《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》是中國環境科學研究院於2014年7月25日申請的專利，該專利的申請號為2014103594872，公布號為CN104193084A，授權公布日為2014年12月10日，發明人是王雷、席北斗、趙穎、張列宇、蘇靖、李丹、黃彩紅、李鳴曉。
一種多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置，主要包括：格柵機、多階段進水垂直流土壤滲濾系統、中間調節池、渦輪篩濾池和出水池。該發明還公開了利用上述裝置進行污水處理的方法。該發明占地面積小，運行方便，經過本發明處理的出水透明度高、水質好，不但可以滅殺病菌、蟲卵等好氧生物，而且反應周期短、投資少、見效快。利用多階段進水保證土壤滲濾系統深層碳源的充足，並利用渦輪篩濾池攔截剩餘有機物與其他污染物質，深度淨化污水，出水遠超國家一級指標。
2018年12月20日，《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法
- 公布號：CN104193084A
- 授權日：2014年12月10日
- 申請號：2014103594872
- 申請日：2014年7月25日
- 申請人：中國環境科學研究院
- 地址：北京市朝陽區安外北苑大羊坊8號
- 發明人：王雷、席北斗、趙穎、張列宇、蘇靖、李丹、黃彩紅、李鳴曉
- Int.Cl.：C02F9/14(2006.01)I
- 代理機構：中科專利商標代理有限責任公司
- 代理人：宋焰琴
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2014年7月，生物法處理污水現已非常普及，工藝也日趨成熟，但很多相關問題仍然未能解決，需繼續深入研究，如生物法處理污水過程中常常發現碳源不足的狀況。以土壤滲濾系統為例，污水在系統中向下運動過程中不斷被微生物降解，在此過程中，常常發生由於碳源不足而導致污水處理情況不佳的現象，導致其處理效率不佳。
《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》結合生物法與物理法對污水進行有效處理，使用多階段進水的方式改良土壤滲濾系統的處理效率，避免處理過程後期由於碳源不足，導致微生物衰減、死亡，污水處理效果差的現象產生。《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》占地面積小，運行方便，經過本裝置處理的出水透明度高、水質好，不但可以滅殺病菌、蟲卵等好氧生物，而且反應周期短、投資少、見效快。《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》設計一種獨特的篩濾方法，篩濾出水同時進行類芬頓氧化氧化分解殘餘污染物，對生物處理出水進行深度處理，達到排放標準要求並適應環境容量要求。
發明內容
專利目的
《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》的目的在於提供一種多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置。
《多階段進水垂直流土壤滲濾系統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（如：有機物、無機物、微生物、重金屬等）的方法。
技術方案
《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》提供的處理污水的一種多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置，包括：
一格柵機，其處理的污水輸入多階段進水垂直流土壤滲濾系統中；
多階段進水垂直流土壤滲濾系統設有一頂蓋，頂蓋下方自上而下依次為表面土壤層、過濾層和導水層，表面土壤層下不同高度水平地埋設有布水管進行多階段進水，布水管的管徑由上而下變小；經過多階段進水垂直流土壤滲濾系統處理的污水導入中間調節池進行沉澱處理，沉澱後的上清液導入渦輪篩濾池中；
渦輪篩濾池由多孔板分為上、下兩個部分；多孔板上方鋪設一層複合填料，複合填料的底部設定有納米曝氣頭，複合填料上方設定一渦輪，渦輪篩濾池連進水管一側設定有縮口進水管，該縮口進水管設在渦輪的一側上部；多孔板的下方為儲水箱，儲水箱的內壁均勻負載一層非金屬摻雜光催化劑，儲水箱的底部安裝有紫外滅菌燈，在紫外滅菌燈的空隙間設定有納米曝氣頭，儲水箱內剩餘空間填充有半導體負載填料；儲水箱通過反衝洗管道連線一縮口反洗管，縮口反洗管的出水口位於複合填料的表面；
渦輪篩濾池的出水進入出水池，出水池通過一反衝洗泵連線縮口反洗管。
所述的污水處理裝置，其中，布水管為鑽孔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，並添加有赤泥分子篩，用於緩衝、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，造成導水層的堵塞；導水層鋪設有礫石和石灰石混合填料，填料的粒徑為20毫米-60毫米，用於磷的固化以及污水的再度淨化，礫石與石灰石布設體積比例為1:1-9。
所述的污水處理裝置，其中，多階段進水垂直流土壤滲濾系統底部設有i＝0.1-0.5的坡度，以保證污水自導水層順利流出。
所述的污水處理裝置，其中，渦輪篩濾池內的複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，渦輪篩濾池內的兩納米曝氣頭各自連線一納米曝氣機。
《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》提供的利用上述裝置進行污水處理的方法：
格柵機將待處理的污水進行格柵處理，將污水中的固體以及大于格柵孔徑的固體懸浮物進行分離、攔截，降低污水處理難度，經過格柵處理的污水導入多階段進水垂直流土壤滲濾系統；
多階段進水垂直流土壤滲濾系統呈封閉厭氧環境，在填料作用下，截留、沉澱污水中的大顆粒雜質；在微生物作用下，污水中的大分子有機物厭氧分解，提高廢水可生化性，減小對後續工藝的負荷強度，同時為生物處理提供碳源；
污水在多階段進水垂直流土壤滲濾系統中向下運動過程中不斷被微生物降解；多階段進水垂直流土壤滲濾系統採用多階段進水，在處理過程中提供碳源，提高污水處理效率；同時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降低處理效果；
經過多階段進水垂直流土壤滲濾系統處理的污水導入中間調節池進行沉澱處理，沉澱後的上清液導入渦輪篩濾池中；
在渦輪篩濾池的縮口進水管的作用下，污水噴向池內並帶動渦輪轉動，擾動複合填料表層，使渦輪篩濾池內的污水呈現渦流狀態，使污水自複合填料縫隙通過填料層；渦輪篩濾池的複合填料底部設定的納米曝氣頭採用O3曝氣，增加氣液接觸面積、接觸時間，利於臭氧溶於水中；納米氣泡內部具有較大的壓力且納米氣泡破裂時界面消失，周圍環境劇烈改變產生的化學能促使產生更多的羥基自由基·OH；且納米級的O3氣泡與紫外滅菌燈、半導體負載填料共存於渦輪篩濾池，提高氧化效果，提高·OH產生率；經渦輪篩濾池處理的污水達到排放標準。渦輪篩濾池的出水回流至多階段進水垂直流土壤滲濾系統進水，調節水質並刺激植物生長過程分泌次生物質。
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。
改善效果
《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》結合生物法與物理法對污水進行有效處理，使用多階段進水的方式改良土壤滲濾系統的處理效率，避免處理過程後期由於碳源不足，導致微生物衰減、死亡，污水處理效果差的現象產生。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極具氧化力的自由負離子，同時在納米曝氣過程中以及超音波發生過程激發的能量亦可發生並加強自由負離子的產生，達成光催化效果；而自由負離子以及其擺脫共價鍵的束縛後留下空位，與納米氣泡表面帶有的電荷同時產生微電解效果。《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》占地面積小，運行方便，經過《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》處理的出水透明度高、水質好，不但可以滅殺病菌、蟲卵等好氧生物，而且反應周期短、投資少、見效快。《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》設計一種獨特的篩濾方法，篩濾出水同時進行類芬頓氧化氧化分解殘餘污染物，對生物處理出水進行深度處理，達到排放標準要求並適應環境容量要求。
附圖說明
圖1是《多階段進水垂直流土壤滲濾系統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說明：
1、格柵機；2、進水管；3、布水管；4、多階段進水垂直流土壤滲濾系統；5、頂蓋；6、表面土壤層；7、過濾層；8、導水層；9、中間調節池；10、液壓泵；11、縮口進水管；12、渦輪篩濾池；13、渦輪；14、縮口反洗管；15、儲水池；16、反衝洗管道；17、反洗泵；18、出水池；19、紫外滅菌燈；20、多孔板；20A、複合填料；20B和21、納米曝氣頭；22、半導體負載填料；23、儲水箱；24、納米曝氣機；25、超音波發生儀；26、曝氣管；27、回流槽。
技術領域
《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》涉及一種多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置，具體地涉及一種用於去除污水中污染物質（如：有機物、無機物、微生物、重金屬等）的裝置。
《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》還涉及利用上述裝置進行污水處理的方法。
權利要求
1.一種多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置，包括：一格柵機，處理的污水輸入多階段進水垂直流土壤滲濾系統中；多階段進水垂直流土壤滲濾系統設有一頂蓋，頂蓋下方自上而下依次為表面土壤層、過濾層和導水層，表面土壤層下不同高度水平地埋設有布水管進行多階段進水，布水管的管徑由上而下變小；經過多階段進水垂直流土壤滲濾系統處理的污水導入中間調節池進行沉澱處理，沉澱後的上清液導入渦輪篩濾池中；渦輪篩濾池由多孔板分為上、下兩個部分；多孔板上方鋪設一層複合填料，複合填料的底部設定有納米曝氣頭，複合填料上方設定一渦輪，渦輪篩濾池連進水管一側設定有縮口進水管，該縮口進水管設在渦輪的一側上部；多孔板的下方為儲水箱，儲水箱的內壁均勻負載一層非金屬摻雜光催化劑，儲水箱的底部安裝有紫外滅菌燈，在紫外滅菌燈的空隙間設定有納米曝氣頭，儲水箱內剩餘空間填充有半導體負載填料；儲水箱通過反衝洗管道連線一縮口反洗管，縮口反洗管的出水口位於複合填料的表面；渦輪篩濾池的出水進入出水池，出水池通過一反衝洗泵連線縮口反洗管。
2.根據權利要求1所述的污水處理裝置，其中，布水管為鑽孔PVC套管。
3.根據權利要求1所述的污水處理裝置，其中，表面土壤層為砂土混合物，並添加有赤泥分子篩，用於緩衝、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，造成導水層的堵塞；導水層鋪設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，用於磷的固化以及污水的再度淨化，礫石與石灰石布設體積比例為1:1-9。
4.根據權利要求1所述的污水處理裝置，其中，多階段進水垂直流土壤滲濾系統底部設有i＝0.1-0.5的坡度，以保證污水自導水層順利流出。
5.根據權利要求1所述的污水處理裝置，其中，渦輪篩濾池內的複合填料為石英砂以及錳砂的混合物，複合填料的粒徑為0.5-1.0毫米。
6.根據權利要求1所述的污水處理裝置，其中，渦輪篩濾池內的兩納米曝氣頭各自連線一納米曝氣機。
7.利用權利要求1所述裝置進行污水處理的方法：格柵機將待處理的污水進行格柵處理，將污水中的固體以及大于格柵孔徑的固體懸浮物進行分離、攔截，降低污水處理難度，經過格柵處理的污水導入多階段進水垂直流土壤滲濾系統；多階段進水垂直流土壤滲濾系統呈封閉厭氧環境，在填料作用下，截留、沉澱污水中的大顆粒雜質；在微生物作用下，污水中的大分子有機物厭氧分解，提高廢水可生化性，減小對後續工藝的負荷強度，同時為生物處理提供碳源；污水在多階段進水垂直流土壤滲濾系統中向下運動過程中不斷被微生物降解；多階段進水垂直流土壤滲濾系統採用多階段進水，在處理過程中提供碳源，提高污水處理效率；同時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降低處理效果；經過多階段進水垂直流土壤滲濾系統處理的污水導入中間調節池進行沉澱處理，沉澱後的上清液導入渦輪篩濾池中；在渦輪篩濾池的縮口進水管的作用下，污水噴向池內並帶動渦輪轉動，擾動複合填料表層，使渦輪篩濾池內的污水呈現渦流狀態，使污水自複合填料縫隙通過填料層；渦輪篩濾池的複合填料底部設定的納米曝氣頭採用O3曝氣，增加氣液接觸面積、接觸時間，利於臭氧溶於水中；納米氣泡內部具有較大的壓力且納米氣泡破裂時界面消失，周圍環境劇烈改變產生的化學能促使產生更多的羥基自由基·OH；且納米級的O3氣泡與紫外滅菌燈、半導體負載填料共存於渦輪篩濾池，提高氧化效果，提高·OH產生率；經渦輪篩濾池處理的污水達到排放標準。
8.根據權利要求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.根據權利要求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水垂直流土壤滲濾系統進水，調節水質並刺激植物生長過程分泌次生物質。
實施方式
參閱圖1。《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》的多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置，其主要結構包括：
格柵機1對待處理污水進行格柵處理，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，經過格柵處理的污水通過進水管2導入多階段進水垂直流土壤滲濾系統4。
多階段進水垂直流土壤滲濾系統4設有一頂蓋5，將多階段進水垂直流土壤滲濾系統4形成封閉厭氧環境。頂蓋5下方自上而下依次為表面土壤層6、過濾層7和導水層8。表面土壤層6亦是進水層，由埋設在表面土壤層6下不同高度的布水管3進行多階段進水，布水管3採用多個鑽孔PVC套管，布水管3的管徑由上而下地變小，使進水量依次減少，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象產生。表面土壤層6為厚1m的砂土混合物，用於緩衝、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，在便於植物根系生長的同時，其大粒徑構成的孔隙率促進了污水的流動。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，造成導水層8的堵塞；導水層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，用於磷的固化以及污水的再度淨化，以便於污水的導出，礫石與石灰石布設比例為1:1-9。多階段進水垂直流土壤滲濾系統4的底部設有i＝0.1-0.5的坡度，以保證污水自導水層順利流出。經過多階段進水垂直流土壤滲濾系統4處理的污水導入中間調節池9進行沉澱處理。沉澱後的上清液導入渦輪篩濾池12中。赤泥分子篩用於大量吸附污染負荷並逐漸緩釋，用於降低污染負荷和毒性，同時利用偏鹼性的赤泥分子篩作為填料，迅速吸附中和厭氧部分酸化產生的小分子酸，調節污水酸鹼度，使裝置內環境更適宜植物、微生物生存；同時營造偏鹼性環境固定污水中的重金屬，防止其浸出，利用小分子有機物供給植物養分，在植物生長過程中吸附、吸收重金屬進行重金屬生物穩定化。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，在植物根系與微生物的協同作用下去除污水中的污染物質。
渦輪篩濾池12由多孔板20（兩層多孔板夾雜一層鋼紗網）分為上、下兩個部分。多孔板20上方鋪設一層複合填料20A，該複合填料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。複合填料20A的底部設定有納米曝氣頭20B，複合填料20A上方設定一渦輪13，渦輪篩濾池12連線進水管一側設定有縮口進水管11，該縮口進水管11設在渦輪13的一側上部；多孔板20的下方為儲水箱23，儲水箱23的內壁均勻負載一層非金屬摻雜光催化劑，儲水箱23的底部安裝有紫外滅菌燈19，在紫外滅菌燈19的空隙間設定納米曝氣頭21，儲水箱23內剩餘空間填充有半導體負載填料22（如納米TiO2粉體負載在立體網狀聚丙烯填料），《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》將填料固定在載體上，解決了常規光催化劑需要分散劑協同使用的弊端，減少了催化劑的流失現象，避免了反應結束後催化劑的分離步驟。儲水箱23通過反衝洗管道16連線一縮口反洗管14，縮口反洗管14的出水口位於複合填料20A的表面。
渦輪篩濾池12內的納米曝氣頭20B和21分別與一納米曝氣機連線，且渦輪篩濾池多孔板20上方的納米曝氣頭20B進氣為O2，儲水箱內的納米曝氣頭21進氣為O3。使用渦輪篩濾池12時，儲水箱內的納米曝氣頭21不連續工作，產生的空氣自多孔板20向上鼓起，分割成小氣泡，間歇衝散複合填料20A上的緻密污物層，污染物質層破碎成片狀浮起，在渦輪13轉動時向右（圖示方向）推力的協同作用下，使複合填料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的進水混合重新處理。可以延長渦輪篩濾池12的使用壽命及反洗周期，對於進水濁度較低的情況，甚至可以無需反衝洗，不斷運行淨化污水。
渦輪篩濾池12內的納米曝氣頭21採用O3曝氣，由於納米氣泡具有龐大的數量、比表面積、緩慢的上升速度等特性，同時氣泡在水中停留時間長，增加了氣液接觸面積、接觸時間，利於臭氧溶於水中，克服了臭氧難溶於水的缺點；微氣泡內部具有較大的壓力且納米氣泡破裂時界面消失，周圍環境劇烈改變產生的化學能促使產生更多的羥基自由基·OH，增強O3氧化分解有機物的能力；且納米級的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）、半導體負載填料共存於渦輪篩濾池16，提高高級氧化效果，可有效提高·OH產生率。
渦輪篩濾池12的儲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相連線。
《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》利用上述裝置進行污水處理的過程是：
格柵機對待處理污水進行格柵處理，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，經過格柵處理的污水導入多階段進水垂直流土壤滲濾系統。
多階段進水垂直流土壤滲濾系統呈現封閉厭氧環境，在系統內填料作用下，截留、沉澱污水中的大顆粒雜質；在系統內微生物作用下，污水中的大分子有機物厭氧分解，提高廢水可生化性，減小對後續工藝的負荷強度，同時為生物處理提供碳源。
污水在系統中向下運動過程中不斷被微生物降解，在此過程中，常常發生由於碳源不足而導致污水處理情況不佳的現象，多階段進水垂直流土壤滲濾系統採用多階段進水的方式，垂直布設多段進水管及布水管，在處理過程中不斷提供碳源，提高污水處理效率；同時採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降低處理效果。
經過多階段進水垂直流土壤滲濾系統處理的污水導入中間調節池進行沉澱處理。沉澱後的上清液導入渦輪篩濾池中。
在液壓泵及渦輪篩濾池的縮口進水口的協同作用下，污水高速的噴向池內旋流，帶動旋流轉動，擾動填料表層，使池內污水呈現渦流狀態，保證污水自填料縫隙快速通過填料層，流入下方儲水池。
反衝洗過程中，反洗泵通過反衝洗管道向儲水池充水，儲水池在充水過程中，液面上的空氣被強力擠壓，通過多孔板上升至填料層，使填料呈現沸騰流動狀態；儲水池內空氣排空後，水流繼續通過多孔板孔洞向上高速流動，使填料保持沸騰狀態；同時在反洗泵和縮口進水管的協同作用下，污水高速的噴向池內旋流，帶動旋流轉動，使池內污水及填料呈現渦流狀態。整個裝置的填料在水流旋渦的衝擊力下相互摩擦，且填料上附著的有機污染物能夠去除，有利於取得較為純淨的填料。
根據《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》的一個實施例，經過《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》深度淨化的污水，其出水遠超國家一級指標。
《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》採用三級反衝洗技術進行反衝洗：
一級反衝洗為曝氣循環反衝洗，由於污染物質在填料表面的堆積，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衝洗，開啟曝氣管26並間歇開啟多孔板下方納米曝氣機24，儲水箱內納米曝氣頭不連續工作，空氣自多孔板向上鼓起，分割成小氣泡，間歇衝散篩濾填料上的緻密污物層，污染物質層破碎成片狀浮起，在曝氣管的浮力以及渦輪轉動時向右推力的協同作用下產生波輪效果，大力清洗填料表層片狀緻密污染物，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，污水也可繼續自分子篩空隙滲透下去；一級反衝洗可延長篩濾裝置使用壽命及反洗周期，對於進水濁度較低的情況，甚至可以無需反衝洗，使裝置不斷運行淨化污水。
二級反衝洗為空氣脈衝反衝洗，由於污水濁度過高，導致污染物質在填料表面的大量堆積，僅僅靠一級反衝洗步驟仍不能達到繼續篩濾的效果。此時關閉縮口進水管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，啟動反洗泵17、曝氣管26及兩納米曝氣機24，將出水池18內出水導入儲水箱中。在回水壓力的作用下，儲水箱中的全部空氣受到快速擠壓，沿分壓倉上細孔上升，全部篩濾填料層在上升空氣、旋轉擾動的波輪作用及填料下納米曝氣頭的衝擊力作用下，填料間隙的污染物質破碎浮起，又在曝氣管的浮力以及進水衝擊擋流板向右推力的協同作用下，溢流至回流槽27與初始進水混合，待水面快速下降。過濾速率重新穩定後，關閉反洗泵17的閥門、反洗泵17及兩納米曝氣機24，開啟縮口進水管11的閥門以及渦輪篩濾池12和出水池18之間的閥門，繼續進行篩濾處理。
三級反衝洗為曝氣湍流反衝洗，此時一、二級反衝洗已經不足以解決污染物質對填料的覆蓋、阻塞問題，污水大量積聚不得過濾。此時關閉縮口進水管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，啟動反洗泵17、曝氣管26、超音波發生儀25及兩納米曝氣機24，將出水池內出水大量導入儲水箱中。（1）儲水箱內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動；（2）利用納米曝氣技術衝擊、氧化、氣浮及高溫作用協同清洗，上方填料呈現湍流狀態，進行無規則高速運動狀態，填料在水流旋渦的衝擊力和氣泡的剪下力作用下相互摩擦，填料上附著的有機污染物能夠去除，得到較為純淨的填料；（3）利用超音波發生儀在液體介質中產生超音波，在篩濾填料表面產生空化效應，空化汽泡在閉合過程中破裂時形成的衝擊波，會在其周圍產生上千個氣壓的衝擊壓力，作用在填料表面上破壞污物之間粘性，並使它們迅速分散在反洗液中，從而達到填料表面潔淨的效果。（4）空氣排淨後，出水池的出水繼續導入，富含羥自由基的出水沖洗湍流狀態的的填料顆粒表面及微孔，剝離污染物質，填料得到再生。⑸而污染物質在水流衝擊力及右側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。經過三級反衝洗，內部污染物被清洗排空殆盡。
常規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。通常採用不擾動砂層，壓實填料、增加水壓、砂上附加格線等手段改進砂濾過程，讓水流從砂子細小縫隙之間流過，而污染物質停留在砂層的表層上。《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》則是利用渦輪轉動擾動填料表層，防止污染物質堆積對水流的順利通過形成阻力，同時利用高級氧化、納米曝氣、氣泡的衝擊力和剪下力等手段改進裝置，利用分子篩、錳砂等填料進行最佳化設計，最後使用三級反衝洗等改進處理過程。
榮譽表彰
2018年12月20日，《多階段進水垂直流土壤滲濾系統的污水處理裝置及方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
