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。
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，筛滤填料的粒径为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流除砂装置相连，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A/O土渗系统处理含磷有机废水的装置，其中，过水管为PVC管。
3.根据权利要求1所述的A/O土渗系统处理含磷有机废水的装置，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A/O土渗系统处理含磷有机废水的装置，其中，储水箱内部剩余空间填充的半导体负载填料为负载纳米TiO2粉体的立体网状聚丙烯填料。
5.根据权利要求1所述的A/O土渗系统处理含磷有机废水的装置，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A/O土渗系统处理含磷有机废水的装置，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所述的A/O土渗系统处理含磷有机废水的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/m 以上。
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
[0001] 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。
[0002] 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
[0003] 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。
[0004] 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
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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：
[0008] 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；
[0009] 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；
[0010] 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；
[0011] 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；
[0012] 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；
[0013] 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，筛滤填料的粒径为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；
[0014] 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；
[0015] 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；
[0016] 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；
[0017] 表层湍流筛滤装置的储水箱的出水口通过一液压泵与旋流除砂装置相连，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。
[0018] 所述的装置，其中，过水管为PVC管。
[0019] 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。
[0020] 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负载纳米TiO2粉体的立体网状聚丙烯填料。
[0021] 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。
[0022] 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。
[0023] 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：
[0024] 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；
[0025] 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；
[0026] 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。
[0027] 表层湍流筛滤装置的出水回流至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。
[0028] 所述的方法，其中，离心机转速为900-5000r/min。
[0029] 所述的方法，其中，旋流除砂装置内搅拌机转速为10-100r/min。
[0030] 所述的方法，其中，紫外灭菌灯平均照射剂量在300J/m2以上。
[0031] 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。
附图说明
[0032] 图1是本发明A/O土渗系统处理含磷有机废水的组合装置的示意图。附图中主要组件符号说明：
[0033] 1离心机；2砾石；3厌氧土渗区；3a折板；4墙体；5混合填料；6A/O土渗系统；7通气管；8植物系统；9好氧土渗区；9a折板；10第一阀门；11缩口进水管；12筛滤填料；13表层湍流筛滤装置；14缩口反洗管；15第二阀门；16电机；17旋流除砂装置；18叶轮；19液压泵；20增压泵；21第三阀门；22紫外灭菌灯；23多孔板；24纳米曝气头；25半导体负载填料；26储水箱；27纳米曝气机；28出水管；29过水管；30沸石填料；31进水管；32超声波发生仪；33曝气管；34回流槽。
具体实施方式
[0034] 请参阅图1，本发明提供的处理污水的一种A/O土渗系统处理含磷有机废水的装置，其主要结构包括：
[0035] 一离心机1，利用悬浮液(或乳浊液)密度不同的各组分在离心力场中迅速沉降分层的原理，实现液-固(或液-液)分离。离心机1出水导入A/O土渗系统6内。离心机的转速可以为900-5000r/min。
[0036] A/O土渗系统6由墙体4构筑成两段土渗区，分别为厌氧土渗区3和好氧土渗区9，离心机1的出水通过进水管31导入厌氧土渗区3内的底部。
[0037] 厌氧土渗区3被折板3a分为两个部分，设置进水管31的部分填有砾石填料2，用于A/O土渗系统6厌氧段的布水，另一部分填充有混合填料5(碎石与粉煤灰分子筛)。好氧土渗区9同样被折板9a分为两个部分，靠厌氧土渗区3的部分也填充有混合填料5(混合填料5是弗罗里硅藻土与赤泥分子筛相混合的混合物，混合填料的粒径为12-50mm)，另一部分为砾石填料2，用于A/O土渗系统出水。好氧土渗区9插设有若干根钻孔的PVC通气管7进行通气，使其保证好氧土渗区9内溶解氧浓度。
[0038] 厌氧土渗区3与好氧土渗区9相隔的墙体4底部与A/O土渗系统6之间留有空隙，空隙两侧平行地设有两根过水管29，过水管29采用钻孔的PVC管。两个过水管29与墙体形成的空间以及管内均填充有沸石填料30用于过水。好氧土渗区9表面种植有植物系统8，其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20的作用下喷入表层湍流筛滤装置13。
[0039] 表层湍流筛滤装置13由多孔板23分为上、下两个部分。多孔板23孔洞向右倾斜，多孔板23上方铺设一层筛滤填料12，筛滤填料12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12的底部设有纳米曝气头24，该纳米曝气头24连接一纳米曝气机27，筛滤填料12内表层通过缩口进水管11与A/O土渗系统6连接。表层湍流筛滤装置13对应于缩口进水管11的另一侧下方设有缩口反洗管14，通过第二阀门(反冲洗阀门)15连接增压泵20。表层湍流筛滤装置13位于缩口反洗管14的上方设置有回流槽34。筛滤填料12上方位于回流槽34一侧设置有曝气管33，该曝气管33连接一纳米曝气机(图中未示)，曝气管33设有多个细孔曝气孔，细孔曝气孔垂直向上；在筛滤填料12上方安装有超声波发生仪32。多孔板23下方为储水箱26，储水箱26内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂(如纳米TiO2粉体)，储水箱26底部安装有紫外灭菌灯22，在紫外灭菌灯22的空隙间设置纳米曝气头24，该纳米曝气头24连接一纳米曝气机27。储水箱26内部剩余空间填充有半导体负载填料25(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25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。表层湍流筛滤装置13的储水箱26的出水口通过一液压泵19与旋转除砂装置17相连。表层湍流筛滤装置13中筛滤填料12底部的纳米曝气头24的进气为O2，用于清洁筛滤填料12。储水箱26内的纳米曝气头24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] 旋流除砂装置17的底部开设有排泥口(图中未示)，顶部设置有搅拌机16，搅拌机的叶轮18向上倾斜，旋转时将使池中污水作螺旋运动(旋流除砂装置内搅拌机转速可以为10-100r/min)。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。
[0041] 表层湍流筛滤装置13在筛滤时，储水箱26内纳米曝气间歇曝气，曝气时储水箱26内气压增大，空气被多孔板23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；填料上方右端设置有曝气管，曝气管设有多个细孔曝气孔，曝气孔垂直向上，气泡将浮起的污染物推至水面，于右侧溢流至回流槽，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，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。
[0042] 表层湍流筛滤装置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。
[0043] 臭氧在紫外光(紫外灭菌灯平均照射剂量在300J/m2以上)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。
[0044] 根据本发明的一个实施例，通过本发明处理的污水中芳构化程度、腐殖化程度降低95％、97％以上，重金属含量降低99％，出水水质透明度高。
[0045] 储水箱右端设置反冲洗管道，连接反洗泵。在筛滤装置工作时导入A/O土渗系统出水，进水管埋在筛滤填料表层，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，防止污染物质在表层堆积对水流的顺利通过形成阻力；在表层湍流筛滤装置进行反冲洗时，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，清洗筛滤填料截流的杂质、胶体以及表面生长的生物膜。同时通过反洗泵导入旋流除砂装置出水进行反冲洗，缩口反洗管对筛滤填料施加一个向左的方向力，而储水箱在充水过程中，液面上的空气被强力挤压，通过多孔板上升至筛滤填料层，使筛滤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，整个筛滤填料在水流的冲击力下形成快速运转的湍流，筛滤填料在不同方向力作用下形成的逆时针小旋涡中相互摩擦，附着的有机污染物得以去除，有利于取得较为纯净的筛滤填料。
[0046] 本发明采用三级反冲洗技术进行反冲洗：
[0047] 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33并间歇开启多孔板上方纳米曝气机27，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。
[0048] 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10、第三阀门21，开启第二阀门15，启动增压泵20、曝气管33及两个纳米曝气机27，，将出水池内出水导入集水池中。在回水压力的作用下，集水池中的全部空气受到快速挤压，沿分压仓上细孔上升，全部筛滤填料层在上升空气、波轮的旋转扰动及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20、多孔板下方纳米曝气机27和第二阀门15，开启第一阀门10、第三阀门21，继续进行筛滤处理。
[0049] 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10，开启第二阀门15、第三阀门21，启动增压泵20、曝气管33及两个纳米曝气机27、超声波发生仪32，反向启动液压泵19，将出水池内出水导入集水池中。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。
[0050] 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。
[0051] 本发明的碳掺杂的纳米TiO2粉体的制备：
[0052] 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6.48g27硫酸钛和3.24g54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。
[0053] 纳米TiO2粉体负载在填料上的方法：
[0054] 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。
