申请日2014.10.17
公开(公告)日2015.01.07
IPC分类号C02F1/58; C02F1/28
摘要
本发明涉及基于介质吸附的污水除磷设备和方法，设备包括：罐体、空气压缩机、进水缓冲箱、布水盘、污泥收集罐、洗砂器和储药箱，在罐体内装有石英砂，在罐体内从上到下依次装有洗砂器和布水盘，在洗砂器上端的罐体上开有出水管，洗砂器由排泥堰将其分成沉淀池和漏砂管，在漏砂管内装有洗砂气提通管，洗砂气提通管的底端垂直插入到接近罐体的底部，在洗砂气提通管内装有与空气压缩机相连通的供气管，在沉淀池的底端通过排泥管与污泥收集罐相连，布水盘通过进水管分别与进水缓冲箱和储药箱相连;除磷方法包括：准备、清洗、石英砂改性和工作阶段，本发明操作方便，磷的去除效率高、除磷效果稳定、易于管理和控制，从而节约了人工和管理成本。
权利要求书
1.一种基于介质吸附的污水除磷设备，它包括：罐体(1)、空气压缩机(17)、进水 缓冲箱(4)、布水盘(7)、污泥收集罐(16)、洗砂器(13)和储药箱(8)，罐体(1) 的顶端装有顶盖(2)，在罐体(1)内装有石英砂(25)，其特征在于：在罐体(1)内从 上到下依次装有洗砂器(13)和布水盘(7)，在洗砂器(13)上端的罐体(1)上开有出 水管(11)，洗砂器(13)由排泥堰(14)将其分成沉淀池(27)和漏砂管(26)，在洗 砂器(13)顶部装有洗砂器盖(29)，在漏砂管(26)内装有洗砂气提通管(20)，洗砂 气提通管(20)的底端垂直插入到接近罐体(1)的底部，在洗砂气提通管(20)内装有 与空气压缩机(17)相连通的供气管(18)，沉淀池(27)的底端通过排泥管(15)与污 泥收集罐(16)相连，布水盘(7)通过进水管(6)分别与进水缓冲箱(4)和储药箱(8) 相连，在罐体(1)底部装有清空管(12)。
2.权利要求1所述的基于介质吸附的污水除磷设备，其特征在于：所述罐体(1) 的底端为倒锥形;洗砂气提通管(20)的底端为喇叭口形。
3.权利要求2所述的基于介质吸附的污水除磷设备，其特征在于：所述进水缓冲箱 (4)和储药箱(8)分别通过进水泵(5)和加药泵(9)与进水管(6)相连，在进水管 (6)上还装有进水取样阀(10)。
4.权利要求3所述的基于介质吸附的污水除磷设备，其特征在于：所述出水管(11) 上装有出水取样阀(24)和返水管(19)，在返水管(19)上装有返水阀(28)。
5.权利要求4所述的基于介质吸附的污水除磷设备，其特征在于：所述洗砂器(13) 通过平支撑架(23)被固定在罐体(1)内;洗砂气提通管(20)的底部通过斜支撑架(22) 被固定在罐体(1)内，所述罐体(1)通过支架(3)被支撑在水平面上。
6.权利要求5所述的基于介质吸附的污水除磷设备，其特征在于：所述清空管(12) 上装有排空阀(21)。
7.一种如权利要求6所述基于介质吸附的污水除磷设备的除磷方法，其特征在于：
(a)、准备;将粒径为0.5cm-1.5cm的石英砂(25)填充至罐体(1)内，石英砂(25)装 入的高度占罐体高度的2/3至3/4;
(b)、清洗;开启进水泵(5)，将进水缓冲箱(4)内装满自来水，自来水依次通过 进水管(6)和布水盘(7)流入罐体(1)，自来水逐渐填满罐体(1)后，从出水管(11) 排出罐体(1)，清洗掉附着在石英砂(25)表面和掺杂在石英砂(25)中的砂土和细微 固体颗粒，向罐体(1)中流入的自来水的量为罐体(1)体积的1倍至4倍，同时从出 水取样阀(24)取样，检测流出水中的总悬浮物，当流出水的总悬浮物TSS小于15mg/L 时，关闭进水泵(5)，停止清洗;
(c)、石英砂的改性：开启加药泵(9)，将储存在储药箱(8)内浓度为32%-35%的FeCl3溶液通过进水管(6)送入罐体(1)内，同时开启进水泵(5)，将进水缓冲箱(4)内的 自来水通过进水管(6)送入罐体(1)内，通过进水取样阀(10)对进入罐体(1)中的 水取样，使得进水流量中的Fe3+浓度保持在4mg/L-6mg/L，同时，开启空气压缩机(17)， 使进入罐体(1)中的空气流量为4L/min-6L/min，处理过的水从出水管(11)上的返水 管(19)全部返回至进水缓冲箱(4)中,罐体(1)内的石英砂(25)与进水中的Fe3+接 触后，在石英砂(25)表面形成铁氧化物涂层，成为铁氧化物改性石英砂，持续上述操 作48小时后，从出水取样阀(24)中检测出水中的Fe3+的浓度，当出水中的Fe3+的浓度 大于4mg/L时，关闭加药泵(9)、进水泵(5)和空气压缩机(17)，石英砂改性完成;
(d)、工作阶段：开启加药泵(9)，将储存在储药箱(8)内浓度为32%-35%的FeCl3溶液通过进水管(6)送入罐体(1)内，同时开启进水泵(5)，将进水缓冲箱(4)内的 污水通过进水管(6)送入罐体(1)内，从进水取样阀(10)中对进入罐体(1)中的污 水取样，使得进水流量中Fe3+的浓度保持在4mg/L-6mg/L，同时，开启空气压缩机(17)， 使进入罐体(1)中的空气流量为4L/min-6L/min，压缩空气通过供气管(18)输送至罐 体(1)的底部，压缩空气从供气管(18)排出后，将罐体(1)底部的石英砂(25)携 入洗砂气提通管(20)内并沿着洗砂气提通管(20)向上运动;表面附着了含磷污泥的 石英砂(25)在随压缩空气的气流向上运动的过程中相互碰撞摩擦，并在排出洗砂气提 通管(20)后，与洗砂器盖(29)碰撞摩擦，附着在石英砂(25)表面的含磷污泥在碰 撞摩擦中剥落，通过洗砂器(13)侧壁的排泥堰(14)流入沉淀池(27)，然后经过排泥 管(15)进入污泥收集罐(16)中;洗掉含磷污泥的石英砂(25)经过漏砂管(26)落 入罐体(1)中;处理过的污水通过出水管(11)排出，从出水取样阀(24)取样检测排 出水的磷含量，当排出水的磷含量小于0.5mg/L时，达到了排放标准，污水被排出罐体 (1);当排出水的磷含量大于0.5mg/L时，排出水通过返水管(19)全部返回至进水缓 冲箱(4)中，直到排出水的磷含量小于0.5mg/L时，污水被排出罐体(1)。
8.如权利要求7所述除磷方法，其特征在于：所述污水指经过市政污水处理设施处 理后，pH为6.0至8.0、总悬浮物小于15mg/L和总磷浓度大于0.5mg/L的污水。
9.如权利要求8所述除磷方法，其特征在于：在除磷设备需要维修时，关闭加药泵 (9)、进水泵(5)和空气压缩机(17)，然后开启排空阀(21)，罐体(1)内的石英砂 (25)和污水通过清空管(12)被排出罐体(1)。
说明书
基于介质吸附的污水除磷设备和方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种基于介质吸附的污水除磷设备和方法。
背景技术
随着经济发展和工业化发展，富含磷的污水产生量越来越多。磷是造成水体富营养 化的重要因素，富营养化会造成水体中藻类大量繁殖，增加水处理的难度和成本。因此 国家相关法规对污水处理后的氮磷等营养物质的含量要求越来越严格。废水除磷以及磷 的回收也日益成为污水处理研究的热点。
目前，污水除磷方法主要为物化除磷法和生物除磷技术。物化除磷法主要利用添加 化学絮凝剂沉淀、离子交换、结晶、吸附等物理化学反应，使废水中的磷转化为不溶性 的磷酸盐沉淀从而去除。生物除磷技术主要是利用聚磷菌的超量磷吸收现象，使废水中 磷贮存转化到微生物体内，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，操作简单，但是单独使用时，物化法除磷的应用上有困难，一般作为初 级处理或是深度处理。生物除磷方法的脱磷效果取决于剩余污泥排放量，同时进水中磷 和其他营养元素的含量和比例适宜才能保证微生物的处理效果，而且受季节温度等外界 环境影响。近年来，针对物化除磷和生物除磷技术的研究和应用不断深入。
其中，通过对物化除磷的介质滤料进行改性，提高介质的载污能力，从而提高磷的 去除效率也是近年来的一个研究方向。有研究报道，采用碱性沉积法利用金属氧化物或 者金属氢氧化物对石英砂表面进行改性，改性后石英砂比表面积增加，表面电位和吸附 功能团数量有所改变，从而可以提高石英砂介质滤料对水中重金属、微生物、天然有机 物的去除效率。王俊岭等研究报道了利用铁盐溶液浸泡和反复高温加热的方式对石英砂 进行改性处理后，改性石英砂对污水中微量磷的去除效率显著提高。
但是高温加热法改性和碱性沉积法改性石英砂吸附磷较牢固，不易脱落，表面含磷 污泥的脱除和改性石英砂循环再利用较为困难，不适宜工业化生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于介质吸附的污水除磷设备和方法，该方法以化学除磷 为基础，以石英砂为介质滤料，通过化学反应、滤料吸附、气提脱落，分离去除污水中 的磷，在高效去除生活污水中磷含量的同时，作为吸附介质滤料的石英砂可以方便地实 现改性和反复循环使用，便于管理和操作，除磷高效快捷。在生产过程中对石英砂改性 的同时，实现污水中磷元素的吸附和脱除。
为了完成本发明的目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的.一种基于介质吸附的污水除磷设备，它包括：罐体、空气压缩机、进水缓 冲箱、布水盘、污泥收集罐、洗砂器和储药箱，罐体的顶端装有顶盖，在罐体内装有石 英砂，其中：在罐体内从上到下依次装有洗砂器和布水盘，在洗砂器上端的罐体上开有 出水管，洗砂器由排泥堰将其分成沉淀池和漏砂管，在洗砂器顶部装有洗砂器盖，在漏 砂管内装有洗砂气提通管，洗砂气提通管的底端垂直插入到接近罐体的底部，在洗砂气 提通管内装有与空气压缩机相连通的供气管，沉淀池的底端通过排泥管与污泥收集罐相 连，布水盘通过进水管分别与进水缓冲箱和储药箱相连，在罐体底部装有清空管。
本发明的.一种基于介质吸附的污水除磷设备，其中：所述罐体的底端为倒锥形;洗 砂气提通管的底端为喇叭口形。
本发明的.一种基于介质吸附的污水除磷设备，其中：所述进水缓冲箱和储药箱分别 通过进水泵和加药泵与进水管相连，在进水管上还装有进水取样阀。
本发明的.一种基于介质吸附的污水除磷设备，其中：所述出水管上装有出水取样阀 和返水管，在返水管上装有返水阀。
本发明的.一种基于介质吸附的污水除磷设备，其中：所述洗砂器通过平支撑架被固 定在罐体内;洗砂气提通管的底部通过斜支撑架被固定在罐体内，所述罐体通过支架被 支撑在水平面上。
本发明的.一种基于介质吸附的污水除磷设备，其中：所述清空管上装有排空阀。
本发明的.一种基于介质吸附的污水除磷设备的除磷方法，其中：
(a)、准备;将粒径为0.5cm-1.5cm的石英砂填充至罐体内，石英砂装入的高度占 罐体高度的2/3至3/4;
(b)、清洗;开启进水泵，将进水缓冲箱内装满自来水，自来水依次通过进水管和 布水盘流入罐体，自来水逐渐填满罐体后，从出水管排出罐体，清洗掉附着在石英砂表 面和掺杂在石英砂中的砂土和细微固体颗粒，向罐体中流入的自来水的量为罐体体积的1 倍至4倍，同时从出水取样阀检测流出水中的总悬浮物，当流出水的总悬浮物TSS小于 15mg/L时，关闭进水泵，停止清洗;
(c)、石英砂的改性：开启加药泵，将储存在储药箱内浓度为32%-35%的FeCl3溶液 通过进水管送入罐体内，同时开启进水泵，将进水缓冲箱内的自来水通过进水管送入罐 体内，从进水取样阀中对进入罐体中的水取样，使得进水流量中Fe3+的浓度保持在 4mg/L-6mg/L，同时，开启空气压缩机使进入罐体中的空气流量为4L/min-6L/min，处理 过的水从出水管上的返水管全部返回至进水缓冲箱中,罐体内的石英砂与进水中的Fe3+接触后，在石英砂表面形成铁氧化物涂层，成为铁氧化物改性石英砂，持续上述操作48 小时后，从出水取样阀中检测出水中的Fe3+的浓度，当出水中的Fe3+的浓度大于4mg/L 时，关闭加药泵、进水泵和空气压缩机，石英砂改性完成;
(d)、工作阶段：开启加药泵，将储存在储药箱内浓度为32%-35%的FeCl3溶液通过 进水管送入罐体内，同时开启进水泵，将进水缓冲箱内的污水通过进水管送入罐体内， 从进水取样阀中对进入罐体中的污水取样，使得进水流量中Fe3+的浓度保持在 4mg/L-6mg/L，同时，开启空气压缩机，使进入罐体中的空气流量为4L/min-6L/min，压 缩空气通过供气管输送至罐体的底部，压缩空气从供气管排出后，将罐体底部的石英砂 携入洗砂气提通管内并沿着洗砂气提通管向上运动;表面附着了含磷污泥的石英砂在随 压缩空气的气流向上运动的过程中相互碰撞摩擦，并在排出洗砂气提通管后，与洗砂器 盖碰撞摩擦，附着在石英砂表面的含磷污泥在碰撞摩擦中剥落，通过洗砂器侧壁的排泥 堰流入沉淀池，然后经过排泥管进入污泥收集罐中;洗掉含磷污泥的石英砂经过漏砂管 落入罐体中;处理过的污水通过出水管排出，从出水取样阀取样，检测排出水的磷含量， 当排出水的磷含量小于0.5mg/L时，达到了排放标准，污水被排出罐体;当排出水的磷 含量大于0.5mg/L时，排出水通过返水管全部返回至进水缓冲箱中，直到排出水的磷含 量小于0.5mg/L时，污水被排出罐体。
本发明的.一种基于介质吸附的污水除磷设备的除磷方法，其中：所述污水指经过市 政污水处理设施处理后，pH为6.0至8.0、总悬浮物小于15mg/L和总磷浓度大于0.5mg/L 的污水。
本发明的.一种基于介质吸附的污水除磷设备的除磷方法，其中：在除磷设备需要维 修时，关闭加药泵、进水泵和空气压缩机，然后开启排空阀，罐体内的石英砂和污水通 过清空管被排出罐体。
本发明的有益效果如下：
1.在生产过程中对石英砂改性的同时，实现污水中磷元素的吸附和脱除。操作方便， 易于管理和控制，从而节约了人工和管理成本。
2.使用铁氧化物改性石英砂除磷，污水中磷含量的去除效率高，同时不受污水中的 营养元素含量、比例以及季节温度等外界环境的影响，除磷效果稳定。