一种污水除磷及磷资源回收装置

摘要

本实用新型公开了一种污水除磷及磷资源回收装置；包括依次连接的方解石滤料生化池、氧化镁反应池、膜池、曝气反应池和清水池；方解石滤料生化池中填有方解石颗粒，氧化镁反应池中填有氧化镁颗粒，膜池的前端为隔板反应区，至少设有一个隔板，膜池的后端设有膜，方解石滤料生化池和曝气反应池的底部设有曝气管道，曝气管道与曝气风机连通。本实用新型提供主要由滤料和曝气来获得沉淀含磷污染物所需的化学条件，无需额外投加药剂，只需定期更换滤料即可，既能有效去除污水中的含磷污染物，也能在一定程度上起到吸收空气中二氧化碳。

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种污水处理装置，特别式涉及一种污水除磷，具体涉及一种污水除磷及磷资源回收装置。

背景技术

为了防止水体富营养化，国家对排入水体中的磷控制标准逐步提高，对污水处理厂的总磷深度处理要求进一步提高。磷资源作为不可再生资源，在社会发展的进程中有着不可或缺的作用，因此，污水处理过程中磷资源的回收是一个极具意义的研究方向。开发一种既能深度除磷又能回收磷资源的技术不仅可以避免水环境的进一步恶化，还能实现磷资源的循环利用，具有经济和环境双重效益。

一般来讲，污水除磷方法通常有两类，分别是生物法和化学沉淀法及其联合工艺。但是生物法除磷效率不够稳定，无法满足日益严格的污水排放标准。化学沉淀法被广泛应用于各种污水处理工艺中，除磷效率相对较高，而且该方法费用高并产生大量无用的化学污泥。电解法也是化学沉淀法中的一种，电解法综合了沉淀、絮凝和气浮等多种过程，对磷的去除有很明显的效果。

中国实用新型专利201721535152.7公开了一种污水除磷的缓释装置，包括污水除磷池、中央药槽、缓释海绵、气缸、伸缩架、入水管和排水管，污水除磷池的中央设有中央药槽，中央药槽是中空的桶状结构，中央药槽的表面均布有通孔，中央药槽内设有缓释海绵，污水除磷池的中央下方固定有下气缸，下气缸的轴穿过污水除磷池的底部后，与下压板连接；该装置主要通过中央药槽、缓释海绵配合实现污水除磷，但海绵的缓释功能难以控制，而且受污水来源复杂的影响，容易堵塞，进一步恶化缓释功能。

中国实用新型专利202022429471.8公开的多级污水处理装置，包括顺次连通设置的初沉池、厌氧池、缺氧池、好氧池及污水除磷装置。处理过程中污水依次经厌氧、缺氧、好氧反应，水中有机污染物以及总氮均能够达标排放，其中部分磷也得到去除，好氧处理后的水进入污水除磷装置，污水除磷装置包括除磷池、阳极部件、阴极部件和电源。阳极部件设置于除磷池且与电源连接，阴极部件设置于除磷且与电源连接。阳极部件设有贯通两端的通道，通道的一端用于与连接管连通，另一端靠近除磷池的底壁设置，通道内设有叶片组件，叶片组件用于改变水的流动方向，通过不断改变水的流动混合方向，对进水形成良好的混合效果，提高除磷效果。该技术利用电解法除磷，除磷过程中不需要人工添加化学试剂，整个系统占地面积小、产生的污泥量相对较少，但电解法除磷对曝气量和电解质加入的控制复杂，耗电量较大，费用相对高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于农村污水除磷及磷资源回收的装置，能有效地去除农村污水中的含磷污染物，并且回收磷资源进行循环利用。

本实用新型采用以下技术方案来实现目的：

一种污水除磷及磷资源回收装置，包括依次连接的方解石滤料生化池、氧化镁反应池、膜池、曝气反应池和清水池；方解石滤料生化池中填有方解石颗粒，氧化镁反应池中填有氧化镁颗粒，膜池的前端为隔板反应区，至少设有一个隔板，膜池的后端设有膜，方解石滤料生化池和曝气反应池的底部设有曝气管道，曝气管道与曝气风机连通。

为进一步实现本实用新型的目的，优选地，所述的方解石滤料生化池的下端设有进水孔，清水池的上端设有出水孔。

优选地，所述的方解石滤料生化池与氧化镁反应池连接的池壁上端、氧化镁反应池与膜池连接的池壁下端、膜池与曝气反应池连接的池壁上端、曝气反应池与清水池连接的池壁下端都设有过水孔。

优选地，所述的方解石滤料生化池和曝气反应池的底部设有曝气管道与同一个曝气风机连通。

优选地，所述的方解石滤料生化池、氧化镁反应池、膜池、曝气反应池和清水池的顶部设有活动盖板。

优选地，隔板反应区设有多个隔板，隔板间距为0.1～0.4m，上端隔板连接在活动盖板上，下端隔板连接在膜池底部。

优选地，所述的膜选用超滤膜，材料为PVDF，膜孔孔径0.02～0.2μm；超滤膜与水泵连接。

优选地，所述的方解石颗粒、氧化镁颗粒的填充高度设置为0.8～1.2m；方解石颗粒、氧化镁颗粒的粒径为3～5mm。

优选地，所述的方解石滤料生化池、氧化镁反应池、膜池、曝气池、清水池选用方形池。

优选地，以米作为单位，所述的方解石滤料生化池和氧化镁反应池的长宽高为(1.2～1.5)×(1.2～1.5)×(1.5～2.0)；所述的膜池的长宽高为(1.5～2.0)×(1.2～1.5)×(1.5～2.0)，所述的曝气池和清水池的长宽高为(0.8～1.2)×(1.2～1.5)×(1.5～2.0)。

本实用新型首次利用方解石颗粒和氧化镁颗粒配合进行污水除磷，在机理上具有较好的原创性，具体体现在本实用新型的污水除磷及磷资源回收装置包括依次连接的方解石滤料生化池、氧化镁反应池、膜池、曝气反应池、清水池，其中的方解石滤料生化池中填有方解石颗粒，氧化镁反应池中填有氧化镁颗粒。方解石滤料生化池用来提供沉淀正磷酸根的钙离子，其中方解石中CaCO

本实用新型膜池与氧化镁反应池通过孔洞直接连通，由膜外进水，膜内出水，将沉淀截留下来。

相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1)本实用新型提供的污水除磷及磷资源回收装置，主要利用方解石颗粒、氧化镁颗粒和曝气来去除污水中的磷并回收磷资源，整个过程无需额外投加药剂，只需定期更换滤料即可。

2)本实用新型膜池前端设置隔板反应区，水流经过隔板反应区时产生涡流，促进除磷反应，无需机械搅拌，降低能耗，并通过增长水流路径的方式，利用重力沉降和摩擦作用将大部分沉淀截留下来，降低后续超滤膜堵塞的风险，增长超滤膜的使用寿命。

3)本实用新型膜池与氧化镁反应池通过孔洞直接连通，由膜外进水，膜内出水，膜池将沉淀截留下来，并在设定时间收集截留的沉淀以达到回收磷资源的目的，本实用新型在实现污水有效除磷的同时还实现了磷资源的有效回收，该技术具有资源回收利用的优势。

4)本实用新型膜通量恢复快捷方便，并同时实现磷资源的回收。当超滤膜通量降低到80％以下时，本实用新型可进行反洗恢复膜通量，反洗前可先排空方解石滤料生化池、氧化镁反应池和膜池中的水，先进行沉淀收集，再打开水泵从曝气池和清水池中抽吸清水进行反洗，会有少部分沉淀从超滤膜外表面和氧化镁颗粒上被冲刷下来，收集出水，获得沉淀，从而达到回收磷资源的目的。

5)本实用新型还具有消耗空气中二氧化碳的功能。本实用新型膜池出水经过曝气反应池利用空气中的二氧化碳中和多余的碱，清水池用于储存一部分出水，定期用于装置反洗。本实用新型既能有效去除污水中的含磷污染物，也能在一定程度上起到吸收空气中二氧化碳的作用。

6)本实用新型池体都采用碳钢材料制作，具有使用寿命长，耐腐蚀等多方面的优势。

附图说明

图1为本实用新型一种污水除磷及磷资源回收装置得结构示意图。

图2为图1中膜的结构示意图。

图3为膜池平面结构示意图，其中右边为隔板反应区8，左边为膜7。

图中示出：进水孔1、过水孔2、方解石滤料生化池3、氧化镁反应池4、曝气风机5、膜池6、膜7、隔板反应区8、水泵9、曝气反应池10、清水池11、出水孔12、方解石颗粒31、氧化镁颗粒41、曝气管道51。

具体实施方式

为更好地理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型做进一步的说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于该具体实施方式的表述。

如图1所示，一种污水除磷及磷资源回收装置，包括依次连接的方解石滤料生化池3、氧化镁反应池4、膜池6、曝气反应池10和清水池11；方解石滤料生化池3中填有方解石颗粒31，氧化镁反应池4中填有氧化镁颗粒41，如图3所示，膜池6的前端设有隔板反应区8，至少设有一个隔板，膜池6的后端设有膜7，方解石滤料生化池3和曝气反应池10的底部设有曝气管道51，曝气管道51与曝气风机5连通。

优选地，方解石滤料生化池3的下端设有进水孔1，清水池11的上端设有出水孔12。

优选地，方解石滤料生化池3与氧化镁反应池4连接的池壁上端、氧化镁反应池4与膜池6连接的池壁下端、膜池6与曝气反应池10连接的池壁上端、曝气反应池10与清水池11连接的池壁下端都设有过水孔2。

优选地，方解石滤料生化池3和曝气反应池10的底部设有曝气管道51与同一个曝气风机5连通。

优选地，隔板反应区设有多个隔板，隔板间距为0.1～0.4m，上端隔板连接在活动盖板上，下端隔板连接在膜池底部，隔板将水流方向改变为上升流和下降流，隔板反应区8水力停留时间为15～20min，板间流速为0.1～0.3m/s。

优选地，如图2所示，膜7选用超滤膜，选用的超滤膜是中空纤维膜，材料为PVDF，膜孔孔径0.02～0.2μm，可以将粒径大于0.2μm的颗粒截留下来。因其外形像纤维状故称之为中空纤维膜，该类膜式具有自支撑作用的膜，是一种非对称膜，其致密层可位于纤维的外表面/如反渗透膜，也可位于纤维的内表面(如微滤膜，纳滤膜和超滤膜)。膜管壁上布满微孔，孔径以能截留物质的分子量表达，截留分子量可达几千至几十万，原水在中空纤维膜外侧或内腔加压流动，分别构成外压式与内压式。本实用新型中，超滤膜采用膜外进水，膜内出水的方式，通过水泵9的抽吸，利用大颗粒无法通过膜孔的特点，把悬浮物截留在膜池中，而被过滤出的清水则被抽送进入曝气反应池10中。在曝气反应池10中，不断通入的空气中含有丰富的CO

方解石颗粒31、氧化镁颗粒41的填充高度设置为0.8～1.2m；颗粒粒径范围是通过即能增大颗粒的接触面积，又能保证颗粒不会随水流大量流失来确定的，即3～5mm。

优选地，以米作为单位，所述的方解石滤料生化池和氧化镁反应池的长宽高为(1.2～1.5)×(1.2～1.5)×(1.5～2.0)；所述的膜池的长宽高为(1.5～2.0)×(1.2～1.5)×(1.5～2.0)m，所述的曝气池和清水池的长宽高为(0.8～1.2)×(1.2～1.5)×(1.5～2.0)。

本实用新型中，方解石滤料生化池3水力停留时间为1～2h，滤速1.0～2.0m/h；氧化镁反应池4水力停留时间为5～15min，滤速4～6m/h；曝气池10水力停留时间为1～2h。

值得注意的是，当污水除磷及磷资源回收装置运行一段时间之后，如果超滤膜的产水量降低于设计值的80％，就需要对超滤膜进行反洗，此时水泵9可充当反洗泵，通过抽吸曝气池和清水池中的清水，由膜内进水，膜外出水，将超滤膜外表面堵塞膜孔的沉积物冲洗下来，恢复膜7的通量，提高膜池的产水量。

本实用新型中，方解石滤料生化池用来提供沉淀正磷酸根的钙离子，其中方解石中CaCO

氧化镁反应池用来提供沉淀反应发生所需的碱性环境，氧化镁水合反应后，可使污水的pH提升到10.3左右。而在pH为10.3左右的碱性环境下，HPO

当超滤膜通量降低到80％以下时，可进行反洗恢复膜通量，反洗前可先排空方解石滤料生化池、氧化镁反应池和膜池中的水，先进行沉淀收集，再打开水泵9从曝气池和清水池中抽吸清水进行反洗，会有少部分沉淀从超滤膜外表面和氧化镁颗粒上被冲刷下来，收集出水，获得沉淀，从而达到回收磷资源的目的。

膜池出水经过曝气反应池利用空气中的二氧化碳中和多余的碱，清水池用于储存一部分出水，定期用于装置反洗。该装置既能有效去除污水中的含磷污染物，也能在一定程度上起到吸收空气中二氧化碳的作用。

本实用新型主要是利用方解石颗粒、氧化镁颗粒和曝气来控制沉淀磷所需要的化学环境，去除污水中的磷并回收磷资源，无需额外投加药剂，只需定期更换滤料即可，滤料颗粒皆是采购矿石颗粒，纯天然，物美价廉，节约物料成本和人工成本。

本实用新型膜池前端设置隔板反应区，水流经过隔板反应区时产生涡流，促进除磷反应，无需机械搅拌，降低能耗，并通过增长水流路径的方式，利用重力沉降和摩擦作用将大部分沉淀截留下来，降低后续超滤膜堵塞的风险，增长超滤膜的使用寿命。

本实用新型池体都采用碳钢材料制作，具有使用寿命长，耐腐蚀等多方面的优势。