CN114524547A - 一种高效除磷的一体化城镇生活污水处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高效除磷的一体化城镇生活污水处理系统及方法，包括沉淀池、碱解罐、吸附罐、石灰乳供应装置、NaOH碱液罐、空压机；所述碱解罐内利用压缩空气混合石灰乳和污水上清液，以去除污水上清液中的有机磷，得到第一污水；所述吸附罐用于接收自碱解罐输出的第一污水，并通过内部的除磷树脂层吸附第一污水中的正磷、次磷、亚磷。本发明利用碱解方法和吸附方法结合使用，能够全面、高效去除污水中的有机磷、正磷、次磷、亚磷，另外利用NaOH溶液能够对参与吸附污水中磷元素的除磷树脂进行再生，减少对除磷树脂的更换次数，使得整个系统可间歇式运行，污水处理效率高。

Description

一种高效除磷的一体化城镇生活污水处理系统及方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种高效除磷的一体化城镇 生活污水处理系统及方法。
背景技术
目前国内外常用的废水除磷方法主要包括化学法除磷、生物法除磷和吸附法除磷。
化学除磷法虽然对磷的去除率很高，但运行成本高，残留的金属离子 不但使得出水色度增加，并产生大量难于处理的污泥、容易造成二次污染， 而且可能还会对生物产生慢性毒害作用；
生物法除磷处理效果不易稳定，处理过程受温度、溶解氧、pH值等外 界因素影响较大，出水总磷难以达到国家排放标准；
吸附法使用的吸附剂吸附效果不好，重复使用后吸附效果下降；
因此继续发明一种工艺简单、且能够高效除磷的一体化城镇生活污水 处理系统及方法。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高效除磷的一体化 城镇生活污水处理系统及方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种高效除磷的一体化城镇生活污水处理系统，包括通过管道和泵体 依次连接的沉淀池、碱解罐、吸附罐，通过石灰乳输送管和泵体与碱解罐 和吸附罐连接的石灰乳供应装置，通过碱液管和泵体与吸附罐连接的NaOH 碱液罐，以及通过风管与碱解罐和吸附罐连接的空压机；
所述碱解罐用于接收自沉淀池输出的污水上清液、自石灰乳供应装置 输出的石灰乳以及来自空压机的压缩空气，并利用压缩空气混合石灰乳和 污水上清液，以去除污水上清液中的有机磷，得到第一污水；
所述吸附罐用于接收自碱解罐输出的第一污水，并通过内部的除磷树 脂层吸附第一污水中的正磷、次磷、亚磷；
所述吸附罐用于接收自石灰乳供应装置输出的石灰乳、自NaOH碱液罐 输出的碱液以及来自空压机的压缩空气，并利用压缩空气混合石灰乳和除 磷树脂层，以再生除磷树脂层。
作为本发明的进一步优化方案，所述碱解罐和吸附罐之间连接的管道 上连接有旋风分离器，所述旋风分离器用于分离第一污水中的杂质和水体， 所得水体输送至吸附罐中。
作为本发明的进一步优化方案，所述碱解罐和吸附罐内腔顶部均设置 有石灰乳分散网板，所述石灰乳分散网板顶部边缘固定设置有伞架，所述 伞架固定于底端延伸至石灰乳分散网板上方的石灰乳输送管上。
作为本发明的进一步优化方案，所述石灰乳分散网板设置为喇叭状， 且其喇叭口朝下设置，所述石灰乳由网板制成，且其边缘贴合碱解罐、吸 附罐的罐体内侧壁。
作为本发明的进一步优化方案，所述碱解罐和吸附罐内均设置有与空 压机连接的若干空气搅拌组件，所述碱解罐、吸附罐内腔顶部的空气搅拌 组件设置于石灰乳分散网板顶部或底部，所述吸附罐内腔的除磷树脂层顶 部或底部均设置有空气搅拌组件。
作为本发明的进一步优化方案，所述空气搅拌组件包括环管和均匀设 置于环管内侧的喷头，所述环管内侧的喷头倾斜设置且倾斜角度相同，所 述喷头的液体输送方向偏离环管圆心。
采用上述高效除磷的一体化城镇生活污水处理系统进行城镇生活污水 处理的方法如下：
S1、将城镇生活污水收集在沉淀池中沉淀，得到污水上清液；
S2、将所述污水上清液泵入碱解罐中与自石灰乳供应装置输入的石灰 乳以及空压机输入的压缩空气混合，去除污水上清液中的有机磷，得到第 一污水；
S3、将所述第一污水泵入吸附罐中与除磷树脂层接触，去除第一污水 中的正磷、次磷、亚磷。
作为本发明的进一步优化方案，所述碱解罐中加入石灰乳时，调整罐 内pH＝11。
作为本发明的进一步优化方案，所述方法还包括除磷树脂层再生方法： 当除磷树脂层吸附饱和后，停止步骤S1-S3，将NaOH碱液罐泵入NaOH溶液 至吸附罐中使除磷树脂层再生，除磷树脂层再生所得除磷树脂洗脱液与自 石灰乳供应装置输入的石灰乳混合，使得除磷树脂洗脱液中的含磷元素以 固体形式沉淀。
作为本发明的进一步优化方案，所述NaOH溶液浓度为4％-5％。
本发明的有益效果在于：
1)本发明利用碱解方法和吸附方法结合使用，能够全面、高效去除污 水中的有机磷、正磷、次磷、亚磷；
2)本发明利用NaOH溶液能够对参与吸附污水中磷元素的除磷树脂进 行再生，减少对除磷树脂的更换次数，使得整个系统可间歇式运行，污水 处理效率高；
3)本发明利用石灰乳不仅能够对污水进行碱解，还能够在除磷树脂再 生后对其有害产物进行转化，减少了有害产物的产生，一举两得；
4)本发明利用倾斜的喷头设计，能够对污水进行均匀高速搅拌，促进 污水处理效率，加快污水与石灰乳的碱解反应、除磷树脂层与碱液的再生 反应以及除磷树脂洗脱液中有害物质的去除速度，一举多得。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的碱解罐剖面结构示意图。
图3是本发明的吸附罐剖面结构示意图。
图中：1、沉淀池；2、碱解罐；3、吸附罐；31、除磷树脂层；4、石 灰乳供应装置；5、NaOH碱液罐；6、空压机；7、旋风分离器；8、石灰乳 分散网板；9、伞架；10、环管；11、喷头。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以 下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请 保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出 一些非本质的改进和调整。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、 “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关 系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为 对本发明的限制；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干” 的含义是两个或两个以上。
实施例1
如图1所示，一种高效除磷的一体化城镇生活污水处理系统，包括通 过管道和泵体依次连接的沉淀池1、碱解罐2、吸附罐3，通过石灰乳输送 管和泵体与碱解罐2和吸附罐3连接的石灰乳供应装置4，通过碱液管和泵 体与吸附罐3连接的NaOH碱液罐5，以及通过风管与碱解罐2和吸附罐3 连接的空压机6；
所述碱解罐2用于接收自沉淀池1输出的污水上清液、自石灰乳供应 装置4输出的石灰乳以及来自空压机6的压缩空气，并利用压缩空气混合 石灰乳和污水上清液，污水上清液与石灰乳发生碱解反应，以去除污水上 清液中的有机磷，得到第一污水；
所述吸附罐3用于接收自旋风分离器7输出的第一污水，并通过内部 的除磷树脂层31吸附第一污水中的正磷、次磷、亚磷；具体的是第一污水 从吸附罐3底部进入，在吸附罐3内上升时与除磷树脂层31接触并被吸附， 除磷后的第二污水最后从吸附罐3顶部一侧的排水管排出；
所述吸附罐3用于接收自石灰乳供应装置4输出的石灰乳、自NaOH碱 液罐5输出的碱液以及来自空压机6的压缩空气，并利用压缩空气混合石 灰乳和除磷树脂层31，以再生除磷树脂层31；具体的，当除磷树脂饱和时， 需要进行再生重复利用，本申请直接在吸附罐3内通入NaOH碱液，利用NaOH 碱液能够将除磷树脂再生，洗脱下来的溶液为磷酸钠及氢氧化钠混合液， 此时再输入石灰乳，所得除磷树脂洗脱液与石灰乳混合后，生成磷酸钙， 为难溶于水物质，最后，含磷元素以固体沉淀形式得到保留，所得沉淀从 吸附罐3底部的排污管排出。
为避免除磷树脂层31被第一污水中的杂质堵塞，可以在碱解罐2、吸 附罐3之间连接旋风分离器7、所述旋风分离器7用于分离第一污水中的杂 质和水体，所得水体输送至吸附罐3中，所得杂质为碱解反应产生的含有 机磷的沉淀，杂质从旋风分离器7底部的排渣口排出。
采用上述高效除磷的一体化城镇生活污水处理系统进行城镇生活污水 处理的方法如下：
S1、将城镇生活污水收集在沉淀池1中沉淀，得到污水上清液；
S2、将所述污水上清液泵入碱解罐2中与自石灰乳供应装置4输入的 石灰乳以及空压机6输入的压缩空气混合，调整罐内pH＝11，去除污水上清 液中的有机磷，得到第一污水；
S3、第一污水输出至旋风分离器7中进行固液分离，分离出的水体输 出至吸附罐3中；
S4、将所述水体泵入吸附罐3中与除磷树脂层31接触，去除水体中的 正磷、次磷、亚磷，所得第二污水从排水管排出；
S5、除磷树脂层31再生：当除磷树脂层31吸附饱和后，停止步骤S1-S4， 将NaOH碱液罐5泵入NaOH溶液至吸附罐3中使除磷树脂层31再生，除磷 树脂层31再生所得除磷树脂洗脱液与自石灰乳供应装置4输入的石灰乳混 合，使得除磷树脂洗脱液中的含磷元素以固体形式沉淀，所得沉淀从吸附 罐3底部的排污管排出，其中NaOH溶液浓度为4％-5％。
需要说明的是，本发明利用碱解方法和吸附方法结合使用，能够高效 去除污水中的有机磷、正磷、次磷、亚磷等；
本发明利用石灰乳对污水进行碱解，利用NaOH溶液对吸附罐3内的除 磷树脂再生，再利用石灰乳将除磷树脂洗脱液中的磷酸钠及氢氧化钠混合 液转化为磷酸钙，磷酸钙有促进发育、缓解疲劳等效果，是可以作为药物 治病、食品添加剂、家禽饲料添加剂等使用。
如图2-3所示，所述碱解罐2和吸附罐3内腔顶部均设置有石灰乳分 散网板8，所述石灰乳分散网板8顶部边缘固定设置有伞架9，所述伞架9 固定于底端延伸至石灰乳分散网板8上方的石灰乳输送管上。
所述石灰乳分散网板8设置为喇叭状，且其喇叭口朝下设置，所述石 灰乳由网板制成，且其边缘贴合碱解罐2、吸附罐3的罐体内侧壁。
所述碱解罐2和吸附罐3内均设置有与空压机6连接的若干空气搅拌 组件，所述碱解罐2、吸附罐3内腔顶部的空气搅拌组件设置于石灰乳分散 网板8顶部或底部，所述吸附罐3内腔的除磷树脂层31顶部或底部均设置 有空气搅拌组件。
所述空气搅拌组件包括环管10和均匀设置于环管10内侧的喷头11， 所述环管10内侧的喷头11倾斜设置且倾斜角度相同，所述喷头11的液体 输送方向偏离环管10圆心。
需要说明的是，在石灰乳供应时，石灰乳分散网板8喇叭状的设置能 够使得石灰乳均匀分散下落至污水中，避免有颗粒状石灰影响反应效率； 而网状的石灰乳分散网板8与罐体内壁贴合，能够避免碱解罐2和吸附罐3 内的杂质上浮并附着在石灰乳分散网板8上；
空压机6泵入碱解罐2或吸附罐3内时，压缩的空气能够通过环管10 内侧的若干倾斜喷头11旋转喷出，实现对碱解罐2或吸附罐3内污水的搅 拌，加快碱解；
另外接近石灰乳分散网板8的喷头11还能够将石灰乳分散网板8上均 匀下落的石灰乳均匀分散至污水中，也冲刷石灰乳分散网板8避免其堵塞；
接近除磷树脂层31的喷头11还能够将除磷树脂层31与NaOH溶液充 分混合，促进除磷树脂层31高效充分再生，还能够将除磷树脂层31再生 所得除磷树脂洗脱液与石灰乳充分混合，减少有害物质的产生。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和 详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以 做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效除磷的一体化城镇生活污水处理系统，其特征在于：包括通过管道和泵体依次连接的沉淀池(1)、碱解罐(2)、吸附罐(3)，通过石灰乳输送管和泵体与碱解罐(2)和吸附罐(3)连接的石灰乳供应装置(4)，通过碱液管和泵体与吸附罐(3)连接的NaOH碱液罐(5)，以及通过风管与碱解罐(2)和吸附罐(3)连接的空压机(6)；
所述碱解罐(2)用于接收自沉淀池(1)输出的污水上清液、自石灰乳供应装置(4)输出的石灰乳以及来自空压机(6)的压缩空气，并利用压缩空气混合石灰乳和污水上清液，以去除污水上清液中的有机磷，得到第一污水；
所述吸附罐(3)用于接收自碱解罐(2)输出的第一污水，并通过内部的除磷树脂层(31)吸附第一污水中的正磷、次磷、亚磷；
所述吸附罐(3)用于接收自石灰乳供应装置(4)输出的石灰乳、自NaOH碱液罐(5)输出的碱液以及来自空压机(6)的压缩空气，并利用压缩空气混合石灰乳和除磷树脂层(31)，以再生除磷树脂层(31)。
2.根据权利要求1所述的一种高效除磷的一体化城镇生活污水处理系统，其特征在于：所述碱解罐(2)和吸附罐(3)之间连接的管道上连接有旋风分离器(7)，所述旋风分离器(7)用于分离第一污水中的杂质和水体，所得水体输送至吸附罐(3)中。
3.根据权利要求1所述的一种高效除磷的一体化城镇生活污水处理系统，其特征在于：所述碱解罐(2)和吸附罐(3)内腔顶部均设置有石灰乳分散网板(8)，所述石灰乳分散网板(8)顶部边缘固定设置有伞架(9)，所述伞架(9)固定于底端延伸至石灰乳分散网板(8)上方的石灰乳输送管上。
4.根据权利要求3所述的一种高效除磷的一体化城镇生活污水处理系统，其特征在于：所述石灰乳分散网板(8)设置为喇叭状，且其喇叭口朝下设置，所述石灰乳由网板制成，且其边缘贴合碱解罐(2)、吸附罐(3)的罐体内侧壁。
5.根据权利要求3或4所述的一种高效除磷的一体化城镇生活污水处理系统，其特征在于：所述碱解罐(2)和吸附罐(3)内均设置有与空压机(6)连接的若干空气搅拌组件，所述碱解罐(2)、吸附罐(3)内腔顶部的空气搅拌组件设置于石灰乳分散网板(8)顶部或底部，所述吸附罐(3)内腔的除磷树脂层(31)顶部或底部均设置有空气搅拌组件。
6.根据权利要求5所述的一种高效除磷的一体化城镇生活污水处理系统，其特征在于：所述空气搅拌组件包括环管(10)和均匀设置于环管(10)内侧的喷头(11)，所述环管(10)内侧的喷头(11)倾斜设置且倾斜角度相同，所述喷头(11)的液体输送方向偏离环管(10)圆心。
7.一种高效除磷的一体化城镇生活污水处理方法，其特征在于：所述方法采用权利要求1-6任意一项所述的高效除磷的一体化城镇生活污水处理系统，所述方法包括以下处理步骤：
S1、将城镇生活污水收集在沉淀池(1)中沉淀，得到污水上清液；
S2、将所述污水上清液泵入碱解罐(2)中与自石灰乳供应装置(4)输入的石灰乳以及空压机(6)输入的压缩空气混合，去除污水上清液中的有机磷，得到第一污水；
S3、将所述第一污水泵入吸附罐(3)中与除磷树脂层(31)接触，去除第一污水中的正磷、次磷、亚磷。
8.根据权利要求7所述的一种高效除磷的一体化城镇生活污水处理方法，其特征在于：所述碱解罐(2)中加入石灰乳时，调整罐内pH＝11。
9.根据权利要求7所述的一种高效除磷的一体化城镇生活污水处理方法，其特征在于：还包括除磷树脂层(31)再生方法：当除磷树脂层(31)吸附饱和后，停止步骤S1-S3，将NaOH碱液罐(5)泵入NaOH溶液至吸附罐(3)中使除磷树脂层(31)再生，除磷树脂层(31)再生所得除磷树脂洗脱液与自石灰乳供应装置(4)输入的石灰乳混合，使得除磷树脂洗脱液中的含磷元素以固体形式沉淀。
10.根据权利要求9所述的一种高效除磷的一体化城镇生活污水处理方法，其特征在于：所述NaOH溶液浓度为4％-5％。
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