申請日2014.10.17
公開(公告)日2015.01.07
IPC分類號C02F1/58; C02F1/28
摘要
本發明涉及基于介質吸附的污水除磷設備和方法，設備包括：罐體、空氣壓縮機、進水緩沖箱、布水盤、污泥收集罐、洗砂器和儲藥箱，在罐體內裝有石英砂，在罐體內從上到下依次裝有洗砂器和布水盤，在洗砂器上端的罐體上開有出水管，洗砂器由排泥堰將其分成沉淀池和漏砂管，在漏砂管內裝有洗砂氣提通管，洗砂氣提通管的底端垂直插入到接近罐體的底部，在洗砂氣提通管內裝有與空氣壓縮機相連通的供氣管，在沉淀池的底端通過排泥管與污泥收集罐相連，布水盤通過進水管分別與進水緩沖箱和儲藥箱相連;除磷方法包括：準備、清洗、石英砂改性和工作階段，本發明操作方便，磷的去除效率高、除磷效果穩定、易于管理和控制，從而節約了人工和管理成本。
權利要求書
1.一種基于介質吸附的污水除磷設備，它包括：罐體(1)、空氣壓縮機(17)、進水 緩沖箱(4)、布水盤(7)、污泥收集罐(16)、洗砂器(13)和儲藥箱(8)，罐體(1) 的頂端裝有頂蓋(2)，在罐體(1)內裝有石英砂(25)，其特征在于：在罐體(1)內從 上到下依次裝有洗砂器(13)和布水盤(7)，在洗砂器(13)上端的罐體(1)上開有出 水管(11)，洗砂器(13)由排泥堰(14)將其分成沉淀池(27)和漏砂管(26)，在洗 砂器(13)頂部裝有洗砂器蓋(29)，在漏砂管(26)內裝有洗砂氣提通管(20)，洗砂 氣提通管(20)的底端垂直插入到接近罐體(1)的底部，在洗砂氣提通管(20)內裝有 與空氣壓縮機(17)相連通的供氣管(18)，沉淀池(27)的底端通過排泥管(15)與污 泥收集罐(16)相連，布水盤(7)通過進水管(6)分別與進水緩沖箱(4)和儲藥箱(8) 相連，在罐體(1)底部裝有清空管(12)。
2.權利要求1所述的基于介質吸附的污水除磷設備，其特征在于：所述罐體(1) 的底端為倒錐形;洗砂氣提通管(20)的底端為喇叭口形。
3.權利要求2所述的基于介質吸附的污水除磷設備，其特征在于：所述進水緩沖箱 (4)和儲藥箱(8)分別通過進水泵(5)和加藥泵(9)與進水管(6)相連，在進水管 (6)上還裝有進水取樣閥(10)。
4.權利要求3所述的基于介質吸附的污水除磷設備，其特征在于：所述出水管(11) 上裝有出水取樣閥(24)和返水管(19)，在返水管(19)上裝有返水閥(28)。
5.權利要求4所述的基于介質吸附的污水除磷設備，其特征在于：所述洗砂器(13) 通過平支撐架(23)被固定在罐體(1)內;洗砂氣提通管(20)的底部通過斜支撐架(22) 被固定在罐體(1)內，所述罐體(1)通過支架(3)被支撐在水平面上。
6.權利要求5所述的基于介質吸附的污水除磷設備，其特征在于：所述清空管(12) 上裝有排空閥(21)。
7.一種如權利要求6所述基于介質吸附的污水除磷設備的除磷方法，其特征在于：
(a)、準備;將粒徑為0.5cm-1.5cm的石英砂(25)填充至罐體(1)內，石英砂(25)裝 入的高度占罐體高度的2/3至3/4;
(b)、清洗;開啟進水泵(5)，將進水緩沖箱(4)內裝滿自來水，自來水依次通過 進水管(6)和布水盤(7)流入罐體(1)，自來水逐漸填滿罐體(1)后，從出水管(11) 排出罐體(1)，清洗掉附著在石英砂(25)表面和摻雜在石英砂(25)中的砂土和細微 固體顆粒，向罐體(1)中流入的自來水的量為罐體(1)體積的1倍至4倍，同時從出 水取樣閥(24)取樣，檢測流出水中的總懸浮物，當流出水的總懸浮物TSS小于15mg/L 時，關閉進水泵(5)，停止清洗;
(c)、石英砂的改性：開啟加藥泵(9)，將儲存在儲藥箱(8)內濃度為32%-35%的FeCl3溶液通過進水管(6)送入罐體(1)內，同時開啟進水泵(5)，將進水緩沖箱(4)內的 自來水通過進水管(6)送入罐體(1)內，通過進水取樣閥(10)對進入罐體(1)中的 水取樣，使得進水流量中的Fe3+濃度保持在4mg/L-6mg/L，同時，開啟空氣壓縮機(17)， 使進入罐體(1)中的空氣流量為4L/min-6L/min，處理過的水從出水管(11)上的返水 管(19)全部返回至進水緩沖箱(4)中,罐體(1)內的石英砂(25)與進水中的Fe3+接 觸后，在石英砂(25)表面形成鐵氧化物涂層，成為鐵氧化物改性石英砂，持續上述操 作48小時后，從出水取樣閥(24)中檢測出水中的Fe3+的濃度，當出水中的Fe3+的濃度 大于4mg/L時，關閉加藥泵(9)、進水泵(5)和空氣壓縮機(17)，石英砂改性完成;
(d)、工作階段：開啟加藥泵(9)，將儲存在儲藥箱(8)內濃度為32%-35%的FeCl3溶液通過進水管(6)送入罐體(1)內，同時開啟進水泵(5)，將進水緩沖箱(4)內的 污水通過進水管(6)送入罐體(1)內，從進水取樣閥(10)中對進入罐體(1)中的污 水取樣，使得進水流量中Fe3+的濃度保持在4mg/L-6mg/L，同時，開啟空氣壓縮機(17)， 使進入罐體(1)中的空氣流量為4L/min-6L/min，壓縮空氣通過供氣管(18)輸送至罐 體(1)的底部，壓縮空氣從供氣管(18)排出后，將罐體(1)底部的石英砂(25)攜 入洗砂氣提通管(20)內并沿著洗砂氣提通管(20)向上運動;表面附著了含磷污泥的 石英砂(25)在隨壓縮空氣的氣流向上運動的過程中相互碰撞摩擦，并在排出洗砂氣提 通管(20)后，與洗砂器蓋(29)碰撞摩擦，附著在石英砂(25)表面的含磷污泥在碰 撞摩擦中剝落，通過洗砂器(13)側壁的排泥堰(14)流入沉淀池(27)，然后經過排泥 管(15)進入污泥收集罐(16)中;洗掉含磷污泥的石英砂(25)經過漏砂管(26)落 入罐體(1)中;處理過的污水通過出水管(11)排出，從出水取樣閥(24)取樣檢測排 出水的磷含量，當排出水的磷含量小于0.5mg/L時，達到了排放標準，污水被排出罐體 (1);當排出水的磷含量大于0.5mg/L時，排出水通過返水管(19)全部返回至進水緩 沖箱(4)中，直到排出水的磷含量小于0.5mg/L時，污水被排出罐體(1)。
8.如權利要求7所述除磷方法，其特征在于：所述污水指經過市政污水處理設施處 理后，pH為6.0至8.0、總懸浮物小于15mg/L和總磷濃度大于0.5mg/L的污水。
9.如權利要求8所述除磷方法，其特征在于：在除磷設備需要維修時，關閉加藥泵 (9)、進水泵(5)和空氣壓縮機(17)，然后開啟排空閥(21)，罐體(1)內的石英砂 (25)和污水通過清空管(12)被排出罐體(1)。
說明書
基于介質吸附的污水除磷設備和方法
技術領域
本發明涉及污水處理技術領域，特別涉及一種基于介質吸附的污水除磷設備和方法。
背景技術
隨著經濟發展和工業化發展，富含磷的污水產生量越來越多。磷是造成水體富營養 化的重要因素，富營養化會造成水體中藻類大量繁殖，增加水處理的難度和成本。因此 國家相關法規對污水處理后的氮磷等營養物質的含量要求越來越嚴格。廢水除磷以及磷 的回收也日益成為污水處理研究的熱點。
目前，污水除磷方法主要為物化除磷法和生物除磷技術。物化除磷法主要利用添加 化學絮凝劑沉淀、離子交換、結晶、吸附等物理化學反應，使廢水中的磷轉化為不溶性 的磷酸鹽沉淀從而去除。生物除磷技術主要是利用聚磷菌的超量磷吸收現象，使廢水中 磷貯存轉化到微生物體內，再以剩余污泥的形式排放，完成污水中磷的去除。物化除磷 方法易于控制，操作簡單，但是單獨使用時，物化法除磷的應用上有困難，一般作為初 級處理或是深度處理。生物除磷方法的脫磷效果取決于剩余污泥排放量，同時進水中磷 和其他營養元素的含量和比例適宜才能保證微生物的處理效果，而且受季節溫度等外界 環境影響。近年來，針對物化除磷和生物除磷技術的研究和應用不斷深入。
其中，通過對物化除磷的介質濾料進行改性，提高介質的載污能力，從而提高磷的 去除效率也是近年來的一個研究方向。有研究報道，采用堿性沉積法利用金屬氧化物或 者金屬氫氧化物對石英砂表面進行改性，改性后石英砂比表面積增加，表面電位和吸附 功能團數量有所改變，從而可以提高石英砂介質濾料對水中重金屬、微生物、天然有機 物的去除效率。王俊嶺等研究報道了利用鐵鹽溶液浸泡和反復高溫加熱的方式對石英砂 進行改性處理后，改性石英砂對污水中微量磷的去除效率顯著提高。
但是高溫加熱法改性和堿性沉積法改性石英砂吸附磷較牢固，不易脫落，表面含磷 污泥的脫除和改性石英砂循環再利用較為困難，不適宜工業化生產。
發明內容
本發明的目的是提供一種基于介質吸附的污水除磷設備和方法，該方法以化學除磷 為基礎，以石英砂為介質濾料，通過化學反應、濾料吸附、氣提脫落，分離去除污水中 的磷，在高效去除生活污水中磷含量的同時，作為吸附介質濾料的石英砂可以方便地實 現改性和反復循環使用，便于管理和操作，除磷高效快捷。在生產過程中對石英砂改性 的同時，實現污水中磷元素的吸附和脫除。
為了完成本發明的目的，本發明采用以下技術方案：
本發明的.一種基于介質吸附的污水除磷設備，它包括：罐體、空氣壓縮機、進水緩 沖箱、布水盤、污泥收集罐、洗砂器和儲藥箱，罐體的頂端裝有頂蓋，在罐體內裝有石 英砂，其中：在罐體內從上到下依次裝有洗砂器和布水盤，在洗砂器上端的罐體上開有 出水管，洗砂器由排泥堰將其分成沉淀池和漏砂管，在洗砂器頂部裝有洗砂器蓋，在漏 砂管內裝有洗砂氣提通管，洗砂氣提通管的底端垂直插入到接近罐體的底部，在洗砂氣 提通管內裝有與空氣壓縮機相連通的供氣管，沉淀池的底端通過排泥管與污泥收集罐相 連，布水盤通過進水管分別與進水緩沖箱和儲藥箱相連，在罐體底部裝有清空管。
本發明的.一種基于介質吸附的污水除磷設備，其中：所述罐體的底端為倒錐形;洗 砂氣提通管的底端為喇叭口形。
本發明的.一種基于介質吸附的污水除磷設備，其中：所述進水緩沖箱和儲藥箱分別 通過進水泵和加藥泵與進水管相連，在進水管上還裝有進水取樣閥。
本發明的.一種基于介質吸附的污水除磷設備，其中：所述出水管上裝有出水取樣閥 和返水管，在返水管上裝有返水閥。
本發明的.一種基于介質吸附的污水除磷設備，其中：所述洗砂器通過平支撐架被固 定在罐體內;洗砂氣提通管的底部通過斜支撐架被固定在罐體內，所述罐體通過支架被 支撐在水平面上。
本發明的.一種基于介質吸附的污水除磷設備，其中：所述清空管上裝有排空閥。
本發明的.一種基于介質吸附的污水除磷設備的除磷方法，其中：
(a)、準備;將粒徑為0.5cm-1.5cm的石英砂填充至罐體內，石英砂裝入的高度占 罐體高度的2/3至3/4;
(b)、清洗;開啟進水泵，將進水緩沖箱內裝滿自來水，自來水依次通過進水管和 布水盤流入罐體，自來水逐漸填滿罐體后，從出水管排出罐體，清洗掉附著在石英砂表 面和摻雜在石英砂中的砂土和細微固體顆粒，向罐體中流入的自來水的量為罐體體積的1 倍至4倍，同時從出水取樣閥檢測流出水中的總懸浮物，當流出水的總懸浮物TSS小于 15mg/L時，關閉進水泵，停止清洗;
(c)、石英砂的改性：開啟加藥泵，將儲存在儲藥箱內濃度為32%-35%的FeCl3溶液 通過進水管送入罐體內，同時開啟進水泵，將進水緩沖箱內的自來水通過進水管送入罐 體內，從進水取樣閥中對進入罐體中的水取樣，使得進水流量中Fe3+的濃度保持在 4mg/L-6mg/L，同時，開啟空氣壓縮機使進入罐體中的空氣流量為4L/min-6L/min，處理 過的水從出水管上的返水管全部返回至進水緩沖箱中,罐體內的石英砂與進水中的Fe3+接觸后，在石英砂表面形成鐵氧化物涂層，成為鐵氧化物改性石英砂，持續上述操作48 小時后，從出水取樣閥中檢測出水中的Fe3+的濃度，當出水中的Fe3+的濃度大于4mg/L 時，關閉加藥泵、進水泵和空氣壓縮機，石英砂改性完成;
(d)、工作階段：開啟加藥泵，將儲存在儲藥箱內濃度為32%-35%的FeCl3溶液通過 進水管送入罐體內，同時開啟進水泵，將進水緩沖箱內的污水通過進水管送入罐體內， 從進水取樣閥中對進入罐體中的污水取樣，使得進水流量中Fe3+的濃度保持在 4mg/L-6mg/L，同時，開啟空氣壓縮機，使進入罐體中的空氣流量為4L/min-6L/min，壓 縮空氣通過供氣管輸送至罐體的底部，壓縮空氣從供氣管排出后，將罐體底部的石英砂 攜入洗砂氣提通管內并沿著洗砂氣提通管向上運動;表面附著了含磷污泥的石英砂在隨 壓縮空氣的氣流向上運動的過程中相互碰撞摩擦，并在排出洗砂氣提通管后，與洗砂器 蓋碰撞摩擦，附著在石英砂表面的含磷污泥在碰撞摩擦中剝落，通過洗砂器側壁的排泥 堰流入沉淀池，然后經過排泥管進入污泥收集罐中;洗掉含磷污泥的石英砂經過漏砂管 落入罐體中;處理過的污水通過出水管排出，從出水取樣閥取樣，檢測排出水的磷含量， 當排出水的磷含量小于0.5mg/L時，達到了排放標準，污水被排出罐體;當排出水的磷 含量大于0.5mg/L時，排出水通過返水管全部返回至進水緩沖箱中，直到排出水的磷含 量小于0.5mg/L時，污水被排出罐體。
本發明的.一種基于介質吸附的污水除磷設備的除磷方法，其中：所述污水指經過市 政污水處理設施處理后，pH為6.0至8.0、總懸浮物小于15mg/L和總磷濃度大于0.5mg/L 的污水。
本發明的.一種基于介質吸附的污水除磷設備的除磷方法，其中：在除磷設備需要維 修時，關閉加藥泵、進水泵和空氣壓縮機，然后開啟排空閥，罐體內的石英砂和污水通 過清空管被排出罐體。
本發明的有益效果如下：
1.在生產過程中對石英砂改性的同時，實現污水中磷元素的吸附和脫除。操作方便， 易于管理和控制，從而節約了人工和管理成本。
2.使用鐵氧化物改性石英砂除磷，污水中磷含量的去除效率高，同時不受污水中的 營養元素含量、比例以及季節溫度等外界環境的影響，除磷效果穩定。
