CN104150692B - 一种垃圾渗滤液深度处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种垃圾渗滤液深度处理的方法：垃圾渗滤液由离心机进料口进入，对不同密度的悬浮液进行沉降分层，分离出的污水进入好氧生物膜反应器，在好氧生物膜反应器内去除垃圾渗滤液中的可降解有机物，好氧生物膜反应器的出水导入折板潜流人工湿地在湿地内以去除其中的难降解有机物；折板潜流人工湿地的出水喷入表层湍流筛滤装置中，由筛滤填料对污水进行过滤、吸附、离子交换、混凝及去除重金属，表层湍流筛滤装置储水箱的出水进入光催化降解反应装置中灭杀污水中病原菌、细菌以及痕量有机物。本发明还公开了实现上述方法的装置。

Description

一种垃圾渗滤液深度处理装置和方法

技术领域

本发明涉及一种生态法去除污水中残留的痕量难降解有机物的方法，具体地涉及一种垃圾渗滤液深度处理方法，

本发明还涉及用于实现上述方法的装置。

背景技术

城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。渗滤液是液体在填埋场重力流动的产物，主要来源于降水和垃圾本身的内含水。由于液体在流动过程中有许多因素可能影响到渗滤液的性质，包括物理因素、化学因素以及生物因素等，所以渗滤液的性质在一个相当大的范围内变动。一般来说，其pH值在4～9之间，COD在2000～62000mg/L的范围内，BOD₅从60～45000mg/L，重金属浓度和市政污水中重金属的浓度基本一致。城市垃圾填埋场渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，若不加处理而直接排入环境，会造成严重的环境污染。以保护环境为目的，对渗滤液进行处理是必不可少的。

使用本发明处理填埋场渗滤液迅速有效，可在3分钟内迅速降低胶体含量、浊度、色度、标准污染指标(COD、氨氮、硝氮)，同时针对环境类激素(如激素类农药、抗生素、二恶英、***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，出水浊度、COD、氨氮、硝氮迅速降低100％、95％、100％、99％，较好的达到国家要求标准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垃圾渗滤液深度处理装置。

本发明的又一目的在于提供一种利用上述装置进行垃圾渗滤液深度处理的方法。

为实现上述目的，本发明提供的垃圾渗滤液深度处理装置，其结构为：

一卧式螺旋卸料沉降离心机，对不同密度的悬浮液进行沉降分层，其出水进入好氧生物膜反应器；

好氧生物膜反应器底部开设有排泥口，排泥口上方设有连接纳米曝气机的纳米曝气盘，纳米曝气盘上方设置有搅拌机，好氧生物反应器内的填料上生长有好氧生物膜；

好氧生物膜反应器设置有加热带和感温探头，该加热带和感温探头分别连接设置好氧生物膜反应器外部的温度控制仪；好氧生物膜反应器的出水直接导入折板潜流人工湿地；

折板潜流人工湿地内部分为四层，由上至下分别为表面砂土层、进水层、过滤层和导水层；表面砂土层栽种有植物；

折板潜流人工湿地内设置多个交错隔板延长污水在折板潜流人工湿地内的水力停留时间；

折板潜流人工湿地的出水在增压泵的作用下喷入表层湍流筛滤装置中；

表层湍流筛滤装置由多孔板分为上、下两个部分，多孔板孔洞呈倾斜状，多孔板上方铺设有筛滤填料，在筛滤填料上方安装有超声波发生仪，筛滤填料的底部设有连接O₂纳米曝气机的纳米曝气头；

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连接O₃纳米曝气机的纳米曝气头，储水箱内部剩余空间填充有半导体负载填料；

表层湍流筛滤装置对应于缩口进水管的另一侧下方设有缩口反洗管；

表层湍流筛滤装置位于缩口反洗管的上方设置有回流槽，回流槽一侧的筛滤填料上方设有曝气管；

表层湍流筛滤装置的储水箱的出水口与光催化降解反应装置相连；

光催化降解反应装置内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，底部开设有排泥口，位于排泥口上方设置有连接O₃纳米曝气机的纳米曝气盘，纳米曝气盘上设置有紫外灯框架，紫外灯框架上安装有紫外灭菌灯，紫外灭菌灯设有防水套筒；光催化降解反应装置内部剩余空间填充有半导体负载填料；光催化降解反应装置的顶部设有遮光板，光催化降解反应装置外壳及遮光板外涂抹一层黑色涂料用以遮光；光催化降解反应装置的出水口通过增压泵连接至表层湍流筛滤装的缩口反洗管。

所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，卧式螺旋卸料沉降离心机由离心机外壳、转鼓、小螺旋盘片、大螺旋盘片、差速器、轴承座和底座组成。

所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，折板潜流人工湿地内部的表面砂土层为0.2m厚，由粒径2mm-5mm的砂子与粉煤灰分子筛混合组成，砂子与粉煤灰分子筛体积混合比为2:1-3:1；进水层的厚度为0.3m，由粒径20mm-50mm的砾石和石灰石组成；过滤层的厚度为0.5m，由粒径5mm-20mm的碎石、弗罗里硅藻土和赤泥分子筛混合组成；导水层的厚度为30mm，铺设砾石与石灰石的混合填料，粒径为15mm-30mm。表面砂土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；过滤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；

所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，折板潜流人工湿地的表面砂土层栽种的植物为风车草和再力花，风车草和再力花栽种的棵数比例为1:1。

所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，表层湍流筛滤装置的筛滤填料为石英砂、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，粒径分别为0.5-2.0mm。

所述的垃圾渗滤液深度处理装置，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；储水箱内部剩余空间填充的半导体负载填料为负载在聚丙烯立体网状上的纳米TiO₂粉体填料。

所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，光催化降解反应装置内壁负载的非金属掺杂光催化剂为纳米TiO₂粉体；光催化降解反应装置内部剩余空间填充的半导体负载填料为负载在聚丙烯立体网状上的纳米TiO₂粉体填料。

本发明提供的利用上述装置对进行垃圾渗滤液深度处理的方法，其过程是：

垃圾渗滤液由离心机进料口进入，对不同密度的悬浮液进行沉降分层，分离出的污水进入好氧生物膜反应器，在好氧生物膜反应器内去除垃圾渗滤液中的可降解有机物，并去除垃圾渗滤液中易引起污水毒性、使污水富营养化的氨氮，好氧生物膜反应器的出水导入折板潜流人工湿地在湿地内以去除其中的难降解有机物，并且在厌氧条件下进行反硝化反应，降低污水中硝氮浓度；

折板潜流人工湿地的出水喷入表层湍流筛滤装置中，由筛滤填料对污水进行过滤、吸附、离子交换、混凝及去除重金属，筛滤填料底部纳米曝气头的O₂清洁填料，由储水箱内纳米曝气头的O₃获得羟基自由基，与紫外灭菌灯和半导体负载填料共同提高氧化效果，同时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；

表层湍流筛滤装置储水箱的出水进入光催化降解反应装置中灭杀污水中病原菌、细菌以及痕量有机物，使用强化的光催化降解反应装置进一步诱发产生氧化性极强的羟基自由基，提高氧化剂反应速率。

表层湍流筛滤装置的出水回流至交折板潜流人工湿地进水，调节水质并刺激植物生长过程分泌次生物质。

所述的方法，其中，好氧生物膜反应器的温度置控制在25-35℃。

所述的方法，其中，紫外灭菌灯平均照射剂量在300J/m²以上。

本发明的污水经过卧式螺旋卸料沉降离心机去除大部分悬浮物和胶体，而后在好氧生物膜反应器内大量去除其中的可降解有机物以及污水中易引起污水毒性、使污水富营养化的氨氮，并在折板潜流人工湿地去除其中的难降解有机物，并且在厌氧条件下进行反硝化反应，降低污水中硝氮浓度。最后使用表层湍流筛滤装置对其进行深度处理，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，最后利用光催化降解反应装置灭杀污水中病原菌、细菌以及痕量有机物。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、***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

图1是本发明垃圾渗滤液深度处理装置的结构示意图。

附图中主要组件符号说明：

1离心机进料口；2小螺旋盘片；3分料口；4大螺旋盘片；5转鼓；6卧式螺旋卸料沉降离心机；7温度控制仪；8加热带；9感温探头；10好氧生物膜反应器；11填料；12进水管；13植物***；14表面砂土层；15无纺布；16进水层；17折板潜流人工湿地；18反洗管；19缩口进水管阀门；20缩口进水管；21表层湍流筛滤装置；22筛滤填料；23缩口反洗管；24增压泵；25光催化降解反应装置；26纳米曝气机；27纳米曝气盘；28紫外灯框架；29半导体负载填料；30紫外灭菌灯；31液压泵；32多孔板；33纳米曝气头；34储水箱；35出水管；36导水层；37折板；38过滤层；39墙体；40排泥口；41搅拌机；42差速器；43底座；44溢流口；45集水槽；46出泥口；47集泥槽；48超声波发生仪；49曝气管；50回流槽。

具体实施方式

本发明提供的垃圾渗滤液深度处理装置如图1所示，其主要结构包括：

卧式螺旋卸料沉降离心机6由离心机外壳、转鼓5、小螺旋盘片2、大螺旋盘片4、差速器42、轴承座和底座43等组成。

垃圾渗滤液由离心机进料口1进入，在高转速的转鼓、与转鼓转向相同且转速比转鼓略高或略低的螺旋的作用下，高速旋转的转鼓产生强大的离心力把比液相密度大的固相颗粒沉降到转鼓内壁，由于螺旋和转鼓的转速不同，二者存在有相对运动(即转速差)，利用螺旋和转鼓的相对运动把沉积在转鼓内壁的固相推向小螺旋盘片2处排出，分离后的清液从离心机大螺旋盘片4一端排出。差速器(齿轮箱)42的作用是使转鼓和螺旋之间形成一定的转速差，污水与固体悬浮颗粒物以及胶体分离，固态物在盘片的作用下推入集泥槽47，污水流入集水槽45，经过卧式螺旋卸料沉降离心机6去除了大部分悬浮物和胶体后的污水输入好氧生物膜反应器10。

好氧生物膜反应器10底部开设有排泥口40，好氧生物膜反应器10内部位于排泥口40上方设有连接纳米曝气机26的纳米曝气盘27，纳米曝气盘27上方设置有搅拌机41，好氧生物反应器10内的填料11上生长有好氧生物膜；好氧生物膜反应器10设置有加热带8和感温探头9，该加热带8和感温探头9分别连接设置好氧生物膜反应器外部的温度控制仪7。在好氧生物膜反应器10内大量去除其中的可降解有机物，并大量去除污水中易引起污水毒性、使污水富营养化的氨氮，好氧生物膜反应器10的出水通过进水管12直接导入折板潜流人工湿地17的进水层16的一端。

折板潜流人工湿地17内部分为四层，由上至下分别为表面砂土层14、进水层16、过滤层38和导水层36，表面砂土层14为0.2m厚，由粒径2mm-5mm的砂子与粉煤灰分子筛混合组成，根据土壤粘度，砂子与粉煤灰分子筛体积混合比为2:1-3:1；进水层16的厚度为0.3m，由粒径20mm-50mm的砾石和石灰石组成；过滤层38的厚度为0.5m，由粒径5mm-20mm的碎石、弗罗里硅藻土和赤泥分子筛混合组成；导水层36的厚度为30mm，铺设砾石与石灰石的混合填料，粒径为15mm-30mm，表面砂土层14与进水层16之间铺设有无纺布15，进水层16的另一端设有反洗管18。折板潜流人工湿地17内设置多个交错隔板37延长污水在折板潜流人工湿地17内的水力停留时间，以去除其中的难降解有机物，并且在厌氧条件下进行反硝化反应，降低污水中硝氮浓度。

表面砂土层14栽种植物选择风车草和再力花，风车草和再力花栽种的棵数比例为1:1，此时对氨氮的吸收效果最好，同时具有景观效果。折板潜流人工湿地17的出水在增压泵24的作用下喷入表层湍流筛滤装置21中。

表层湍流筛滤装置21由多孔板32分为上、下两个部分，多孔板32孔洞呈倾斜状(本实施例为向右倾斜)，多孔板32上方铺设有筛滤填料22，筛滤填料22是石英砂、改性锰砂与天然沸石分子筛的混合物，粒径分别为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。在筛滤填料22上方安装有超声波发生仪48，筛滤填料22的底部设有连接O₂纳米曝气机的纳米曝气头27，筛滤填料22内表层通过缩口进水管20与折板潜流人工湿地17的出水连接；缩口进水管20上安装有缩口进水管阀门19。

多孔板22下方为储水箱34，储水箱34内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，储水箱34底部安装有紫外灭菌灯30，在紫外灭菌灯的空隙间设置有连接O₃纳米曝气机的纳米曝气头27，储水箱34内部剩余空间填充有半导体负载填料29(如纳米TiO₂粉体负载在立体网状聚丙烯填料)。表层湍流筛滤装置21对应于缩口进水管20的另一侧下方设有缩口反洗管23；表层湍流筛滤装置21位于缩口反洗管的上方设置有回流槽50，回流槽一侧的滤填料22上方设有曝气管49；表层湍流筛滤装置21的储水箱34的出水口与光催化降解反应装置25相连。

光催化降解反应装置25内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂(纳米TiO₂粉体)，底部开设有排泥口，位于排泥口上方设置有纳米曝气盘27，纳米曝气盘27上设置有紫外灯框架28，紫外灯框架28上安装有紫外灭菌灯30，紫外灭菌灯30设有防水套筒。光催化降解反应装置25内部剩余空间填充有半导体负载填料29(纳米TiO₂粉体负载在立体网状聚丙烯填料)；光催化降解反应装置25的顶部设有遮光板。光催化降解反应装置25的出水口通过增压泵24连接至表层湍流筛滤装置21的缩口反洗管23。光催化降解反应装置外壳及上方遮光板外涂抹一层黑色涂料用以遮光。紫外灭菌灯平均照射剂量在300J/m²以上。

本发明将半导体负载填料固定在载体上，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。

本发明的工作过程是：

表层湍流筛滤装置21在筛滤进行时，储水箱内的纳米曝气间歇曝气，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；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。

筛滤填料底部的纳米曝气头进气为O₂，用于清洁填料；储水箱内的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。

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。

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。

储水箱设置的缩口反洗管连接增压泵，在表层湍流筛滤装置工作时导入折板潜流人工湿地的出水，缩口进水管埋在筛滤填料的表层，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，防止污染物质在筛滤填料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。同时通过增压泵导入光催化降解反应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填料。表层湍流筛滤装置的储水箱出水口通过一增压泵与光催化降解反应装置相连。

好氧生物膜反应器内安装有温度控制仪，该温度控制仪连接并控制安置在反应器内部的感温控头和加热带，温度通过温控装置控制在25-35℃，水力停留时间为2-24h。

根据本发明的一个实施例，通过本发明处理后的垃圾渗滤液中重金属含量去除率降低100％，出水透明度提高95％，溶解态腐殖质类物质波峰强度降低97％。

本发明的表层湍流筛滤装置先后采用三级反冲洗技术进行反冲洗。

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49并间歇开启多孔板上方纳米曝气机26，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。

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。此时关闭缩口进水管阀门19、连接表层湍流筛滤装置21与光催化降解反应装置25的阀门，启动增压泵24、曝气管49及两个纳米曝气机26，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、涡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24、多孔板下方纳米曝气机26，开启缩口进水管阀门19、连接表层湍流筛滤装置21与光催化降解反应装置25的阀门，继续进行筛滤处理。

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。此时关闭缩口进水管阀门19，启动增压泵24、曝气管49、超声波发生仪48及两个纳米曝气机26，打开连接表层湍流筛滤装置21与光催化降解反应装置25的阀门，反向启动液压泵31，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。

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。

本发明采用的碳掺杂的纳米TiO₂粉体的制备：

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。

纳米TiO₂粉体负载在填料上的方法：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(体积比)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。

Claims (10)

1.一种垃圾渗滤液深度处理装置，其结构为：

一卧式螺旋卸料沉降离心机，对不同密度的悬浮液进行沉降分层，其出水进入好氧生物膜反应器；

好氧生物膜反应器底部开设有排泥口，排泥口上方设有连接纳米曝气机的纳米曝气盘，纳米曝气盘上方设置有搅拌机，好氧生物反应器内的填料上生长有好氧生物膜；

好氧生物膜反应器设置有加热带和感温探头，该加热带和感温探头分别连接设置好氧生物膜反应器外部的温度控制仪；好氧生物膜反应器的出水直接导入折板潜流人工湿地；

折板潜流人工湿地内部分为四层，由上至下分别为表面砂土层、进水层、过滤层和导水层；表面砂土层栽种有植物；

折板潜流人工湿地内设置多个交错隔板延长污水在折板潜流人工湿地内的水力停留时间；

折板潜流人工湿地的出水在增压泵的作用下，通过缩口进水管喷入表层湍流筛滤装置中；

表层湍流筛滤装置由多孔板分为上、下两个部分，多孔板孔洞呈倾斜状，多孔板上方铺设有筛滤填料，在筛滤填料上方安装有超声波发生仪，筛滤填料的底部设有连接O₂纳米曝气机的纳米曝气头；

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连接O₃纳米曝气机的纳米曝气头，储水箱内部剩余空间填充有半导体负载填料；

表层湍流筛滤装置对应于缩口进水管的另一侧下方设有缩口反洗管；

表层湍流筛滤装置位于缩口反洗管的上方设置有回流槽，回流槽一侧的筛滤填料上方设有曝气管；

表层湍流筛滤装置的储水箱的出水口与光催化降解反应装置相连；

光催化降解反应装置内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，底部开设有排泥口，位于排泥口上方设置有连接O₃纳米曝气机的纳米曝气盘，纳米曝气盘上设置有紫外灯框架，紫外灯框架上安装有紫外灭菌灯，紫外灭菌灯设有防水套筒；光催化降解反应装置内部剩余空间填充有半导体负载填料；光催化降解反应装置的顶部设有遮光板，光催化降解反应装置外壳及遮光板外涂抹一层黑色涂料用以遮光；光催化降解反应装置的出水口通过增压泵连接至表层湍流筛滤装的缩口反洗管。

2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，卧式螺旋卸料沉降离心机由离心机外壳、转鼓、小螺旋盘片、大螺旋盘片、差速器、轴承座和底座组成。

3.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，折板潜流人工湿地内部的表面砂土层为0.2m厚，由粒径2mm-5mm的砂子与粉煤灰分子筛混合组成，砂子与粉煤灰分子筛体积混合比为2:1-3:1；进水层的厚度为0.3m，由粒径20mm-50mm的砾石和石灰石组成；过滤层的厚度为0.5m，由粒径5mm-20mm的碎石、弗罗里硅藻土和赤泥分子筛混合组成；导水层的厚度为30mm，铺设砾石与石灰石的混合填料，粒径为15mm-30mm。

4.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，折板潜流人工湿地的表面砂土层栽种的植物为风车草和再力花，风车草和再力花栽种的棵数比例为1:1。

5.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，表层湍流筛滤装置的筛滤填料为石英砂、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，粒径分别为0.5-2.0mm。

6.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理装置，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；储水箱内部剩余空间填充的半导体负载填料为负载在聚丙烯立体网状上的纳米TiO₂粉体填料。

7.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液深度处理装置，其中，光催化降解反应装置内壁负载的非金属掺杂光催化剂为纳米TiO₂粉体；光催化降解反应装置内部剩余空间填充的半导体负载填料为负载在聚丙烯立体网状上的纳米TiO₂粉体填料。

8.利用权利要求1所述装置进行垃圾渗滤液深度处理的方法，其过程是：

垃圾渗滤液由离心机进料口进入，对不同密度的悬浮液进行沉降分层，分离出的污水进入好氧生物膜反应器，在好氧生物膜反应器内去除垃圾渗滤液中的可降解有机物，并去除垃圾渗滤液中易引起污水毒性、使污水富营养化的氨氮，好氧生物膜反应器的出水导入折板潜流人工湿地在湿地内以去除其中的难降解有机物，并且在厌氧条件下进行反硝化反应，降低污水中硝氮浓度；

折板潜流人工湿地的出水喷入表层湍流筛滤装置中，由筛滤填料对污水进行过滤、吸附、离子交换、混凝及去除重金属，筛滤填料底部纳米曝气头的O₂清洁填料，由储水箱内纳米曝气头的O₃获得羟基自由基，与紫外灭菌灯和半导体负载填料共同提高氧化效果，同时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；

表层湍流筛滤装置储水箱的出水进入光催化降解反应装置中灭杀污水中病原菌、细菌以及痕量有机物，使用强化的光催化降解反应装置进一步诱发产生氧化性极强的羟基自由基，提高氧化剂反应速率；

表层湍流筛滤装置的出水回流至折板潜流人工湿地进水，调节水质并刺激植物生长过程分泌次生物质。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，好氧生物膜反应器的温度置控制在25-35℃。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，紫外灭菌灯平均照射剂量在300J/m²以上。