一种陶粒滤料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种城市污水处理技术，特别是一种陶粒滤料及其制备方法和应用。

背景技术：

城市污水是通过下水管道收集到的所有排水，是排入下水管道系统的各种生活污水、工业废水和城市降雨径流的混合水。生活污水是人们日常生活中排出的水。它是从住户、公共设施(饭店、宾馆、影剧院、体育场馆、机关、学校和商店等)和工厂的厨房、卫生间、浴室和洗衣房等生活设施中排放的水。这类污水的水质特点是含有较高的有机物，如淀粉、蛋白质、油脂等，以及氮、磷等无机物，此外，还含有病原微生物和较多的悬浮物。相比较于工业废水，生活污水的水质一般比较稳定，浓度较低。工业废水是生产过程中排出的废水，包括生产工艺废水、循环冷却水冲洗废水以及综合废水。由于各种工业生产的工艺、原材料、使用设备的用水条件等的不同，工业废水的性质千差万别。相比较于生活废水，工业废水水质水量差异大，具有浓度高、毒性大等特征，不易通过一种通用技术或工艺来治理，往往要求其在排出前在厂内处理到一定程度。降雨径流是由降水或冰雪融化形成的。对于分别敷设污水管道和雨水管道的城市，降雨径流汇入雨水管道，对于采用雨污水合流排水管道的城市，可以使降雨径流与城市污水一同加以处理，但雨水量较大时由于超过截留干管的输送能力或污水处理厂的处理能力，大量的雨污水混合液出现溢流，将造成对水体更严重的污染。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种陶粒滤料及其制备方法和应用。

一种陶粒滤料，按重量份数记由以下成分组成：

4-(三氟甲基)-6-(噻吩-2-基)-1h-吡咯并[2,3-b]吡啶-2-羧酸69～129份，

4-氰基-5-[[5-氰基-2,6-二[(3-甲氧基丙基)氨基]-4-甲基-3-吡啶基]偶氮]-3-甲基-2-噻吩羧酸甲酯59～159份，

5-[双(羧甲基)氨基]-2-羧基-4-氰基-3-噻吩乙酸二锶99～219份，

2-[[4-[丁(2-氰基乙)氨基]苯基]偶氮基]-5-[(4-硝基苯)偶氮基]-3-氰基噻吩19～59份，

乙酸-2-[[3-乙酰氨基-4-[(2-氯-4-硝基苯基)偶氮]苯基](2-氰乙基)氨基]乙酯79～139份，

n-[5-[双[2-(2-丙烯氧基)乙基]氨基]-2-[(2-溴-4,6-二硝基苯基)偶氮]-4-甲氧基苯]乙酰胺39～79份，

浓度为29ppm～59ppm的2-氯-8-乙基-5,6,7,8-四氢-5-氧代吡啶并[2,3-d]嘧啶-6-羧酸乙酯59～119份，

3-乙基-5-甲基-4-(2-氯苯基)-2-(2,2-二乙氧基-乙氧基甲基)-6-甲基-1,4-二氢-吡啶-3,5-二羧酸39～79份，

1-乙基-1,2-二氢化-6-羟基-4-甲基-2-氧代-3-吡啶腈119～149份，

交联剂69～199份，

5-[(4-氯-2-硝基苯基)偶氮]-1,2-二氢-6-羟基-1,4-二甲基-2-氧代-3-吡啶腈49～119份，

6-[(3-氯苯基)氨基]-3-甲基-3h-奈并[1,2,3-de]喹啉-2,7-二酮29～89份，

(s)-4-(三氟甲基)苯基丙氨酸叔丁酯49～139份，

2-叔丁氨基-4-环丙氨基-6-甲硫基-s-三嗪89～169份。

一种制造上述陶粒滤料的方法，包括以下步骤：

步骤1，加入电导率为2.29μs/cm～4.29μs/cm的超纯水1379～1649份，设置转速69rpm～129rpm、温度49℃～79℃进行搅拌；

依次加入4-(三氟甲基)-6-(噻吩-2-基)-1h-吡咯并[2,3-b]吡啶-2-羧酸、4-氰基-5-[[5-氰基-2,6-二[(3-甲氧基丙基)氨基]-4-甲基-3-吡啶基]偶氮]-3-甲基-2-噻吩羧酸甲酯、5-[双(羧甲基)氨基]-2-羧基-4-氰基-3-噻吩乙酸二锶，搅拌至完全溶解，调节ph值为3.9～6.9，将转速调至139rpm～259rpm、温度设置为99℃～139℃，酯化反应19～29小时；

步骤2，取2-[[4-[丁(2-氰基乙)氨基]苯基]偶氮基]-5-[(4-硝基苯)偶氮基]-3-氰基噻吩、乙酸-2-[[3-乙酰氨基-4-[(2-氯-4-硝基苯基)偶氮]苯基](2-氰乙基)氨基]乙酯进行粉碎，粉末粒径为529～1359目；

加入n-[5-[双[2-(2-丙烯氧基)乙基]氨基]-2-[(2-溴-4,6-二硝基苯基)偶氮]-4-甲氧基苯]乙酰胺混合均匀后平铺，平铺厚度为39mm～59mm，采用剂量为3.9kgy～9.9kgy、能量为5.9mev～14.9mev的α射线辐照69～149分钟，以及同等剂量的β射线辐照59～139分钟；

步骤3，经第2步处理的混合粉末溶于2-氯-8-乙基-5,6,7,8-四氢-5-氧代吡啶并[2,3-d]嘧啶-6-羧酸乙酯中，加入步骤1的混合溶液中，设置转速79rpm～189rpm、温度为89℃～169℃和真空度1.39mpa～1.89mpa，保持此状态反应19～39小时；

泄压并通入氡气，设置压力为1.29mpa～1.69mpa，保温静置29～39小时；

设置转速为159rpm～299rpm，同时泄压至0mpa，依次加入3-乙基-5-甲基-4-(2-氯苯基)-2-(2,2-二乙氧基-乙氧基甲基)-6-甲基-1,4-二氢-吡啶-3,5-二羧酸、1-乙基-1,2-二氢化-6-羟基-4-甲基-2-氧代-3-吡啶腈完全溶解后，加入交联剂搅拌混合，使得溶液的亲水亲油平衡值为5.9～8.9，保温静置29～49小时；

步骤4，设置转速为149rpm～229rpm时，依次加入5-[(4-氯-2-硝基苯基)偶氮]-1,2-二氢-6-羟基-1,4-二甲基-2-氧代-3-吡啶腈、6-[(3-氯苯基)氨基]-3-甲基-3h-奈并[1,2,3-de]喹啉-2,7-二酮、(s)-4-(三氟甲基)苯基丙氨酸叔丁酯和2-叔丁氨基-4-环丙氨基-6-甲硫基-s-三嗪，设置压力1.99mpa～2.79mpa，温度为149℃～269℃，聚合反应19～29小时；

反应完成后将压力降至0mpa，降温至29℃～49℃，出料，入压模机制得陶粒滤料4-1。

一种上述陶粒滤料的应用，该陶粒滤料应用于塔式生物滤池中。

本发明所涉及的陶粒滤料与现有技术相比，在生物附着效率、生物氧化率、更换周期和耐腐蚀度方面有着显著的提升。

下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。

附图说明

图1是本发明陶粒滤料应用于塔式生物滤池场景示意图。

图2是本发明中所述塔式生物滤池的旋转布水器结构示意图。

图3是本发明中所述塔式生物滤池的塔体结构示意图。

图4是本发明中所述塔式生物滤池的塔体内陶粒滤料和生物膜反应柱组合示意图。

图5是本发明中所述的陶粒滤料材料耐氧化率随使用时间变化图。

具体实施方式

本发明所述的陶粒滤料按重量份数记由以下成分组成：

4-(三氟甲基)-6-(噻吩-2-基)-1h-吡咯并[2,3-b]吡啶-2-羧酸69～129份，

4-氰基-5-[[5-氰基-2,6-二[(3-甲氧基丙基)氨基]-4-甲基-3-吡啶基]偶氮]-3-甲基-2-噻吩羧酸甲酯59～159份，

5-[双(羧甲基)氨基]-2-羧基-4-氰基-3-噻吩乙酸二锶99～219份，

2-[[4-[丁(2-氰基乙)氨基]苯基]偶氮基]-5-[(4-硝基苯)偶氮基]-3-氰基噻吩19～59份，

乙酸-2-[[3-乙酰氨基-4-[(2-氯-4-硝基苯基)偶氮]苯基](2-氰乙基)氨基]乙酯79～139份，

n-[5-[双[2-(2-丙烯氧基)乙基]氨基]-2-[(2-溴-4,6-二硝基苯基)偶氮]-4-甲氧基苯]乙酰胺39～79份，

浓度为29ppm～59ppm的2-氯-8-乙基-5,6,7,8-四氢-5-氧代吡啶并[2,3-d]嘧啶-6-羧酸乙酯59～119份，

3-乙基-5-甲基-4-(2-氯苯基)-2-(2,2-二乙氧基-乙氧基甲基)-6-甲基-1,4-二氢-吡啶-3,5-二羧酸39～79份，

1-乙基-1,2-二氢化-6-羟基-4-甲基-2-氧代-3-吡啶腈119～149份，

交联剂69～199份，

5-[(4-氯-2-硝基苯基)偶氮]-1,2-二氢-6-羟基-1,4-二甲基-2-氧代-3-吡啶腈49～119份，

6-[(3-氯苯基)氨基]-3-甲基-3h-奈并[1,2,3-de]喹啉-2,7-二酮29～89份，

(s)-4-(三氟甲基)苯基丙氨酸叔丁酯49～139份，

2-叔丁氨基-4-环丙氨基-6-甲硫基-s-三嗪89～169份。

所述交联剂为5-溴-1,3-二氯-异喹啉、3-氨基-5-(4-氟苯基)异噁唑、4,5-二氟吲哚啉盐酸盐中的任意一种。

一种制备上述陶粒滤料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，加入电导率为2.29μs/cm～4.29μs/cm的超纯水1379～1649份，设置转速69rpm～129rpm、温度49℃～79℃进行搅拌；

依次加入4-(三氟甲基)-6-(噻吩-2-基)-1h-吡咯并[2,3-b]吡啶-2-羧酸、4-氰基-5-[[5-氰基-2,6-二[(3-甲氧基丙基)氨基]-4-甲基-3-吡啶基]偶氮]-3-甲基-2-噻吩羧酸甲酯、5-[双(羧甲基)氨基]-2-羧基-4-氰基-3-噻吩乙酸二锶，搅拌至完全溶解，调节ph值为3.9～6.9，将转速调至139rpm～259rpm、温度设置为99℃～139℃，酯化反应19～29小时；

步骤2，取2-[[4-[丁(2-氰基乙)氨基]苯基]偶氮基]-5-[(4-硝基苯)偶氮基]-3-氰基噻吩、乙酸-2-[[3-乙酰氨基-4-[(2-氯-4-硝基苯基)偶氮]苯基](2-氰乙基)氨基]乙酯进行粉碎，粉末粒径为529～1359目；

加入n-[5-[双[2-(2-丙烯氧基)乙基]氨基]-2-[(2-溴-4,6-二硝基苯基)偶氮]-4-甲氧基苯]乙酰胺混合均匀后平铺，平铺厚度为39mm～59mm，采用剂量为3.9kgy～9.9kgy、能量为5.9mev～14.9mev的α射线辐照69～149分钟，以及同等剂量的β射线辐照59～139分钟；

步骤3，经第2步处理的混合粉末溶于2-氯-8-乙基-5,6,7,8-四氢-5-氧代吡啶并[2,3-d]嘧啶-6-羧酸乙酯中，加入步骤1的混合溶液中，设置转速79rpm～189rpm、温度为89℃～169℃和真空度1.39mpa～1.89mpa，保持此状态反应19～39小时；

泄压并通入氡气，设置压力为1.29mpa～1.69mpa，保温静置29～39小时；

设置转速为159rpm～299rpm，同时泄压至0mpa，依次加入3-乙基-5-甲基-4-(2-氯苯基)-2-(2,2-二乙氧基-乙氧基甲基)-6-甲基-1,4-二氢-吡啶-3,5-二羧酸、1-乙基-1,2-二氢化-6-羟基-4-甲基-2-氧代-3-吡啶腈完全溶解后，加入交联剂搅拌混合，使得溶液的亲水亲油平衡值为5.9～8.9，保温静置29～49小时；

步骤4，设置转速为149rpm～229rpm时，依次加入5-[(4-氯-2-硝基苯基)偶氮]-1,2-二氢-6-羟基-1,4-二甲基-2-氧代-3-吡啶腈、6-[(3-氯苯基)氨基]-3-甲基-3h-奈并[1,2,3-de]喹啉-2,7-二酮、(s)-4-(三氟甲基)苯基丙氨酸叔丁酯和2-叔丁氨基-4-环丙氨基-6-甲硫基-s-三嗪，设置压力1.99mpa～2.79mpa，温度为149℃～269℃，聚合反应19～29小时；

反应完成后将压力降至0mpa，降温至29℃～49℃，出料，入压模机制得陶粒滤料4-1。

上述陶粒滤料可以应用于塔式生物滤池中。

实施例1

按照以下步骤制造本发明所述陶粒滤料4-1，并按重量份数计：

第1步：在反应釜中加入电导率为2.29μs/cm的超纯水1379份，启动反应釜内搅拌器，转速为69rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至49℃；依次加入4-(三氟甲基)-6-(噻吩-2-基)-1h-吡咯并[2,3-b]吡啶-2-羧酸69份、4-氰基-5-[[5-氰基-2,6-二[(3-甲氧基丙基)氨基]-4-甲基-3-吡啶基]偶氮]-3-甲基-2-噻吩羧酸甲酯59份、5-[双(羧甲基)氨基]-2-羧基-4-氰基-3-噻吩乙酸二锶99份，搅拌至完全溶解，调节ph值为3.9，将搅拌器转速调至139rpm，温度为99℃，酯化反应19小时；

第2步：取2-[[4-[丁(2-氰基乙)氨基]苯基]偶氮基]-5-[(4-硝基苯)偶氮基]-3-氰基噻吩19份、乙酸-2-[[3-乙酰氨基-4-[(2-氯-4-硝基苯基)偶氮]苯基](2-氰乙基)氨基]乙酯79份进行粉碎，粉末粒径为529目；加入n-[5-[双[2-(2-丙烯氧基)乙基]氨基]-2-[(2-溴-4,6-二硝基苯基)偶氮]-4-甲氧基苯]乙酰胺39份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为39mm，采用剂量为3.9kgy、能量为5.9mev的α射线辐照69分钟，以及同等剂量的β射线辐照59分钟；

第3步：经第2步处理浓度为29ppm的混合粉末溶于2-氯-8-乙基-5,6,7,8-四氢-5-氧代吡啶并[2,3-d]嘧啶-6-羧酸乙酯59份中，加入反应釜，搅拌器转速为79rpm，温度为89℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到1.39mpa，保持此状态反应19小时；泄压并通入氡气，使反应釜内压力为1.29mpa，保温静置29小时；搅拌器转速提升至159rpm，同时反应釜泄压至0mpa；依次加入3-乙基-5-甲基-4-(2-氯苯基)-2-(2,2-二乙氧基-乙氧基甲基)-6-甲基-1,4-二氢-吡啶-3,5-二羧酸39份、1-乙基-1,2-二氢化-6-羟基-4-甲基-2-氧代-3-吡啶腈119份完全溶解后，加入交联剂69份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为5.9，保温静置29小时；

第4步：在搅拌器转速为149rpm时，依次加入5-[(4-氯-2-硝基苯基)偶氮]-1,2-二氢-6-羟基-1,4-二甲基-2-氧代-3-吡啶腈49份、6-[(3-氯苯基)氨基]-3-甲基-3h-奈并[1,2,3-de]喹啉-2,7-二酮29份、(s)-4-(三氟甲基)苯基丙氨酸叔丁酯49份和2-叔丁氨基-4-环丙氨基-6-甲硫基-s-三嗪89份，提升反应釜压力，使其达到1.99mpa，温度为149℃，聚合反应19小时；反应完成后将反应釜内压力降至0mpa，降温至29℃，出料，入压模机即可制得陶粒滤料4-1；

所述交联剂为5-溴-1,3-二氯-异喹啉。

实施例2

按照以下步骤制造本发明所述陶粒滤料4-1，并按重量份数计：

第1步：在反应釜中加入电导率为4.29μs/cm的超纯水1649份，启动反应釜内搅拌器，转速为129rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至79℃；依次加入4-(三氟甲基)-6-(噻吩-2-基)-1h-吡咯并[2,3-b]吡啶-2-羧酸129份、4-氰基-5-[[5-氰基-2,6-二[(3-甲氧基丙基)氨基]-4-甲基-3-吡啶基]偶氮]-3-甲基-2-噻吩羧酸甲酯159份、5-[双(羧甲基)氨基]-2-羧基-4-氰基-3-噻吩乙酸二锶219份，搅拌至完全溶解，调节ph值为6.9，将搅拌器转速调至259rpm，温度为139℃，酯化反应29小时；

第2步：取2-[[4-[丁(2-氰基乙)氨基]苯基]偶氮基]-5-[(4-硝基苯)偶氮基]-3-氰基噻吩59份、乙酸-2-[[3-乙酰氨基-4-[(2-氯-4-硝基苯基)偶氮]苯基](2-氰乙基)氨基]乙酯139份进行粉碎，粉末粒径为1359目；加入n-[5-[双[2-(2-丙烯氧基)乙基]氨基]-2-[(2-溴-4,6-二硝基苯基)偶氮]-4-甲氧基苯]乙酰胺79份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为59mm，采用剂量为9.9kgy、能量为14.9mev的α射线辐照149分钟，以及同等剂量的β射线辐照139分钟；

第3步：经第2步处理浓度为59ppm的混合粉末溶于2-氯-8-乙基-5,6,7,8-四氢-5-氧代吡啶并[2,3-d]嘧啶-6-羧酸乙酯119份中，加入反应釜，搅拌器转速为189rpm，温度为169℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到1.89mpa，保持此状态反应39小时；泄压并通入氡气，使反应釜内压力为1.69mpa，保温静置39小时；搅拌器转速提升至299rpm，同时反应釜泄压至0mpa；依次加入3-乙基-5-甲基-4-(2-氯苯基)-2-(2,2-二乙氧基-乙氧基甲基)-6-甲基-1,4-二氢-吡啶-3,5-二羧酸79份、1-乙基-1,2-二氢化-6-羟基-4-甲基-2-氧代-3-吡啶腈149份完全溶解后，加入交联剂199份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为8.9，保温静置49小时；

第4步：在搅拌器转速为229rpm时，依次加入5-[(4-氯-2-硝基苯基)偶氮]-1,2-二氢-6-羟基-1,4-二甲基-2-氧代-3-吡啶腈119份、6-[(3-氯苯基)氨基]-3-甲基-3h-奈并[1,2,3-de]喹啉-2,7-二酮89份、(s)-4-(三氟甲基)苯基丙氨酸叔丁酯139份和2-叔丁氨基-4-环丙氨基-6-甲硫基-s-三嗪169份，提升反应釜压力，使其达到2.79mpa，温度为269℃，聚合反应29小时；反应完成后将反应釜内压力降至0mpa，降温至49℃，出料，入压模机即可制得陶粒滤料4-1；

所述交联剂为4,5-二氟吲哚啉盐酸盐。

实施例3

按照以下步骤制造本发明所述陶粒滤料4-1，并按重量份数计：

第1步：在反应釜中加入电导率为3.29μs/cm的超纯水1449份，启动反应釜内搅拌器，转速为99rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至69℃；依次加入4-(三氟甲基)-6-(噻吩-2-基)-1h-吡咯并[2,3-b]吡啶-2-羧酸89份、4-氰基-5-[[5-氰基-2,6-二[(3-甲氧基丙基)氨基]-4-甲基-3-吡啶基]偶氮]-3-甲基-2-噻吩羧酸甲酯139份、5-[双(羧甲基)氨基]-2-羧基-4-氰基-3-噻吩乙酸二锶189份，搅拌至完全溶解，调节ph值为4.9，将搅拌器转速调至199rpm，温度为119℃，酯化反应24小时；

第2步：取2-[[4-[丁(2-氰基乙)氨基]苯基]偶氮基]-5-[(4-硝基苯)偶氮基]-3-氰基噻吩39份、乙酸-2-[[3-乙酰氨基-4-[(2-氯-4-硝基苯基)偶氮]苯基](2-氰乙基)氨基]乙酯89份进行粉碎，粉末粒径为959目；加入n-[5-[双[2-(2-丙烯氧基)乙基]氨基]-2-[(2-溴-4,6-二硝基苯基)偶氮]-4-甲氧基苯]乙酰胺59份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为49mm，采用剂量为6.9kgy、能量为9.9mev的α射线辐照119分钟，以及同等剂量的β射线辐照89分钟；

第3步：经第2步处理浓度为49ppm的混合粉末溶于2-氯-8-乙基-5,6,7,8-四氢-5-氧代吡啶并[2,3-d]嘧啶-6-羧酸乙酯79份中，加入反应釜，搅拌器转速为129rpm，温度为139℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到1.19mpa，保持此状态反应29小时；泄压并通入氡气，使反应釜内压力为1.49mpa，保温静置33小时；搅拌器转速提升至199rpm，同时反应釜泄压至0mpa；依次加入3-乙基-5-甲基-4-(2-氯苯基)-2-(2,2-二乙氧基-乙氧基甲基)-6-甲基-1,4-二氢-吡啶-3,5-二羧酸59份、1-乙基-1,2-二氢化-6-羟基-4-甲基-2-氧代-3-吡啶腈129份完全溶解后，加入交联剂139份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为6.9，保温静置39小时；

第4步：在搅拌器转速为179rpm时，依次加入5-[(4-氯-2-硝基苯基)偶氮]-1,2-二氢-6-羟基-1,4-二甲基-2-氧代-3-吡啶腈89份、6-[(3-氯苯基)氨基]-3-甲基-3h-奈并[1,2,3-de]喹啉-2,7-二酮69份、(s)-4-(三氟甲基)苯基丙氨酸叔丁酯119份和2-叔丁氨基-4-环丙氨基-6-甲硫基-s-三嗪149份，提升反应釜压力，使其达到2.29mpa，温度为229℃，聚合反应26小时；反应完成后将反应釜内压力降至0mpa，降温至39℃，出料，入压模机即可制得陶粒滤料4-1；所述交联剂为3-氨基-5-(4-氟苯基)异噁唑。

对照例为市售某品牌的陶粒滤料。

将实施例1～3制备获得的陶粒滤料4-1和对照例所述的陶粒滤料进行使用效果对比。对二者生物附着效率、生物氧化率、更换周期、耐腐蚀度进行统计，结果如表1所示。

从表1可见，本发明所述的陶粒滤料4-1，其生物附着效率、生物氧化率、更换周期、耐腐蚀度等指标均优于现有技术生产的产品。

此外，如图5所示，是本发明所述的陶粒滤料4-1材料耐氧化率随使用时间变化的统计。图中看出，实施例1～3所用陶粒滤料4-1，其材料耐氧化率随使用时间变化程度大幅优于现有产品。

表1实施例1～3和对照例所述的陶粒滤料性能测定

实施例4

结合图1至图4，本发明的陶粒滤料应用的塔式生物滤池包括旋转布水器1、安全扶梯2、溢流电磁阀3、塔体4、风机5、气体电磁阀6、疏水阀7、清水池8、固定托架9、控制系统10。所述塔体4呈圆柱形结构，其直径在2m～3m之间，塔体4材质为玻璃钢。所述塔体4侧面固定安装有安全扶梯2。所述旋转布水器1设置于塔体4上方，旋转布水器1与塔体4贯通连接。所述溢流电磁阀3贯通连接塔体4侧壁上方，溢流电磁阀3距塔体4上檐口20cm～30cm。所述风机5通过气体电磁阀6与塔体4侧壁底部贯通连接。所述疏水阀7位于塔体4底部，疏水阀7一端通过管路与塔体4贯通连接，疏水阀7另一端管路连接清水池8。所述固定托架9为不锈钢材质，固定托架9上端固定焊接在塔体4底部表面。所述控制系统10放置于塔体4一侧。所述气体电磁阀6端部设置有气体差压流量计，其中所述气体差压流量计通过导线与控制系统10控制连接。所述溢流电磁阀3、风机5、气体电磁阀6、疏水阀7分别通过导线与控制系统10控制连接。

所述溢流电磁阀3控制溢流管道的通断，当水位高于设定值时，溢流电磁阀3打开溢流管使得塔体内的污水适量为排出。

所述气体电磁阀6控制风机5所鼓的风进入反应塔体内供微生物反应。

所述疏水阀7控制过滤后的污水排出至清水池8中。

结合图2，旋转布水器1包括进水阀1-1，旋转水管1-2，喷水淋头1-3；其中，所述进水阀1-1与旋转水管1-2贯通连接；所述旋转水管1-2为圆环管，其外径在25cm～30cm之间；所述喷水淋头1-3均匀布置在旋转水管1-2底部，喷水淋头1-3数量不少于23个；所述进水阀1-1通过导线与控制系统10控制连接。污水和微生物在混合后进入布水器1中。旋转布水器旋转，使得液体分配均匀。

结合图3，所述塔体4包括底部加热板4-6、内反应室4-7、外反应室4-8、搅拌叶4-9、搅拌电机4-14、若干陶粒滤料4-1、若干生物膜反应柱4-2。外反应室4-8底部设置供过滤后污水排出的出水口，内反应室4-7设置于外反应室4-8内部，内反应室4-7和外反应室4-8之间通过设置于内反应室4-7上的溢流管4-15连通，内反应室4-7外壁上部设置供污水流入室内的进水管4-10，搅拌叶4-9设置于内反应室4-7内且通过设置于外反应室4-8外部的搅拌电机4-14驱动旋转，底部加热板4-6设置于内反应室4-7内底部，生物膜反应柱4-2竖直的设置于内反应室4-7底板上，陶粒滤料4-1分布于内反应室4-7内且每一陶粒滤料4-1至少与一根生物膜反应柱4-2接触。

本发明中，为了使得微生物反应时间足够长，设置两层塔体，两层塔体之间还设置集气室4-3。结合图3、4，具体地每层塔体包括底部加热板4-6、内反应室4-7、外反应室4-8、搅拌叶4-9、减速箱4-12、搅拌电机4-14、若干陶粒滤料4-1、若干生物膜反应柱4-2。外反应室4-8底部设置供过滤后污水排出的出水口，内反应室4-7设置于外反应室4-8内部，内反应室4-7和外反应室4-8之间通过设置于内反应室4-7上的溢流管4-15连通，内反应室4-7外壁上部设置供污水流入室内的进水管4-10，搅拌叶4-9设置4个且位于内反应室4-7内且通过设置于外反应室4-8外部的减速箱4-12与搅拌电机4-14连接，底部加热板4-6设置于内反应室4-7内底部，生物膜反应柱4-2竖直的设置于内反应室4-7底板上，陶粒滤料4-1分布于内反应室4-7内且每一陶粒滤料4-1至少与一根生物膜反应柱4-2接触。集气室4-3分别与上塔体外反应室出水口和下塔体的内反应室的进水管连接；所述溢流电磁阀3连接上塔体的外反应室上部。

集气室4-3由多孔材料组成。由于每种气体或液体分子的直径不同,其运动的自由程度不同，所以不同孔径的多孔材料对不同气体或液体的吸附能力就不同。可以利用这种性质制作出用于空气或水净化的高效气体或液体分离膜。本发明中的集气室4-3对气体具有吸附作用，而对于液体则具有渗透的作用，因此可以吸附一些对微生物反应不利的气体，例如n2、co2、氯气等。

本发明中，还设置一系列元器件用于监控塔体4的工作状态，例如水位检测器4-4、含氧量检测器4-5、电子流量计4-11、cod分析仪4-13。水位检测器4-4、含氧量检测器4-5、电子流量计4-11、cod分析仪4-13与控制系统10连接。如果只包含一个塔体，上述元器件的位置位于：水位检测器4-4设置于内反应室4-7侧壁上部，含氧量检测器4-5设置于内反应室4-7侧壁上，电子流量计4-11设置于进水管4-10处，cod分析仪4-13设置于溢流管4-15处。如果塔体4包括上下两层，则上述元器件的位置为：水位检测器4-4设置于上塔体内反应室侧壁上部，含氧量检测器4-5设置于下塔体内反应室侧壁上，电子流量计4-11设置于上塔体进水管4-10处，cod分析仪4-13设置于下塔体内溢流管处。

所述底部加热板4-6功率为3000～7000瓦，底部加热板4-6通过提高温度促进反应加速进行，底部加热板4-6仅作用于内反应柱4-7内溶液。

所述水位检测器4-4检测内反应室4-7的水位高度，防止由于水位过高对搅拌叶4-9的损坏。

所述含氧量检测器4-5检测反应室内氧气含量，若过低则提高风机的送风功率。

电子流量计4-11检测进水管4-10的污水流量，控制布水器1调整进水量。

cod分析仪4-13用于评价评价水体污染程度，当污染程度比较高的时候，通过控制温度、含氧量从而控制微生物反应速度。

本发明所述的一种用于处理城市污水的错流柱塔的工作过程是：

第1步，工作人员按下控制系统10的启动按钮，打开自旋转洒水装置1上的进水阀1-1，待处理污水以3m³/h～5m³/h的速率进入到自转圆盘1-2中，同时自旋转洒水装置1上的喷水淋头1-3将待处理污水均匀喷洒到塔体4中；

第2步，在待处理污水进入塔体4的过程中，设置于塔体4内壁上的水位检测器4-4对塔体4内的污水高度实时监测；当水位检测器4-4检测到塔体4内污水高度高于系统设定值a时，水位检测器4-4将反馈信号发送给控制系统10，控制系统10关闭进水阀1-1；

第3步，待处理污水在进入塔体4内后，经过塔体4内生物膜反应柱4-2上的微生物作用，对污水进行生物强化处理；

第4步，生物膜反应柱4-2上的微生物强化处理污水的过程中，控制系统10打开风机5和气体电磁阀6，氧气经输气管路进入到塔体4内；在风机5对塔体4内微生物曝气过程中，塔体4内壁上的含氧量检测器4-5实时监测塔体4内氧气浓度，当含氧量检测器4-5检测到塔体4内氧气浓度低于系统设定值m时，控制系统10控制风机5提高转速，同时增大气体电磁阀6开度；

第5步，待处理污水在塔体4内反应时间达到系统设定值t时，控制系统10打开疏水阀7，处理后的清水经输水管路输送到清水池8中。