申请日2021.08.12
公开日期2021.11.12
IPC分类C02F101/10;C02F9/04
摘要
本发明公开了一种梯度式污水脱磷处理装置及其方法，属于污水处理的技术领域。包括：腔体，其顶部设置有出气口，底部分别设置有鼓气口、进水口和排水口；在腔体的内部从下至上依次设置有鼓泡区、第一填料区、第二填料区和第三填料区；其中，还包括：鼓泡组件，设于所述鼓泡区；所述鼓泡组件与所述进水口相连通；第一填料、第二填料和第三填料，分别设于所述第一填料区、第二填料区和第三填料区。本发明根据第二填料区吸附磷的饱和度呈现不同的状态；如果第二填料区的吸附剂一直处于活动的状态则说明污水中的磷尚未吸附完全，如果第二填料区的吸附剂在某段时间或者未来的时间内长期处于同一种状态则说明在该溶剂的污水已经除磷结束。
权利要求
1.一种梯度式污水脱磷处理装置，其特征在于，包括：
腔体，其顶部设置有出气口，底部分别设置有鼓气口、进水口和排水口；在腔体的内部从下至上依次设置有鼓泡区、第一填料区、第二填料区和第三填料区；
其中，还包括：鼓泡组件，设于所述鼓泡区；所述鼓泡组件与所述进水口相连通；
第一填料、第二填料和第三填料，分别设于所述第一填料区、第二填料区和第三填料区；使用时，待处理污水由进水口进入到鼓泡区内的鼓泡组件，鼓泡组件将污水以泡泡的形式向腔体的内部吐出，随着污水的注入，腔体内的污水的高度逐渐增高，待处理的污水依次漫过第一填料区、第二填料区和第三填料区，待第二填料区内吸附饱和后，从出水口排出。
2.根据权利要求1所述的一种梯度式污水脱磷处理装置，其特征在于，
所述鼓泡组件包括：
进水管道，连接于所述进水口；
若干组鼓泡管，沿径向连接于所述进水管道的外壁并与所述进水管道相通；所述鼓泡管远离进水管道的一端具有同时用于过筛和鼓泡的承接部。
3.根据权利要求2所述的一种梯度式污水脱磷处理装置，其特征在于，
所述承接部包括：承接体，连接于所述进水管道；所述承接体呈半球体；
若干个镂空区，非对称的分布于所述承接体上；所述镂空区由多个沿承接体厚度方向开设的槽体拼接而成；
其中，所述槽体为六面柱体，定义每个槽体均有一个中心线，每个槽体的每个面至中心线之间的距离相等且为L，则L从承接体的外壁至内壁呈依次变小的趋势。
4.根据权利要求3所述的一种梯度式污水脱磷处理装置，其特征在于，
相邻槽体之间连接处的内壁向外壁所在的方向开设有预定形状的第一连通槽，所述第一连通槽被设置为使相邻槽体在内壁处实现连通。
5.根据权利要求3所述的一种梯度式污水脱磷处理装置，其特征在于，
相邻槽体之间连接处的外壁向内壁所在的方向开设有预定形状的第二连通槽，所述第二连通槽被设置为使相邻槽体在外壁处实现连通。
6.根据权利要求1所述的一种梯度式污水脱磷处理装置，其特征在于，
第一填料区由至少一层第一球体的聚集层组成，每组第一球体的聚集层由钢筋连接而成，并通过钢筋定位在腔体的内壁处；
则第三填料区由至少一层第三球体的聚集层组成，每组第三球体的聚集层由钢筋连接而成，并通过钢筋定位在腔体的内壁处；
第二填料区则位于第一填料区与第三填料区之间，第二填料区部分填充有可自由活动的若干个第二球体。
7.根据权利要求6所述的一种梯度式污水脱磷处理装置，其特征在于，
第一球体、第二球体和第三球体的半径分别为R1、R2和R3，且满足以下关系：R1＞R2＞R3。
8.根据权利要求6所述的一种梯度式污水脱磷处理装置，其特征在于，
第一球体、第二球体和第三球体的密度分别为ρ1、ρ2和ρ3，且污水的密度为ρ，则ρ2＜ρ1＜ρ＜ρ3。
9.根据权利要求6所述的一种梯度式污水脱磷处理装置，其特征在于，
所述第一球体为悬浮球，第三球体为沉降球；第二球体由粉煤灰、石膏、磷石膏、水泥、铝粉和水制备而成；
每个第二球体在与污水初接触时，由于第二球体的密度小于污水的密度，故第二球体漂浮在污水的表面，第二球体在漂浮的同时与污水中的磷发生发应并在第二球体的表面或部分内里生成沉淀，第二球体的直径变大且密度变大，最后沉淀于第二填料区的底部，该第二球体吸附饱和。
10.一种使用如权利要求1至9中任意一项所述的梯度式污水脱磷处理装置的脱磷方法，其特征在于，包括：
于腔体的底部按要求安装好第一填料，然后铺设第二填料，最后安装第三填料；
由进水口处向进水管道中注入待处理的污水，待处理的污水在水压的作用下由鼓泡管的承接部以泡泡的形式进入到腔体内；
腔体内部待处理的污水逐渐增多，并在鼓泡管的作用下产生一定的水流，因此穿过第一填料区、第二填料区直至达到第三填料区后；停止注入污水，关闭进水口，于鼓气口中持续的吹出空气，并在承接部以泡泡的形式进入到正在处理的污水内，气体依次穿过第一填料区、第二填料区、第三填料区及污水并从出气口排出；
此时，第一填料区内的第一球体在水流和浮力的作用下，以波浪的形式向上推动正在处理的污水，位于第二填料区内的第二球体在正在处理的污水的推动下于第二填料区内上下浮动，且在上下浮动的过程中自行滚动，于正在处理的污水大面积的接触使污水中的磷发生发应并在第二球体的表面或部分内里生成沉淀，第二球体的直径变大且密度变大，最后沉淀于第二填料区的底部；
直至第二球体中的部分球体不再沉淀，除磷结束；关闭鼓气口，打开排水口排水；取出第一球体、第二球体和第三球体进行后期处理。
说明书
一种梯度式污水脱磷处理装置及其方法
技术领域
本发明属于污水处理的技术领域，特别是涉及一种梯度式污水脱磷处理装置及其方法。
背景技术
随着城市化进程的加快和人民生活水平的日益提高，城市污水排放量也在迅速增加，大量未经处理的污水任意排放，造成地表水体的污染日益严重。城市污水是城市水环境污染的主要来源之一，城市污水的处理与资源化使用迫在眉睫。水体中存在过量的磷是导致水体富营养化现象发生的重要原因之一，其输 入源主要有市政污水、工业废水以及农业区域地表径流等。
有效去除水体中过量的磷成分是缓解水体富营养化的首选措施。传统的除磷方法主要有生物法和化学沉淀法。生物法除磷的效果很容易受到环境的影响；化学沉淀法除磷的过程中需投加大量药剂，且无法判断何时磷是否被去除干净。
发明内容
本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供一种梯度式污水脱磷处理装置及其方法。
本发明采用以下技术方案：一种梯度式污水脱磷处理装置，包括：
腔体，其顶部设置有出气口，底部分别设置有鼓气口、进水口和排水口；在腔体的内部从下至上依次设置有鼓泡区、第一填料区、第二填料区和第三填料区；
其中，还包括：鼓泡组件，设于所述鼓泡区；所述鼓泡组件与所述进水口相连通；
第一填料、第二填料和第三填料，分别设于所述第一填料区、第二填料区和第三填料区；使用时，待处理污水由进水口进入到鼓泡区内的鼓泡组件，鼓泡组件将污水以泡泡的形式向腔体的内部吐出，随着污水的注入，腔体内的污水的高度逐渐增高，待处理的污水依次漫过第一填料区、第二填料区和第三填料区，待第二填料区内吸附饱和后，从出水口排出。
在进一步的实施例中，所述鼓泡组件包括：
进水管道，连接于所述进水口；
若干组鼓泡管，沿径向连接于所述进水管道的外壁并与所述进水管道相通；所述鼓泡管远离进水管道的一端具有同时用于过筛和鼓泡的承接部。
通过采用上述技术方案，设置了若干个承接部首先是为了对污水起到一定的分流作用，增加污水或者后期空气的导入量和速度；其次导入部不同于内径较大的进水口，对污水里面的污泥起到一定的揉碎的效果。
在进一步的实施例中，所述承接部包括：承接体，连接于所述进水管道；所述承接体呈半球体；
若干个镂空区，非对称的分布于所述承接体上；所述镂空区由多个沿承接体厚度方向开设的槽体拼接而成；
其中，所述槽体为六面柱体，定义每个槽体均有一个中心线，每个槽体的每个面至中心线之间的距离相等且为L，则L从承接体的外壁至内壁呈依次变小的趋势。
通过采用上述技术方案，镂空区为内部具有一定倾斜度的槽体，且是内部的槽口较小，外部的槽口较大；是为了不影响正常的污水的排出，但是又对污水中的污泥起到了一定的搅碎或者打碎的效果。
在进一步的实施例中，相邻槽体之间连接处的内壁向外壁所在的方向开设有预定形状的第一连通槽，所述第一连通槽被设置为使相邻槽体在内壁处实现连通。
通过采用上述技术方案，此处的第一连通槽起到切割污泥的效果，在水流的作用下，有着一定的破损力。
在进一步的实施例中，相邻槽体之间连接处的外壁向内壁所在的方向开设有预定形状的第二连通槽，所述第二连通槽被设置为使相邻槽体在外壁处实现连通。
通过采用上述技术方案，第二连通槽则是为了增加从承接部至腔体内过渡的水流相互之间的干涉力度，便于鼓出水泡或者气泡，使在吸附时让填料起到翻滚的效果。
在进一步的实施例中，第一填料区由至少一层第一球体的聚集层组成，每组第一球体的聚集层由钢筋连接而成，并通过钢筋定位在腔体的内壁处；
则第三填料区由至少一层第三球体的聚集层组成，每组第三球体的聚集层由钢筋连接而成，并通过钢筋定位在腔体的内壁处；
第二填料区则位于第一填料区与第三填料区之间，第二填料区部分填充有可自由活动的若干个第二球体。
通过采用上述技术方案，第一填料区内的第一球体和第三填料区内的第三球体其作用：基本的吸附除磷，此外，还是为了让第二填料区的第二球体不产生跑偏，限定第二球体；
第二球体是活动的，根据单个球体的吸附饱和度呈现不同的状态：当第二球体处于漂浮或者悬浮状态时，说明该第二球体尚未吸附饱和，仍可继续吸附；反之，若当前的第二球体处于沉降状态，说明该第二球体吸附饱和。
在进一步的实施例中，第一球体、第二球体和第三球体的半径分别为R1、R2和R3，且满足以下关系：R1＞R2＞R3。
通过采用上述技术方案，第一球体的半径最大，即第一球体相互之间的空隙也较大，不影响污水的注入和上升。
在进一步的实施例中，第一球体、第二球体和第三球体的密度分别为ρ1、ρ2和ρ3，且污水的密度为ρ，则ρ2＜ρ1＜ρ＜ρ3。
通过采用上述技术方案，即第一球体期初时处于漂浮的状态，并在水泡或者气泡的作用下，将在其所能达到的高度范围内不断的浮动，进一步增加水的流动性，水流会直接迫使位于第二填料区内的第二球体在污水中翻滚与污水更好的接触。且第三球体的密度大于污水的密度是为了使第三球体对第二球体由一定的下压作用，帮助第二球体与污水进行有效接触。
在进一步的实施例中，所述第一球体为悬浮球，第三球体为沉降球；第二球体由粉煤灰、石膏、磷石膏、水泥、铝粉和水制备而成；
每个第二球体在与污水初接触时，由于第二球体的密度小于污水的密度，故第二球体漂浮在污水的表面，第二球体在漂浮的同时与污水中的磷发生发应并在第二球体的表面或部分内里生成沉淀，第二球体的直径变大且密度变大，最后沉淀于第二填料区的底部，该第二球体吸附饱和。
一种使用如上所述的梯度式污水脱磷处理装置的脱磷方法，包括：
于腔体的底部按要求安装好第一填料，然后铺设第二填料，最后安装第三填料；
由进水口处向进水管道中注入待处理的污水，待处理的污水在水压的作用下由鼓泡管的承接部以泡泡的形式进入到腔体内；
腔体内部待处理的污水逐渐增多，并在鼓泡管的作用下产生一定的水流，因此穿过第一填料区、第二填料区直至达到第三填料区后；停止注入污水，关闭进水口，于鼓气口中持续的吹出空气，并在承接部以泡泡的形式进入到正在处理的污水内，气体依次穿过第一填料区、第二填料区、第三填料区及污水并从出气口排出；
此时，第一填料区内的第一球体在水流和浮力的作用下，以波浪的形式向上推动正在处理的污水，位于第二填料区内的第二球体在正在处理的污水的推动下于第二填料区内上下浮动，且在上下浮动的过程中自行滚动，于正在处理的污水大面积的接触使污水中的磷发生发应并在第二球体的表面或部分内里生成沉淀，第二球体的直径变大且密度变大，最后沉淀于第二填料区的底部；
直至第二球体中的部分球体不再沉淀，除磷结束；关闭鼓气口，打开排水口排水；取出第一球体、第二球体和第三球体进行后期处理。
本发明的有益效果：在本发明中设置了第二填料区，且第二填料区根据吸附磷的饱和度呈现不同的状态，且为肉眼可见的。即通过观察，如果第二填料区的吸附剂一直处于活动的状态（持续有吸附剂沉淀）则说明污水中的磷尚未吸附完全，如果第二填料区的吸附剂在某段时间或者未来的时间内长期处于同一种状态（即没有新的吸附剂发生沉淀）则说明在该溶剂的污水已经除磷结束。
并且通过空气提气鼓动水流及内部的吸附剂处于翻滚的状态的同时，也是为了除去部分的氮。