》獲得第二十屆中國專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。 2100433B

參閱圖1?！抖嚯A段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》的多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置，其主要結(jié)構(gòu)包括：

格柵機(jī)1對(duì)待處理污水進(jìn)行格柵處理，將出水中的大型固體，以及大于格柵孔徑的固體懸浮物分離、攔截，降低污水處理難度，經(jīng)過格柵處理的污水通過進(jìn)水管2導(dǎo)入多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)4。

多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)4設(shè)有一頂蓋5，將多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)4形成封閉厭氧環(huán)境。頂蓋5下方自上而下依次為表面土壤層6、過濾層7和導(dǎo)水層8。表面土壤層6亦是進(jìn)水層，由埋設(shè)在表面土壤層6下不同高度的布水管3進(jìn)行多階段進(jìn)水，布水管3采用多個(gè)鉆孔PVC套管，布水管3的管徑由上而下地變小，使進(jìn)水量依次減少，防止污水向下滲濾處理過程中碳源不足，造成硝化反硝化效果減弱，污水處理效率降低的現(xiàn)象產(chǎn)生。表面土壤層6為厚1m的砂土混合物，用于緩沖、富集、重金屬截留、土壤過濾以及栽種植物，砂石與土壤按照1:2-5的比例混合，在便于植物根系生長(zhǎng)的同時(shí)，其大粒徑構(gòu)成的孔隙率促進(jìn)了污水的流動(dòng)。過濾層7為厚度30毫米的無紡布，防止上層土壤、砂石的移動(dòng)，造成導(dǎo)水層8的堵塞；導(dǎo)水層8厚50毫米，其填料粒徑為20毫米-60毫米的礫石和石灰石混合填料，用于磷的固化以及污水的再度凈化，以便于污水的導(dǎo)出，礫石與石灰石布設(shè)比例為1:1-9。多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)4的底部設(shè)有i＝0.1-0.5的坡度，以保證污水自導(dǎo)水層順利流出。經(jīng)過多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)4處理的污水導(dǎo)入中間調(diào)節(jié)池9進(jìn)行沉淀處理。沉淀后的上清液導(dǎo)入渦輪篩濾池12中。赤泥分子篩用于大量吸附污染負(fù)荷并逐漸緩釋，用于降低污染負(fù)荷和毒性，同時(shí)利用偏堿性的赤泥分子篩作為填料，迅速吸附中和厭氧部分酸化產(chǎn)生的小分子酸，調(diào)節(jié)污水酸堿度，使裝置內(nèi)環(huán)境更適宜植物、微生物生存；同時(shí)營(yíng)造偏堿性環(huán)境固定污水中的重金屬，防止其浸出，利用小分子有機(jī)物供給植物養(yǎng)分，在植物生長(zhǎng)過程中吸附、吸收重金屬進(jìn)行重金屬生物穩(wěn)定化。所有的填料表面形成生物膜，由上至下形成好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)，在植物根系與微生物的協(xié)同作用下去除污水中的污染物質(zhì)。

渦輪篩濾池12由多孔板20（兩層多孔板夾雜一層鋼紗網(wǎng)）分為上、下兩個(gè)部分。多孔板20上方鋪設(shè)一層復(fù)合填料20A，該復(fù)合填料20A可以選擇直徑0.5-1.0毫米的石英砂以及錳砂的混合物，用以去除重金屬。復(fù)合填料20A的底部設(shè)置有納米曝氣頭20B，復(fù)合填料20A上方設(shè)置一渦輪13，渦輪篩濾池12連接進(jìn)水管一側(cè)設(shè)置有縮口進(jìn)水管11，該縮口進(jìn)水管11設(shè)在渦輪13的一側(cè)上部；多孔板20的下方為儲(chǔ)水箱23，儲(chǔ)水箱23的內(nèi)壁均勻負(fù)載一層非金屬摻雜光催化劑，儲(chǔ)水箱23的底部安裝有紫外滅菌燈19，在紫外滅菌燈19的空隙間設(shè)置納米曝氣頭21，儲(chǔ)水箱23內(nèi)剩余空間填充有半導(dǎo)體負(fù)載填料22（如納米TiO2粉體負(fù)載在立體網(wǎng)狀聚丙烯填料），《多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》將填料固定在載體上，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(yīng)結(jié)束后催化劑的分離步驟。儲(chǔ)水箱23通過反沖洗管道16連接一縮口反洗管14，縮口反洗管14的出水口位于復(fù)合填料20A的表面。

渦輪篩濾池12內(nèi)的納米曝氣頭20B和21分別與一納米曝氣機(jī)連接，且渦輪篩濾池多孔板20上方的納米曝氣頭20B進(jìn)氣為O2，儲(chǔ)水箱內(nèi)的納米曝氣頭21進(jìn)氣為O3。使用渦輪篩濾池12時(shí)，儲(chǔ)水箱內(nèi)的納米曝氣頭21不連續(xù)工作，產(chǎn)生的空氣自多孔板20向上鼓起，分割成小氣泡，間歇沖散復(fù)合填料20A上的致密污物層，污染物質(zhì)層破碎成片狀浮起，在渦輪13轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)向右（圖示方向）推力的協(xié)同作用下，使復(fù)合填料20A截留的污染物集中排除渦輪篩濾池12外，與渦輪篩濾池12的進(jìn)水混合重新處理。可以延長(zhǎng)渦輪篩濾池12的使用壽命及反洗周期，對(duì)于進(jìn)水濁度較低的情況，甚至可以無需反沖洗，不斷運(yùn)行凈化污水。

渦輪篩濾池12內(nèi)的納米曝氣頭21采用O3曝氣，由于納米氣泡具有龐大的數(shù)量、比表面積、緩慢的上升速度等特性，同時(shí)氣泡在水中停留時(shí)間長(zhǎng)，增加了氣液接觸面積、接觸時(shí)間，利于臭氧溶于水中，克服了臭氧難溶于水的缺點(diǎn)；微氣泡內(nèi)部具有較大的壓力且納米氣泡破裂時(shí)界面消失，周圍環(huán)境劇烈改變產(chǎn)生的化學(xué)能促使產(chǎn)生更多的羥基自由基·OH，增強(qiáng)O3氧化分解有機(jī)物的能力；且納米級(jí)的O3氣泡與紫外滅菌燈（紫外滅菌燈平均照射劑量在300焦/平方米以上）、半導(dǎo)體負(fù)載填料共存于渦輪篩濾池16，提高高級(jí)氧化效果，可有效提高·OH產(chǎn)生率。

渦輪篩濾池12的儲(chǔ)水池出水通過一液壓泵與出水池18相連，該出水池18又通過一反洗泵17與渦輪篩濾池12的縮口反洗管14相連接。

《多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》利用上述裝置進(jìn)行污水處理的過程是：

格柵機(jī)對(duì)待處理污水進(jìn)行格柵處理，將出水中的大型固體，以及大于格柵孔徑的固體懸浮物分離、攔截，降低污水處理難度，經(jīng)過格柵處理的污水導(dǎo)入多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)。

多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)呈現(xiàn)封閉厭氧環(huán)境，在系統(tǒng)內(nèi)填料作用下，截留、沉淀污水中的大顆粒雜質(zhì)；在系統(tǒng)內(nèi)微生物作用下，污水中的大分子有機(jī)物厭氧分解，提高廢水可生化性，減小對(duì)后續(xù)工藝的負(fù)荷強(qiáng)度，同時(shí)為生物處理提供碳源。

污水在系統(tǒng)中向下運(yùn)動(dòng)過程中不斷被微生物降解，在此過程中，常常發(fā)生由于碳源不足而導(dǎo)致污水處理情況不佳的現(xiàn)象，多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)采用多階段進(jìn)水的方式，垂直布設(shè)多段進(jìn)水管及布水管，在處理過程中不斷提供碳源，提高污水處理效率；同時(shí)采用的布水管由上而下管徑變小，水量依次減少，防止提高處理效率的同時(shí)降低處理效果。

經(jīng)過多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)處理的污水導(dǎo)入中間調(diào)節(jié)池進(jìn)行沉淀處理。沉淀后的上清液導(dǎo)入渦輪篩濾池中。

在液壓泵及渦輪篩濾池的縮口進(jìn)水口的協(xié)同作用下，污水高速的噴向池內(nèi)旋流，帶動(dòng)旋流轉(zhuǎn)動(dòng)，擾動(dòng)填料表層，使池內(nèi)污水呈現(xiàn)渦流狀態(tài)，保證污水自填料縫隙快速通過填料層，流入下方儲(chǔ)水池。

反沖洗過程中，反洗泵通過反沖洗管道向儲(chǔ)水池充水，儲(chǔ)水池在充水過程中，液面上的空氣被強(qiáng)力擠壓，通過多孔板上升至填料層，使填料呈現(xiàn)沸騰流動(dòng)狀態(tài)；儲(chǔ)水池內(nèi)空氣排空后，水流繼續(xù)通過多孔板孔洞向上高速流動(dòng)，使填料保持沸騰狀態(tài)；同時(shí)在反洗泵和縮口進(jìn)水管的協(xié)同作用下，污水高速的噴向池內(nèi)旋流，帶動(dòng)旋流轉(zhuǎn)動(dòng)，使池內(nèi)污水及填料呈現(xiàn)渦流狀態(tài)。整個(gè)裝置的填料在水流旋渦的沖擊力下相互摩擦，且填料上附著的有機(jī)污染物能夠去除，有利于取得較為純凈的填料。

根據(jù)《多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》的一個(gè)實(shí)施例，經(jīng)過《多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》深度凈化的污水，其出水遠(yuǎn)超國家一級(jí)指標(biāo)。

《多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》采用三級(jí)反沖洗技術(shù)進(jìn)行反沖洗：

一級(jí)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(jìn)行反沖洗，開啟曝氣管26并間歇開啟多孔板下方納米曝氣機(jī)24，儲(chǔ)水箱內(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渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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(jìn)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(jí)反沖洗可延長(zhǎng)篩濾裝置使用壽命及反洗周期，對(duì)于進(jìn)水濁度較低的情況，甚至可以無需反沖洗，使裝置不斷運(yùn)行凈化污水。

二級(jí)反沖洗為空氣脈沖反沖洗，由于污水濁度過高，導(dǎo)致污染物質(zhì)在填料表面的大量堆積，僅僅靠一級(jí)反沖洗步驟仍不能達(dá)到繼續(xù)篩濾的效果。此時(shí)關(guān)閉縮口進(jìn)水管11的閥門以及渦輪篩濾池12和出水池18之間的閥門，開啟反洗泵17的閥門，啟動(dòng)反洗泵17、曝氣管26及兩納米曝氣機(jī)24，將出水池18內(nèi)出水導(dǎo)入儲(chǔ)水箱中。在回水壓力的作用下，儲(chǔ)水箱中的全部空氣受到快速擠壓，沿分壓倉上細(xì)孔上升，全部篩濾填料層在上升空氣、旋轉(zhuǎn)擾動(dòng)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(jìn)水沖擊擋流板向右推力的協(xié)同作用下，溢流至回流槽27與初始進(jìn)水混合，待水面快速下降。過濾速率重新穩(wěn)定后，關(guān)閉反洗泵17的閥門、反洗泵17及兩納米曝氣機(jī)24，開啟縮口進(jìn)水管11的閥門以及渦輪篩濾池12和出水池18之間的閥門，繼續(xù)進(jìn)行篩濾處理。

三級(jí)反沖洗為曝氣湍流反沖洗，此時(shí)一、二級(jí)反沖洗已經(jīng)不足以解決污染物質(zhì)對(duì)填料的覆蓋、阻塞問題，污水大量積聚不得過濾。此時(shí)關(guān)閉縮口進(jìn)水管11的閥門，開啟渦輪篩濾池12和出水池18之間的閥門以及反洗泵17的閥門，啟動(dòng)反洗泵17、曝氣管26、超聲波發(fā)生儀25及兩納米曝氣機(jī)24，將出水池內(nèi)出水大量導(dǎo)入儲(chǔ)水箱中。（1）儲(chǔ)水箱內(nèi)部空氣沿多孔板細(xì)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(dòng)；（2）利用納米曝氣技術(shù)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(jìn)行無規(guī)則高速運(yùn)動(dòng)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(jī)污染物能夠去除，得到較為純凈的填料；（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(yīng)，空化汽泡在閉合過程中破裂時(shí)形成的沖擊波，會(huì)在其周圍產(chǎn)生上千個(gè)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(dá)到填料表面潔凈的效果。（4）空氣排凈后，出水池的出水繼續(xù)導(dǎo)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。⑸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(jìn)水堰及右端回流槽流出與初始進(jìn)水混合。經(jīng)過三級(jí)反沖洗，內(nèi)部污染物被清洗排空殆盡。

常規(guī)砂濾是在過濾過程中不擾動(dòng)砂層，使水流從砂子細(xì)小縫隙之間流過。通常采用不擾動(dòng)砂層，壓實(shí)填料、增加水壓、砂上附加網(wǎng)格等手段改進(jìn)砂濾過程，讓水流從砂子細(xì)小縫隙之間流過，而污染物質(zhì)停留在砂層的表層上。《多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》則是利用渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)擾動(dòng)填料表層，防止污染物質(zhì)堆積對(duì)水流的順利通過形成阻力，同時(shí)利用高級(jí)氧化、納米曝氣、氣泡的沖擊力和剪切力等手段改進(jìn)裝置，利用分子篩、錳砂等填料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后使用三級(jí)反沖洗等改進(jìn)處理過程。

多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法專利目的

《多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》的目的在于提供一種多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置。

《多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》還涉及一種利用上述裝置快速去除污水中污染物質(zhì)（如：有機(jī)物、無機(jī)物、微生物、重金屬等）的方法。

多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法技術(shù)方案

《多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》提供的處理污水的一種多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置，包括：

一格柵機(jī)，其處理的污水輸入多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)中；

多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)設(shè)有一頂蓋，頂蓋下方自上而下依次為表面土壤層、過濾層和導(dǎo)水層，表面土壤層下不同高度水平地埋設(shè)有布水管進(jìn)行多階段進(jìn)水，布水管的管徑由上而下變?。唤?jīng)過多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)處理的污水導(dǎo)入中間調(diào)節(jié)池進(jìn)行沉淀處理，沉淀后的上清液導(dǎo)入渦輪篩濾池中；

渦輪篩濾池由多孔板分為上、下兩個(gè)部分；多孔板上方鋪設(shè)一層復(fù)合填料，復(fù)合填料的底部設(shè)置有納米曝氣頭，復(fù)合填料上方設(shè)置一渦輪，渦輪篩濾池連進(jìn)水管一側(cè)設(shè)置有縮口進(jìn)水管，該縮口進(jìn)水管設(shè)在渦輪的一側(cè)上部；多孔板的下方為儲(chǔ)水箱，儲(chǔ)水箱的內(nèi)壁均勻負(fù)載一層非金屬摻雜光催化劑，儲(chǔ)水箱的底部安裝有紫外滅菌燈，在紫外滅菌燈的空隙間設(shè)置有納米曝氣頭，儲(chǔ)水箱內(nèi)剩余空間填充有半導(dǎo)體負(fù)載填料；儲(chǔ)水箱通過反沖洗管道連接一縮口反洗管，縮口反洗管的出水口位于復(fù)合填料的表面；

渦輪篩濾池的出水進(jìn)入出水池，出水池通過一反沖洗泵連接縮口反洗管。

所述的污水處理裝置，其中，布水管為鉆孔PVC套管。

所述的污水處理裝置，其中，表面土壤層為砂土混合物，并添加有赤泥分子篩，用于緩沖、富集、重金屬截留、土壤過濾以及栽種植物；過濾層為無紡布，防止上層土壤、砂石的移動(dòng)，造成導(dǎo)水層的堵塞；導(dǎo)水層鋪設(shè)有礫石和石灰石混合填料，填料的粒徑為20毫米-60毫米，用于磷的固化以及污水的再度凈化，礫石與石灰石布設(shè)體積比例為1:1-9。

所述的污水處理裝置，其中，多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)底部設(shè)有i＝0.1-0.5的坡度，以保證污水自導(dǎo)水層順利流出。

所述的污水處理裝置，其中，渦輪篩濾池內(nèi)的復(fù)合填料為石英砂以及錳砂的混合物，填料的粒徑為0.5-1.0毫米。

所述的污水處理裝置，其中，渦輪篩濾池內(nèi)的兩納米曝氣頭各自連接一納米曝氣機(jī)。

《多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》提供的利用上述裝置進(jìn)行污水處理的方法：

格柵機(jī)將待處理的污水進(jìn)行格柵處理，將污水中的固體以及大于格柵孔徑的固體懸浮物進(jìn)行分離、攔截，降低污水處理難度，經(jīng)過格柵處理的污水導(dǎo)入多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)；

多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)呈封閉厭氧環(huán)境，在填料作用下，截留、沉淀污水中的大顆粒雜質(zhì)；在微生物作用下，污水中的大分子有機(jī)物厭氧分解，提高廢水可生化性，減小對(duì)后續(xù)工藝的負(fù)荷強(qiáng)度，同時(shí)為生物處理提供碳源；

污水在多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)中向下運(yùn)動(dòng)過程中不斷被微生物降解；多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)采用多階段進(jìn)水，在處理過程中提供碳源，提高污水處理效率；同時(shí)布水管的管徑由上而下變小，水量依次減少，防止提高處理效率的同時(shí)降低處理效果；

經(jīng)過多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)處理的污水導(dǎo)入中間調(diào)節(jié)池進(jìn)行沉淀處理，沉淀后的上清液導(dǎo)入渦輪篩濾池中；

在渦輪篩濾池的縮口進(jìn)水管的作用下，污水噴向池內(nèi)并帶動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，擾動(dòng)復(fù)合填料表層，使渦輪篩濾池內(nèi)的污水呈現(xiàn)渦流狀態(tài)，使污水自復(fù)合填料縫隙通過填料層；渦輪篩濾池的復(fù)合填料底部設(shè)置的納米曝氣頭采用O3曝氣，增加氣液接觸面積、接觸時(shí)間，利于臭氧溶于水中；納米氣泡內(nèi)部具有較大的壓力且納米氣泡破裂時(shí)界面消失，周圍環(huán)境劇烈改變產(chǎn)生的化學(xué)能促使產(chǎn)生更多的羥基自由基·OH；且納米級(jí)的O3氣泡與紫外滅菌燈、半導(dǎo)體負(fù)載填料共存于渦輪篩濾池，提高氧化效果，提高·OH產(chǎn)生率；經(jīng)渦輪篩濾池處理的污水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。渦輪篩濾池的出水回流至多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)進(jìn)水，調(diào)節(jié)水質(zhì)并刺激植物生長(zhǎng)過程分泌次生物質(zhì)。

所述污水處理的方法，其中，紫外滅菌燈平均照射劑量在300焦/平方米以上。

多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法改善效果

《多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》結(jié)合生物法與物理法對(duì)污水進(jìn)行有效處理，使用多階段進(jìn)水的方式改良土壤滲濾系統(tǒng)的處理效率，避免處理過程后期由于碳源不足，導(dǎo)致微生物衰減、死亡，污水處理效果差的現(xiàn)象產(chǎn)生。其中渦輪篩濾池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(fù)離子，同時(shí)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(qiáng)自由負(fù)離子的產(chǎn)生，達(dá)成光催化效果；而自由負(fù)離子以及其擺脫共價(jià)鍵的束縛后留下空位，與納米氣泡表面帶有的電荷同時(shí)產(chǎn)生微電解效果?！抖嚯A段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》占地面積小，運(yùn)行方便，經(jīng)過《多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》處理的出水透明度高、水質(zhì)好，不但可以滅殺病菌、蟲卵等好氧生物，而且反應(yīng)周期短、投資少、見效快?！抖嚯A段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置及方法》設(shè)計(jì)一種獨(dú)特的篩濾方法，篩濾出水同時(shí)進(jìn)行類芬頓氧化氧化分解殘余污染物，對(duì)生物處理出水進(jìn)行深度處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求并適應(yīng)環(huán)境容量要求。

1.一種多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)的污水處理裝置，包括：一格柵機(jī)，處理的污水輸入多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)中；多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)設(shè)有一頂蓋，頂蓋下方自上而下依次為表面土壤層、過濾層和導(dǎo)水層，表面土壤層下不同高度水平地埋設(shè)有布水管進(jìn)行多階段進(jìn)水，布水管的管徑由上而下變小；經(jīng)過多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)處理的污水導(dǎo)入中間調(diào)節(jié)池進(jìn)行沉淀處理，沉淀后的上清液導(dǎo)入渦輪篩濾池中；渦輪篩濾池由多孔板分為上、下兩個(gè)部分；多孔板上方鋪設(shè)一層復(fù)合填料，復(fù)合填料的底部設(shè)置有納米曝氣頭，復(fù)合填料上方設(shè)置一渦輪，渦輪篩濾池連進(jìn)水管一側(cè)設(shè)置有縮口進(jìn)水管，該縮口進(jìn)水管設(shè)在渦輪的一側(cè)上部；多孔板的下方為儲(chǔ)水箱，儲(chǔ)水箱的內(nèi)壁均勻負(fù)載一層非金屬摻雜光催化劑，儲(chǔ)水箱的底部安裝有紫外滅菌燈，在紫外滅菌燈的空隙間設(shè)置有納米曝氣頭，儲(chǔ)水箱內(nèi)剩余空間填充有半導(dǎo)體負(fù)載填料；儲(chǔ)水箱通過反沖洗管道連接一縮口反洗管，縮口反洗管的出水口位于復(fù)合填料的表面；渦輪篩濾池的出水進(jìn)入出水池，出水池通過一反沖洗泵連接縮口反洗管。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理裝置，其中，布水管為鉆孔PVC套管。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理裝置，其中，表面土壤層為砂土混合物，并添加有赤泥分子篩，用于緩沖、富集、重金屬截留、土壤過濾以及栽種植物；過濾層為無紡布，防止上層土壤、砂石的移動(dòng)，造成導(dǎo)水層的堵塞；導(dǎo)水層鋪設(shè)有礫石和石灰石的混合填料，混合填料的粒徑為20毫米-60毫米，用于磷的固化以及污水的再度凈化，礫石與石灰石布設(shè)體積比例為1:1-9。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理裝置，其中，多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)底部設(shè)有i＝0.1-0.5的坡度，以保證污水自導(dǎo)水層順利流出。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理裝置，其中，渦輪篩濾池內(nèi)的復(fù)合填料為石英砂以及錳砂的混合物，復(fù)合填料的粒徑為0.5-1.0毫米。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理裝置，其中，渦輪篩濾池內(nèi)的兩納米曝氣頭各自連接一納米曝氣機(jī)。

7.利用權(quán)利要求1所述裝置進(jìn)行污水處理的方法：格柵機(jī)將待處理的污水進(jìn)行格柵處理，將污水中的固體以及大于格柵孔徑的固體懸浮物進(jìn)行分離、攔截，降低污水處理難度，經(jīng)過格柵處理的污水導(dǎo)入多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)；多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)呈封閉厭氧環(huán)境，在填料作用下，截留、沉淀污水中的大顆粒雜質(zhì)；在微生物作用下，污水中的大分子有機(jī)物厭氧分解，提高廢水可生化性，減小對(duì)后續(xù)工藝的負(fù)荷強(qiáng)度，同時(shí)為生物處理提供碳源；污水在多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)中向下運(yùn)動(dòng)過程中不斷被微生物降解；多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)采用多階段進(jìn)水，在處理過程中提供碳源，提高污水處理效率；同時(shí)布水管的管徑由上而下變小，水量依次減少，防止提高處理效率的同時(shí)降低處理效果；經(jīng)過多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)處理的污水導(dǎo)入中間調(diào)節(jié)池進(jìn)行沉淀處理，沉淀后的上清液導(dǎo)入渦輪篩濾池中；在渦輪篩濾池的縮口進(jìn)水管的作用下，污水噴向池內(nèi)并帶動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，擾動(dòng)復(fù)合填料表層，使渦輪篩濾池內(nèi)的污水呈現(xiàn)渦流狀態(tài)，使污水自復(fù)合填料縫隙通過填料層；渦輪篩濾池的復(fù)合填料底部設(shè)置的納米曝氣頭采用O3曝氣，增加氣液接觸面積、接觸時(shí)間，利于臭氧溶于水中；納米氣泡內(nèi)部具有較大的壓力且納米氣泡破裂時(shí)界面消失，周圍環(huán)境劇烈改變產(chǎn)生的化學(xué)能促使產(chǎn)生更多的羥基自由基·OH；且納米級(jí)的O3氣泡與紫外滅菌燈、半導(dǎo)體負(fù)載填料共存于渦輪篩濾池，提高氧化效果，提高·OH產(chǎn)生率；經(jīng)渦輪篩濾池處理的污水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述污水處理的方法，其中，紫外滅菌燈平均照射劑量在300焦/平方米以上。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述污水處理的方法，其中，渦輪篩濾池的出水回流至多階段進(jìn)水垂直流土壤滲濾系統(tǒng)進(jìn)水，調(diào)節(jié)水質(zhì)并刺激植物生長(zhǎng)過程分泌次生物質(zhì)。

一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法及裝置專利目的

《一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法及裝置》的目的是在于提供了一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法，在不影響濕地通氣管與放空管原有的功能上，又利用它們作為補(bǔ)充碳源的輸送管道，補(bǔ)充外碳源到濕地底部，為反硝化反應(yīng)提供足夠的電子供體，改善了濕地進(jìn)行反硝化的環(huán)境，提高了脫氮效果。該方法簡(jiǎn)單易行，操作方便，能有效地提高了復(fù)合垂直流濕地的脫氮效率，且該方法可節(jié)省部分碳源投加管道，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

《一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法及裝置》的另一個(gè)目的是在于提供了一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源方法的裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，該裝置能夠?qū)⑼饧犹荚囱a(bǔ)充到濕地內(nèi)部，為濕地底部反硝化反應(yīng)提供足夠的電子供體，改善了濕地進(jìn)行反硝化的環(huán)境，提高了脫氮效果，優(yōu)于在進(jìn)水中補(bǔ)充碳源的裝置。而且該裝置利用了復(fù)合垂直流人工濕地已有的通氣管與管壁開孔的放空管作為碳源輸送管道，節(jié)省了大部分的裝置費(fèi)用。

一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法及裝置技術(shù)方案

一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法，其步驟是：

A、將復(fù)合垂直流人工濕地通氣管與管壁開孔的放空管用三通連接，形成碳源輸送管道，濕地內(nèi)安裝填料，種入植物，然后將連接軟管的一端套在露出濕地填料表層的通氣管上，另一端與計(jì)量泵的出水口相連。

B、將葡萄糖（或其它可溶于水的有機(jī)碳源：如淀粉、蔗糖、果糖、乙醇、甲醇、乙酸鈉等）在溶解槽中用自來水完全溶解。

C、通過計(jì)量泵將A中的液態(tài)碳源泵入濕地表層的通氣管中，液態(tài)碳源順著通氣管向下流入到與其底部相連的管壁開孔的放空管中，再通過管壁開孔的放空管管壁上的小孔流出，進(jìn)入到濕地底部，為濕地底部反硝化反應(yīng)提供足夠的電子供體，改善了濕地進(jìn)行反硝化的環(huán)境，顯著性提高了濕地對(duì)低碳高氮廢水的脫氮效果。

所述的濕地內(nèi)安裝填料為無煙煤、生物陶粒、沸石三種，下行流濕地中種植美人蕉，上行流池內(nèi)種植菖蒲。

一種實(shí)現(xiàn)補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法的裝置，它包括碳源溶解槽、計(jì)量泵、連接軟管、復(fù)合垂直流人工濕地通氣管、管壁開孔的放空管。各裝置的功能與連接關(guān)系是：計(jì)量泵分別與碳源溶解槽、連接軟管相連，復(fù)合垂直流人工濕地通氣管分別與連接軟管、管壁開孔的放空管相連，復(fù)合垂直流人工濕地通氣管與濕地底部的管壁開孔的放空管用三通連接，管壁開孔的放空管位于濕地底層，管壁開孔的放空管管壁開孔孔徑為5～7毫米，孔間距為150～200毫米。

A、碳源溶解槽：外加碳源一般是粉末狀的固體，需要先進(jìn)入碳源溶解槽進(jìn)行溶解，《一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法及裝置》選用帶攪拌機(jī)的快速溶解槽。

B、計(jì)量泵：對(duì)不同處理量和不同C/N的污水，投加到濕地中的碳源量都不一樣，需要進(jìn)行精確投加，因此《一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法及裝置》采用計(jì)量泵進(jìn)行碳源調(diào)控。

C、連接軟管：用于計(jì)量泵出水口與復(fù)合垂直流人工濕地通氣管的連接，功能是作為外加碳源的輸送管道。

D、復(fù)合垂直流人工濕地通氣管：通氣管是從濕地底部伸出到濕地表層上的立管，原有功能是將濕地內(nèi)部微生物作用下產(chǎn)生的各種氣體（N₂、CO₂、CH₄等）輸出到大氣中，并能夠補(bǔ)充濕地氧氣。在《一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法及裝置》中，將復(fù)合垂直流人工濕地通氣管與濕地底部的管壁開孔的放空管用三通連接，形成一個(gè)系統(tǒng)，用作碳源的輸送管道。

E、管壁開孔的放空管：管壁開孔的放空管位于濕地底層，原有功能是為了在濕地需要進(jìn)入空床階段或檢修時(shí)，排干濕地內(nèi)部的處理水。但在濕地正常運(yùn)行階段，放空管是閑置的，所以在《一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法及裝置》中，將濕地放空管充分利用起來，用來與通氣管連接后輸送外加碳源。放空管管壁開孔孔徑為5～7毫米，孔間距為150～200毫米。

一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法及裝置改善效果

1、《一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法及裝置》提供的碳源補(bǔ)充方法直接利用復(fù)合垂直流人工濕地特有的通氣管及與其相連的底部放空管作為碳源輸送管道，節(jié)省了部分加藥管道，節(jié)省了裝置費(fèi)用。

2、《一種補(bǔ)充復(fù)合垂直流人工濕地碳源的方法及裝置》采用投加碳源到濕地底部，以葡萄糖作為濕地外加碳源，C/N只需要4.3就可以大大提高濕地脫氮效果，低于在進(jìn)水中投加需要的碳源，節(jié)省了碳源成本。在實(shí)施例中，進(jìn)水硝態(tài)氮濃度均值為28.8毫克/升，COD_Cr均值為110毫克/升，水力負(fù)荷為0.85立方米/（平方米/天），水力停留時(shí)間為20小時(shí)，對(duì)照組與投加1.5克葡萄糖后的系統(tǒng)硝態(tài)氮出水濃度分別為12.38毫克/升、7.98毫克/升，硝態(tài)氮平均去除率分別為57.0％、72.3％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明通過補(bǔ)充碳源到復(fù)合垂直流人工濕地底部，為反硝化反應(yīng)提供足夠的電子供體，改善了濕地進(jìn)行反硝化的環(huán)境，濕地對(duì)低碳高氮廢水的脫氮效果有顯著性提高。進(jìn)水中含有的COD_Cr加上投加的1.5克葡萄糖，實(shí)際碳氮比僅為4.3∶1，遠(yuǎn)低于在進(jìn)水中投加碳源所完成反硝化所需的碳氮比（6∶1～7∶1）。因此該補(bǔ)充碳源方法的突出優(yōu)點(diǎn)是顯著性提高濕地脫氮效率，并節(jié)約外加碳源成本。

本公開涉及一種垂直流人工濕地污水處理裝置，包括濕地池體以及布置在濕地池體內(nèi)的通氣結(jié)構(gòu)；濕地池體內(nèi)設(shè)置有填料基質(zhì)，填料基質(zhì)的上方設(shè)置有布水管，填料基質(zhì)的底部設(shè)置有集水管，集水管的一端貫穿濕地池體的側(cè)壁并延伸至濕地池體的外部，以使經(jīng)填料基質(zhì)處理過的污水通過集水管排出；通氣結(jié)構(gòu)包括連通的第一通氣管和第二通氣管，第一通氣管布置在填料基質(zhì)內(nèi)，第一通氣管為各段位于同一平面內(nèi)的螺旋通氣管，螺旋通氣管的側(cè)壁上開設(shè)有進(jìn)氣口和第一排氣孔；第二通氣管的一端與進(jìn)氣口連通，第二通氣管的另一端延伸至填料基質(zhì)的外部且與空氣連通?；诖耍盍匣|(zhì)內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)氧的傳輸，提高了污水中的溶解氧含量，強(qiáng)化了有機(jī)物、氮和磷等的去除效果。 2100433B

專利榮譽(yù)

2021年6月24日，《人工濕地污水處理裝置及處理污水的方法》獲得第二十二屆中國專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。 2100433B