一种污水处理回用的处理装置和处理方法

摘要

一种污水处理回用的处理装置，其主要包括：一格栅池通过进水管连接折流复合垂直人工湿地；折流复合垂直人工湿地通过两缩口进水管连接至表层湍流筛滤装置；表层湍流筛滤装置的出水口与纳米曝气深度处理装置相连接。本发明还公开了污水处理回用的处理方法。

权利要求

1.一种污水处理回用的处理装置，其主要包括：

一格栅池通过进水管连接折流复合垂直人工湿地；

折流复合垂直人工湿地通过两缩口进水管连接至表层湍流筛滤装置；

表层湍流筛滤装置的出水口与纳米曝气深度处理装置相连接；

其中：

折流复合垂直人工湿地内部由两个隔板分为三部分，连接格栅池部分由上到下分别为复合多功能填料层和砾石层，格栅池的进水管埋在砾石层中；连接表层湍流筛滤装置部分为沉淀池；沉淀池部分由上到下分别为表面砂土层和砾石层，表面砂土为赤泥分子筛以及砂土按照体积比3:2混合而成，砾石层下方为排空管；折流复合垂直人工湿地内设置有水平交错排列的折板，以延长污水在湿地内水力停留时间；沉淀池的上清液通过增压泵导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，多孔板上方铺设有筛滤填料，筛滤填料的底部设有纳米曝气头，筛滤填料内表层两侧相对地各设有一缩口进水管，两个缩口进水管与折流复合垂直人工湿地的增压泵相连接；表层湍流筛滤装置的一侧下方设有缩口反洗管，通过反冲洗管道与增压泵连接至纳米曝气深度处理装置的出水池；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，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纳米曝气头，表层湍流筛滤装置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出水口通过液压泵与纳米曝气深度处理装置相连；纳米曝气深度处理装置的底部开设有排泥口，内部位于排泥口上方设置有斜管填料层，斜管填料层设置有纳米曝气盘，纳米曝气深度处理装置的顶部设置有电动机通过皮带带动齿轮运转，从而使皮带上的刮板将气浮处理污水表面的泥渣、油渣刮除至集渣槽内排除；集渣槽与两个折板组成的出水池相连通，隔绝上部浮渣及底部污泥后将中部清液收集起来由出水口排出。

2.根据权利要求1所述污水处理回用的处理装置，其中，排空管为一钻孔PVC管。

3.根据权利要求1所述污水处理回用的处理装置，其中，复合多功能填料层由弗罗里硅藻土、碎石和粉煤灰分子筛组成，弗罗里硅藻土粒径为0.8-1.8mm，碎石粒径为20-50mm，粉煤灰分子筛粒径为10-50mm。

4.根据权利要求1所述污水处理回用的处理装置，其中，筛滤填料是由石英砂、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。

5.根据权利要求1所述污水处理回用的处理装置，其中，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上。

6.根据权利要求1所述污水处理回用的处理装置，其中，表层湍流筛滤装置的纳米曝气头及纳米曝气深度处理装置的曝气盘分别连接纳米曝气机。

7.根据权利要求1或6所述污水处理回用的处理装置，其中，表层湍流筛滤装置的筛滤填料底部纳米曝气头进气为O2，用于清洁填料；纳米曝气深度处理装置的进气为O3，通过纳米曝气大量获得羟基自由基，起强氧化作用。

8.利用权利要求1所述污水处理回用的处理装置进行污水处理回用的处理方法，其过程为：

格栅池的滤网过滤水中杂质后进入折流复合垂直人工湿地，进水流经砾石层和复合多功能填料层，溢流过中间挡板后，污水经过表面砂土层到达砾石层，在出水区沉淀静置，由折流复合垂直人工湿地内设置的折板延长污水在湿地内水力停留时间，增强系统处理效果；

折流复合垂直人工湿地的出水区上清液在增压泵的作用下导入表层湍流筛滤装置；

表层湍流筛滤装置的储水池内纳米曝气间歇曝气，曝气时储水池内气压增大，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；曝气管的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；

表层湍流筛滤装置的筛滤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高级氧化效果，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，使筛滤填料清洁与再生；表层湍流筛滤装置处理后的出水进入纳米曝气深度处理装置，在高温纳米曝气的情况下对污水进行纳米曝气处理，分解残留难降解有机化合物及残存的病原菌和微生物，在去除有机物、降低COD的同时，提高污水的透明度和色度。

9.根据权利要求8所述污水处理回用的处理方法，其中，紫外灭菌灯平均照射剂量在

2

300J/m以上。

10.根据权利要求8所述污水处理回用的处理方法，其中，表层湍流筛滤装置的出水回流至折流复合垂直人工湿地进水，调节水质并刺激植物生长过程分泌次生物质。

说明书

一种污水处理回用的处理装置和处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种污水处理回用的处理装置。

[0002] 本发明还涉及利用上述装置进行污水三级出水深度处理的方法。

背景技术

[0003] 污水深度处理是指城市污水或工业废水经一级、二级处理后，为了达到一定的回用水标准使污水作为水资源回用于生产或生活的进一步水处理过程。针对污水(废水)的原水水质和处理后的水质要求可进一步采用三级处理或多级处理工艺。常用于去除水中的微量COD和BOD有机污染物质，SS及氮、磷高浓度营养物质及盐类。深度处理的方法有：絮凝沉淀法、砂滤法、活性炭法、臭氧氧化法、膜分离法、离子交换法、电解处理、湿式氧化法、催化氧化法、蒸发浓缩法等物理化学方法与生物脱氮、脱磷法等。深度处理方法费用昂贵，管理较复杂，处理每吨水的费用约为一级处理费用的4-5倍以上。但深度处理费用较高，且容易造成浪费以及二次污染，故需寻找一种造价低廉、更加切实有效的方法进行污水的深度处理。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种污水处理回用的处理装置。

[0005] 本发明的又一目的在于提供一种利用上述装置进行污水三级出水深度处理的方法。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供的污水处理回用的处理装置，其主要包括：

[0007] 一格栅池通过进水管连接折流复合垂直人工湿地；

[0008] 折流复合垂直人工湿地通过两缩口进水管连接至表层湍流筛滤装置；

[0009] 表层湍流筛滤装置的出水口与纳米曝气深度处理装置相连接；

[0010] 其中：

[0011] 折流复合垂直人工湿地内部由两个隔板分为三部分，连接格栅池部分由上到下分别为复合多功能填料层和砾石层，格栅池的进水管埋在砾石层中；连接表层湍流筛滤装置部分为沉淀池；复合多功能填料层和砾石层部分与沉淀池之间的部分由上到下分别为表面砂土层(赤泥分子筛以及砂土按照体积比3:2混合)和砾石层，砾石层下方为排空管；折流复合垂直人工湿地内设置有水平交错排列的折板，以延长污水在湿地内水力停留时间；沉淀池的上清液通过增压泵导入表层湍流筛滤装置；复合多功能填料层内填充的填料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，同时表面砂土层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；

[0012] 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，多孔板上方铺设有筛滤填料，筛滤填料的底部设有纳米曝气头，筛滤填料内表层两侧相对地各设有一缩口进水管，两个缩口进水管与折流复合垂直人工湿地的增压泵相连接；表层湍流筛滤装置的一侧下方设有缩口反洗管，通过反冲洗管道连接增压泵；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，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纳米曝气头，表层湍流筛滤装置内部剩余空间填充有半导体负载填料；

[0013] 表层湍流筛滤装置的储水箱出水口通过增压泵与纳米曝气深度处理装置相连；纳米曝气深度处理装置的底部开设有排泥口，内部位于排泥口上方设置有斜管填料层，斜管填料层设置有纳米曝气盘，纳米曝气深度处理装置的顶部设置有电动机通过皮带带动齿轮运转，从而使皮带上的刮板将气浮处理污水表面的泥渣、油渣刮除至集渣槽内排除；集渣槽与两个折板组成的出水池相连通，隔绝上部浮渣及底部污泥后将中部清液收集起来由出水口排出。

[0014] 所述污水处理回用的处理装置中，排空管为一钻孔PVC管。

[0015] 所述污水处理回用的处理装置中，复合多功能填料层由弗罗里硅藻土、碎石和粉煤灰分子筛组成，弗罗里硅藻土粒径为0.8-1.8mm，碎石粒径为20-50mm，粉煤灰分子筛粒径为10-50mm。

[0016] 所述污水处理回用的处理装置中，筛滤填料是由天然石英砂与改性锰砂的混合物。

[0017] 所述污水处理回用的处理装置中，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上。

[0018] 所述污水处理回用的处理装置中，表层湍流筛滤装置及纳米曝气深度处理装置的曝气盘分别连接纳米曝气机。

[0019] 所述污水处理回用的处理装置中，表层湍流筛滤装置进气为O2，用于清洁填料；纳米曝气深度处理装置的进气为O3，通过纳米曝气大量获得羟基自由基，起强氧化作用。

[0020] 本发明提供的污水处理回用的处理方法，其过程为：

[0021] 格栅池的滤网过滤水中杂质后进入折流复合垂直人工湿地，进水流经砾石层和多功能填料层，溢流过中间挡板后，污水经过表面砂土层(赤泥分子筛以及砂土按照体积比3:2混合)，到达砾石层，在出水区沉淀静置，由折流复合垂直人工湿地内设置的折板延长污水在湿地内水力停留时间，增强系统处理效果；

[0022] 折流复合垂直人工湿地的出水区上清液在增压泵的作用下导入表层湍流筛滤装置；

[0023] 表层湍流筛滤装置的储水池内纳米曝气间歇曝气，曝气时储水池内气压增大，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；曝气管的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；

[0024] 表层湍流筛滤装置的筛滤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高级氧化效果，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，使筛滤填料清洁与再生；表层湍流筛滤装置处理后的出水进入纳米曝气深度处理装置，在高温纳米曝气的情况下对污水进行纳米曝气处理，分解残留难降解有机化合物及残存的病原菌和微生物，在去除有机物、降低COD的同时，提高污水的透明度和色度。

[0025] 表层湍流筛滤装置的出水回流至折流复合垂直人工湿地进水，调节水质并刺激植物生长过程分泌次生物质。

[0026] 所述污水处理回用的处理方法中，紫外灭菌灯平均照射剂量在300J/m2以上。

[0027] 本发明是将物理法、化学法、生物法处理污水的高度结合，采用最前沿的污水处理工艺进行污水处理及中水回用的深度净化方法，并在根本上改进技术原理，彻底革新污水深度处理技术，工艺简便，占地少，净化效果好，清除有机物彻底，为水资源节约、回用提供了更好的方法。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。

附图说明

[0028] 图1是本发明的污水处理回用的处理装置示意图。

[0029] 附图中主要组件符号说明：

[0030] 1格栅池；2墙体；3千屈菜；4复合多功能填料层；5上行池；6折流复合垂直人工湿地；7折板；8芦苇；9下行池；10表面砂土层(赤泥分子筛以及砂土按照体积比3:2混合)；11沉淀池；12增压泵；13第一阀门；14缩口进水管；15筛滤填料；16表层湍流筛滤装置；17缩口反洗管；18第二阀门；19第三阀门；20纳米曝气深度处理装置；21齿轮；22刮板；23皮带；24电动机；25出水池；26出水口；27挡板；28斜管填料层；29集渣槽；30排泥孔；31纳米曝气盘；32储泥室；33纳米曝气机；34液压泵；35第四阀门；36紫外灭菌灯；37多孔板；38纳米曝气头；39半导体负载填料；40储水箱；41排空管；42砾石层；43进水管；44超声波发生仪；45曝气管；46回流槽，A中间挡板。

具体实施方式

[0031] 本发明的目的在于提供一种污水处理回用的处理方法，可以高效去除污水中污染物质(如：有机物、微生物、无机物等化学杂质)。

[0032] 以下结合附图作详细说明。需要说明的是，在以下叙述中提到的左、右、上、下等均是以附图所示的方向为准。

[0033] 本发明提供的组合装置，其主要结构包括：

[0034] 一格栅池1，使用滤网过滤，水中杂质逐渐积聚在滤网表面，大型颗粒自污水中隔离出来，降低人工湿地堵塞风险系数，提高下级工艺处理效率。

[0035] 折流复合垂直人工湿地6，主要分为三个部分，左半部分由上到下分别为复合多功能填料层4和砾石层42，复合多功能填料层4表面上栽种千屈菜3；中间部分由上到下分别为表面砂土层(赤泥分子筛以及砂土按照体积比3:2混合)10和砾石层42，表面砂土层10上栽种芦苇8；右半部分为沉淀池11。砾石层42下方为排空管41，为一钻孔PVC管。进水管43埋在左边砾石层42进行布水，进水在压力作用下向上流动，流经砾石层42和复合多功能填料层4，溢流过中间挡板A后，污水经过表面砂土层10到达砾石层42，在沉淀池11沉淀静置。折流复合垂直人工湿地6内设置大量折板7，延长污水在湿地内水力停留时间，增强系统处理效果。沉淀池11的上清液在增压泵12的作用下导入表层湍流筛滤装置16。

[0036] 表层湍流筛滤装置16由多孔板37分为上、下两个部分。多孔板37孔洞向右倾斜，多孔板37上方铺设一层筛滤填料15，筛滤填料15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，是集过滤、吸附、离子交换、混凝及去除重金属为一体的多功能混合填料。筛滤填料15的底部设有纳米曝气头38，筛滤填料15内表层相对两侧各设有一缩口进水管14，该缩口进水管14与折流复合垂直人工湿地6的增压泵12相连接。表层湍流筛滤装置16的一侧下方设有缩口反洗管17，通过反冲洗管道连接增压泵12。表层湍流筛滤装置16位于缩口反洗管17的上方设置有回流槽46。筛滤填料15上方位于回流槽46一侧设置有曝气管45，曝气管45设有多个细孔曝气孔，细孔曝气孔垂直向上；在筛滤填料15上方安装有超声波发生仪44。多孔板37下方为储水箱40，储水箱40内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，储水箱40底部安装有紫外灭菌灯36，在紫外灭菌灯36的空隙间设置纳米曝气头38，表层湍流筛滤装置16内部剩余空间填充有半导体负载填料39(如纳米TiO2粉体负载在立体网状聚丙烯填料)，本发明将半导体负载填料39固定在载体上，解决了常规光催化剂需要分散剂协同使用的弊端，减少了催化剂的流失现象，避免了反应结束后催化剂的分离步骤。

[0037] 表层湍流筛滤装置16储水箱40的出水口通过一增压泵34与纳米曝气深度处理装置20相连。纳米曝气深度处理装置20的底部开设有排泥口30，内部位于排泥口30上方设置有斜管填料层28，斜管填料层28设置有纳米曝气盘31，在高温纳米曝气的情况下对污水进行纳米曝气处理，分解残留难降解有机化合物及残存的病原菌和微生物，在去除有机物、降低COD的同时，污水的透明度、色度也有所提高。纳米曝气深度处理装置20的顶部设置有一电动机24通过皮带23带动齿轮21运转，从而使刮板22源源不断地将气浮处理污水表面的泥渣、油渣刮除至集渣槽29内排除；集渣槽29与两个折板27组成的出水池25相连通，隔绝上部浮渣及底部污泥后将中部清液收集起来由出水口26排出。

[0038] 表层湍流筛滤装置16进行筛滤时，储水箱40内纳米曝气机33间歇曝气，曝气时储水箱40内气压增大，空气被多孔板37切割成为气泡鼓起，冲击多孔板37上方铺设的筛滤填料，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，气泡将浮起的污染物推至水面，于右侧溢流至回流槽46，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，对于进水浊度较低的情况，甚至可以无需反冲洗，不断运行净化污水。

[0039] 表层湍流筛滤装置16筛滤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高级氧化效果，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，较好的做到填料清洁与再生。

[0040] 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，大大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。

[0041] 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。

[0042] 根据本发明的一个实施例，通过本发明处理的污水中苯系化合物降低95％以上，污水浊度降低99％，出水水质透明度高。

[0043] 储水箱右端设置反冲洗管道，连接反洗泵，在装置进行反冲洗时，纳米曝气头开始曝气，在高温纳米曝气的情况下对砂粒进行纳米曝气处理，在高温、纳米微小泡的剪切力以及曝气过程中产生的冲击力的作用下，清洗填料截流的杂质、胶体以及表面生长的生物膜。同时通过反洗泵导入二次纳米曝气高级氧化装置出水进行反冲洗，储水箱在充水过程中，液面上的空气被强力挤压，通过多孔板上升至填料层，使填料呈现沸腾流动状态，储水箱内空气排空后，水流继续通过多孔板孔洞右倾斜向上高速流动，同时整个反冲洗过程中缩口反洗管内水流向左冲洗，整个装置的填料在水流的冲击力下形成快速运转的湍流，填料在不同方向力作用下形成的小旋涡中相互摩擦，附着的有机污染物得以去除，有利于取得较为纯净的填料。

[0044] 本发明先后采用三级反冲洗技术进行反冲洗：

[0045] 一级反冲洗为曝气循环反冲洗，由于污染物质在填料表面的堆积，污水难以透过填料之间的空隙渗透下去，在筛滤过程中进行反冲洗，开启曝气管45并间歇开启多孔板上方纳米曝气机33，集水池内纳米曝气头不连续工作，空气自多孔板向上鼓起，分割成小气泡，间歇冲散筛滤填料上的致密污物层，污染物质层破碎成片状浮起，在曝气管的浮力以及缩口管进水时向右推力的协同作用下产生波轮效果，填料表层片状致密污染物溢流至回流槽，使填料截留的污染物集中排除装置外，与进水混合重新处理，污水也可继续自粉煤灰分子筛空隙渗透下去；一级反冲洗可延长筛滤装置使用寿命及反洗周期，对于进水浊度较低的情况，甚至可以无需反冲洗，使装置不断运行净化污水。

[0046] 二级反冲洗为空气脉冲反冲洗，由于污水浊度过高，导致污染物质在填料表面的大量堆积，仅仅靠一级反冲洗步骤仍不能达到继续筛滤的效果。此时关闭第一阀门13、第三阀门35，开启第二阀门18，启动增压泵12、曝气管45及两纳米曝气机33，将纳米曝气深度处理装置20出水池25内的出水导入表层湍流筛滤装置16中。在回水压力的作用下，表层湍流筛滤装置16中的全部空气受到快速挤压，多孔板37的细孔上升，全部筛滤填料层在上升空气、波轮的旋转扰动及筛滤填料下纳米曝气头的冲击力作用下旋转流动，污染物质破碎浮起，在曝气管的浮力以及进水冲击挡流板向右推力的协同作用下，溢流至回流槽与初始进水混合，待水面快速下降。过滤速率重新稳定后，关闭增压泵12、多孔板下方纳米曝气机33、第二阀门18，开启第一阀门13、第三阀门35，继续进行筛滤处理。

[0047] 三级反冲洗为曝气湍流反冲洗，此时一、二级反冲洗已经不足以解决污染物质对填料的覆盖、阻塞问题，污水大量积聚不得过滤。此时关闭第一阀门13，开启第二阀门18、第三阀门35，启动增压泵12、曝气管45及两纳米曝气机33、超声波发生仪44，反向启动液压泵34，将出水导入集水池中。⑴集水池内部空气沿多孔板细孔上升搅拌，填料底部纳米曝气头开始曝气，填料上方涡轮不断转动；⑵利用纳米曝气技术冲击、氧化、气浮及高温作用协同清洗，上方填料呈现湍流状态，进行无规则高速运动状态，填料在水流旋涡的冲击力和气泡的剪切力作用下相互摩擦，填料上附着的有机污染物能够去除，得到较为纯净的填料；⑶利用超声波发生仪在液体介质中产生超声波，在筛滤填料表面产生空化效应，空化汽泡在闭合过程中破裂时形成的冲击波，会在其周围产生上千个气压的冲击压力，作用在填料表面上破坏污物之间粘性，并使它们迅速分散在反洗液中，从而达到填料表面洁净的效果。
⑷空气排净后，出水池的出水继续导入，纳米曝气与超声波可促使羟基自由基的产生，富含羟自由基的出水冲洗湍流状态的的填料颗粒表面及微孔，剥离污染物质，填料得到再生。⑸而污染物质在水流冲击力及右侧曝气管气浮作用下不断向上浮至水面，自左端进水堰及右端回流槽流出与初始进水混合。经过三级反冲洗，内部污染物被清洗排空殆尽。

[0048] 常规砂滤是在过滤过程中不扰动砂层，使水流从砂子细小缝隙之间流过。通常采用不扰动砂层，压实填料、增加水压、砂上附加网格等手段改进砂滤过程，让水流从砂子细小缝隙之间流过，而污染物质停留在砂层的表层上。本发明则是利用缩口管高压进水扰动填料表层，防止污染物质堆积对水流的顺利通过形成阻力，同时利用高级氧化、超声波、纳米曝气、气泡的冲击力和剪切力等手段改进装置，利用粉煤灰分子筛、锰砂等填料进行优化设计，最后使用三级反冲洗等改进处理过程。本装置对胶体、纤维、藻类等悬浮物的截留效果好，对于浊度较低水质甚至无需反冲洗，即可完成处理过程，同时具有去除臭味，灭杀细菌、病原菌等微生物，分解难降解的少量残留表面活化剂、多氯联苯等难降解有机化合物的功效。

[0049] 本发明的碳掺杂的纳米TiO2粉体的制备：

[0050] 采用均匀沉淀法和水热法两步过程制备碳掺杂的纳米TiO2。以硫酸钛和尿素为前驱，葡萄糖为碳源，具体制备过程如下：取6.48g 27硫酸钛和3.24g 54尿素(硫酸钛与尿素的摩尔比为1:2)溶于去离子水中，再加入适量的葡萄糖0.6搅拌均匀，1:2:0.023在90℃的条件下反应2h。待反应结束后取出反应物干燥、反复水洗至中性，再次干燥，用球磨机研磨得到碳掺杂的纳米TiO2粉体。

[0051] 纳米TiO2粉体负载在填料上的方法：

[0052] 采用聚丙烯材质的立体网状结构填料，将纳米TiO2粉体与去离子水(粉体与水的质量比为1:20)混合，用超声波超声成乳浊液，将洁净的立体网状结构填料浸入与乙醇体积比1:1混合的钛酸酯偶联剂，缓慢搅拌一段时间，然后将填料取出放入TiO2乳浊液中继续搅拌一段时间，取出后放入烘箱中干燥(85℃以下)2h，即制得负载纳米TiO2的聚丙烯悬浮填料，其外观呈淡黄色，膜层较均匀。