在常溫下重復利用二氧化碳從污水溶磷回收的方法和系統的制作方法
【專利摘要】本發明屬于污水回收磷領域，公開了一種在常溫下重復利用二氧化碳從污水溶磷回收的方法和系統，溶磷塔通過電磁閥和管道與二氧化碳鋼瓶連通，塔頂與氣泵的進氣口連通，氣泵的出氣口通過管道和第二單向閥與溶磷塔底部的曝氣裝置連通，塔底通過溶磷塔底部電磁閥和管道與污水過濾裝置的進水口連通；污水過濾裝置設置于溶磷塔和磷回收塔之間，污水過濾裝置的出水口通過液泵、管道和第三單向閥與磷回收塔連通；頂部通過磷回收塔塔頂電磁閥、管道和真空泵與溶磷塔塔頂和氣泵進氣口之間的管道連通。本發明具有裝置結構和處理工藝簡單、投資及運行成本低、性能穩定可靠、溶磷效和磷回收效果好、易于維護、維護費用低等優點，適用于各類含磷污水溶磷回收處理。
【專利說明】在常溫下重復利用二氧化碳從污水溶磷回收的方法和系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及污水磷素回收的系統，更具體地說，本發明涉及一種常溫條件下重復利用二氧化碳從污水溶磷回收的方法和系統，屬于污水處理、環境保護【技術領域】。
【背景技術】
[0002]磷是動植物生長、生存的必需元素，但是，污水中過量的磷也能夠導致水體富營養化，特別是在封閉水域，其污染更為嚴重。世界磷的使用量正以每年1.5%的速度遞增，預計將在未來的100~250年內枯竭。磷作為一種不可再生資源，逐漸被各國重視。污水中的磷也是一種重要的資源，因此將其回收再利用具有重要的意義。
[0003]現階段，污水除磷的技術主要有化學除磷法和生物除磷法。磷酸銨鎂法(MAP法)是一種化學除磷方法，通過向含NH4+污水添加Mg2+和PO/+，發生化學反應生成MgNH4PO4,其反應原理如式(1)所示。MAP法得以應用是因為其自身獨有的優越性:一方面可以同時回收沼液中的氮和磷，降低污水污染力，另一方面回收的磷酸銨鎂可作為農業生產的肥料。 [0004]NH4.+ PO43.+ Mg2+ — MgNH4PO4(1)
雖然MgNH4PO4可直接用作高品質緩釋磷肥，增加經濟效益，且具有同步去除氨氮的作用，產泥量小等特點，但也存在運行成本高，添加的化學試劑可能造成其它污染等問題。
[0005]污水中的磷存在形態主要包括有正磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機磷，在二級生化處理中，聚磷酸鹽和有機磷可以轉化為正磷酸鹽。最典型的生物除磷模式是厭氧/好氧生物除磷法，在好氧過程中正磷酸鹽會被大量地吸收到活性污泥中。這些污泥吸收了大量的磷，通過沉淀池沉淀后，其含磷量可達污泥干重的5~10%，一般的活性污泥也可達2%。現階段，這些活性污泥主要的處理方式有填埋、焚燒等，這是浪費磷資源的處理方式，不利于磷資源的保護。所以，為了能夠充分地回收污水中的磷，迫切需要一種能夠有效地溶解污水中的磷素并加以回收的技術工藝和系統。
[0006]綜上所述，開發高效污水磷素回收工藝技術且不引入污染物成為解決污水回收磷和達標排放的關鍵技術之一。

【發明內容】

[0007]針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種在常溫下重復利用二氧化碳從污水溶磷回收的系統，以及利用該系統進行溶磷回收的方法，以解決污水磷素回收的問題。
[0008]為了實現上述目的本發明采用如下技術方案:在常溫下重復利用二氧化碳從污水溶磷回收的系統，包括溶磷塔、污水過濾裝置和磷回收塔；其中所述溶磷塔的溶磷塔塔體通過電磁閥和管道與二氧化碳鋼瓶連通，溶磷塔塔體還通過第一單向閥和管道與污水泵連通，溶磷塔塔頂與氣泵的進氣口連通，氣泵的出氣口通過管道和第二單向閥與溶磷塔底部的曝氣裝置連通，溶磷塔塔底通過溶磷塔底部電磁閥和管道與污水過濾裝置的進水口連通；所述污水過濾裝置設置于溶磷塔和磷回收塔之間，污水過濾裝置的出水口通過液泵、管道和第三單向閥與磷回收塔連通；磷回收塔的頂部通過磷回收塔塔頂電磁閥、管道和真空泵與溶磷塔塔頂和氣泵進氣口之間的管道連通。
[0009]為了更好地實施本系統，所述溶磷塔塔內安裝有壓強傳感器。在所述溶磷塔塔頂和氣泵進氣口之間設置有泄壓閥。
[0010]具體地，所述污水過濾裝置內設置有濾網。所述濾網與污水過濾裝置的底部為非平行設置，即濾網與污水過濾裝置的底面呈一定夾角。
[0011]更具體地，所述磷回收塔的磷回收塔塔頂設置有氣壓調節閥和攪拌裝置。磷回收塔塔內還設置有二氧化碳傳感器。
[0012]本系統還包括PLC控制器，PLC控制器控制各電磁閥的開閉，以及污水泵、氣泵、液泵、真空泵和攪拌裝置的停止和運行。
[0013]本發明還提供了利用上述系統在常溫下重復利用二氧化碳從污水溶磷回收的方法，具體如下:
PLC控制器發出控制信號啟動遠端污水泵，則污水通過第一單向閥泵入溶磷塔中，當達到預定水位后，則關閉污水泵。
[0014]PLC控制器發出信號啟動電磁閥，二氧化碳鋼瓶內的二氧化碳通過電磁閥進入溶磷塔，當塔內設置的壓強傳感器檢測出壓強達到預設值時關閉電磁閥；PLC控制器控制氣泵啟動，塔內二氧化碳在氣泵推力作用下經過第二單向閥和曝氣裝置，快速溶解在污水內，溶磷塔內污水PH值快速下降，當污水pH不高于6.8時，懸浮物中的難溶性磷得以溶出并以可溶性的正磷酸鹽存在污 水中，此時停止氣泵；一些廢水中會含有揮發性氣體，所以氣路中設置有泄壓閥，當若溶磷塔中的壓強超過安全閥值，則通過泄壓閥釋放壓力。
[0015]PLC控制器發出信號啟動溶磷塔底部電磁閥將塔內污水排入污水過濾裝置；由于污水在進塔之前清除大的懸浮物，不做其他預處理，可能含有大量的懸浮物，影響回收磷產品的質量，所以內部設置有坡度5%的500um的濾網，從而保證去除污水中大粒徑的懸浮物。
[0016]PLC控制器控制溶磷塔底部電磁閥關閉且啟動遠端污水泵，泵入定量的污水進入溶磷塔；PLC控制器同時控制液泵和氣壓調節閥啟動，將經污水過濾裝置過濾后的污水通過第三單向閥泵入磷回收塔，當液面到達指定位置后，關閉氣壓調節閥和液泵。
[0017]PLC控制器控制遠端污水泵關閉，同時開啟磷回收塔頂電磁閥、真空泵和攪拌裝置；水中溶解的二氧化碳在機械攪拌作用下，快速從污水中揮發逸出，真空泵將二氧化碳抽取并重新通過氣泵、曝氣裝置注入溶磷塔的污水內；當磷回收塔內部二氧化碳傳感器信號穩定后，關閉磷回收塔頂電磁閥和真空泵，將磷回收塔底部電磁閥和氣壓調節閥打開，污水排出沉淀回收磷化合物；系統完成一個整體循環。
[0018]上述磷回收塔內污水在二氧化碳抽取后，pH快速上升到滿足生成Ca3(PO4)2的范圍和磷酸銨鎂的范圍。為了能夠充分地回收正磷，所以在污水排出后，可以進一步采用投加含Ca2+堿性物質或者通過磷酸銨鎂法將污水內剩余正磷回收。
[0019]本發明由于采取以上技術方案將產生以下有益效果:
1、通過CO2氣體封閉循環利用，達到溶磷、回收磷的目的，且在過程中不產生有毒有害物質，對于環境保護起到重要作用。
[0020]2、污水和懸浮物中的磷得以析出脫除，為污水的后續處理減輕壓力，節省污水處理成本。[0021 ] 3、污水中懸浮物在過濾裝置內得以去除，為高品質磷化合物的回收打下基礎，回收的產品可以作為化肥或者原料重新利用。
[0022]4、整個過程的自動化控制能夠減輕人的勞動強度，且能夠保證工作的連續進行。
[0023]5、本發明裝置具有結構簡單、投資成本低、吹脫性能穩定可靠、凈化效果好、運行管理及維護容易等優點，適用于各類原料沼液達標排放處理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發明系統結構示意圖；
圖中:1-PLC控制器；21_第一單向閥；22_第二單向閥；23_第三單向閥；3_溶磷塔；31-溶磷塔塔頂；32_溶磷塔塔體；33_溶磷塔塔底；4_ 二氧化碳鋼瓶；5_電磁閥；6_泄壓閥；7-氣泵；8_曝氣裝置；9_溶磷塔底部電磁閥；10_污水過濾裝置；11_液泵；12_磷回收塔；121_磷回收塔塔頂；122_磷回收塔塔體；123_磷回收塔塔底；13_攪拌裝置；14_磷回收塔塔頂電磁閥；15_真空泵；16_磷回收塔底部電磁閥；17_氣壓調節閥；18_濾網。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例對本發明系統進行詳細的描述。
[0026]如圖1所示，本發明的系統包括PLC控制器1、溶磷塔3、污水過濾裝置9和磷回收塔12。
[0027]如圖1所示，溶磷塔3包括溶磷塔塔頂31、溶磷塔塔體32、溶磷塔塔底33，溶磷塔塔體32的兩端面分別與溶磷塔塔頂31下端面和溶磷塔塔底33上端面之間設置有法蘭盤，相鄰的法蘭盤之間設有密封墊，并用螺栓連接在一起，保證吹脫塔具有良好的密閉性。溶磷塔塔體32通過第一單向閥21和管道與遠端污水泵O連通，PLC控制器I啟動遠端污水泵O來完成污水的抽取入塔的工作。溶磷塔塔頂31的出氣口通過管道、泄壓閥6與氣泵7的進氣端連接，氣泵7的出氣端與第二單向閥22連接，二氧化碳氣體再經由溶磷塔塔體32內部的曝氣裝置8進入溶磷塔3內，當塔內污水達到預設量后，關閉遠端污水泵0，同時開啟氣泵7來完成CO2的溶解工作，此時溶磷塔底部電磁閥9和磷回收塔頂部磷回收塔頂部電磁閥14處于關閉狀態。溶磷塔塔內安裝有壓強傳感器，當塔內氣體壓強下降到規定低限時，開啟電磁閥5，氣態二氧化碳從二氧化碳鋼瓶4快速進入溶磷塔3內，當達到上限時，則關閉電磁閥
5。溶磷塔塔體32通過電磁閥5與二氧化碳鋼瓶4連通。塔內污水在二氧化碳的溶解過程中逐漸降低，當PH可達到6.8時，關閉氣泵7。溶磷塔底部電磁閥9打開排放塔內污水。
[0028]如圖1所示，溶磷塔底部電磁閥9打開后，低pH的污水則在溶磷塔內部壓力作用下排入污水過濾裝置10，為了保證能夠將污水中大粒徑的懸浮物去除，污水過濾裝置內部安裝有坡度5%的500um濾網18。當污水排凈之后關閉溶磷塔底部電磁閥9，同時打開遠端污水泵O。
[0029]如圖1所示，沉淀后的污水經過液泵11和第三單向閥23進入磷回收塔12，泵取低pH污水時，PLC控制器I控制開啟氣壓調節閥17。
[0030]如圖1所示，磷回收塔12包括磷回收塔塔頂121、磷回收塔塔體122和磷回收塔塔底123，磷回收塔塔體122的兩端面分別與磷回收塔塔頂121下端面和磷回收塔塔底123上端面之間設置法蘭盤，相鄰的法蘭盤之間設有密封墊，并用螺栓連接在一起，保證吹脫塔具有良好的密閉性。磷回收塔塔頂121安裝有攪拌裝置13，主要用于污水的攪拌釋放二氧化碳氣體。磷回收塔塔頂121頂部還設置有出氣口，出氣口與磷回收塔頂部電磁閥14連接，通過管道與真空泵15連15通接入溶磷塔3的氣體循環系統。真空泵15能夠將污水釋放出來的二氧化碳快速抽走并注射到溶磷塔3的污水內，從而再次利用其來完成降低pH溶磷的過程和功能。當磷回收塔12內部的二氧化碳含量達到平衡時，二氧化碳傳感器會及時將信號傳送到PLC控制器1，則電磁閥13關閉。
[0031]如圖1所示，排放磷回收塔12內部污水時，PLC控制器I開啟氣壓調節閥17和磷回收塔底部電磁閥16，從而保證液體在重力作用下能夠排出。為了保證溶磷塔3內部有足夠的壓強，電磁閥5打開，當內部壓強達到上限值則關閉電磁閥5。
[0032]本系統用于牛糞、豬糞厭氧消化液和市政污水等的測試，牛糞厭氧消化液處理后是未處理含磷量的2.10倍，豬糞的高達2.95倍，市政污水的可達1.7倍。在磷回收塔內，磷回收率基本可達到 98%以上。
【權利要求】
1.在常溫下重復利用二氧化碳從污水溶磷回收的系統，其特征在于:包括溶磷塔(3)、污水過濾裝置(10)和磷回收塔(12);其中所述溶磷塔(3)的溶磷塔塔體(32)通過電磁閥(5)和管道與二氧化碳鋼瓶(4)連通，溶磷塔塔體(32)還通過第一單向閥(21)和管道與污水泵(O )連通，溶磷塔塔頂(31)與氣泵(7 )的進氣口連通，氣泵(7 )的出氣口通過管道和第二單向閥(22 )與溶磷塔(3 )底部的曝氣裝置(8 )連通，溶磷塔塔底(33 )通過溶磷塔底部電磁閥(9)和管道與污水過濾裝置(10)的進水口連通；所述污水過濾裝置(10)設置于溶磷塔(3)和磷回收塔(12)之間，污水過濾裝置(10)的出水口通過液泵(11)、管道和第三單向閥(23)與磷回收塔(12)連通；磷回收塔(12)的頂部通過磷回收塔塔頂電磁閥(14)、管道和真空泵(15 )與溶磷塔塔頂(31)和氣泵(7 )進氣口之間的管道連通。
2.根據權利要求1所述在常溫下重復利用二氧化碳從污水溶磷回收的系統，其特征在于:所述溶磷塔(3)塔內安裝有壓強傳感器。
3.根據權利要求1所述在常溫下重復利用二氧化碳從污水溶磷回收的系統，其特征在于:在所述溶磷塔塔頂(31)和氣泵(7 )進氣口之間設置有泄壓閥(6 )。
4.根據權利要求1所述在常溫下重復利用二氧化碳從污水溶磷回收的系統，其特征在于:所述污水過濾裝置(10)內設置有濾網(18)。
5.根據權利要求4所述在常溫下重復利用二氧化碳從污水溶磷回收的系統，其特征在于:所述濾網(18)與污水過濾裝置(10)的底部為非平行設置。
6.根據權利要求 1所述在常溫下重復利用二氧化碳從污水溶磷回收的系統，其特征在于:所述磷回收塔(12)的磷回收塔塔頂(121)設置有氣壓調節閥(17)。
7.根據權利要求1所述在常溫下重復利用二氧化碳從污水溶磷回收的系統，其特征在于:所述磷回收塔(12)塔頂還設置有攪拌裝置(13)。
8.根據權利要求1到7任一項所述在常溫下重復利用二氧化碳從污水溶磷回收的系統，其特征在于:還包括PLC控制器(I )，PLC控制器(I)控制各電磁閥的開閉，以及污水泵(O)、氣泵(7)、液泵(11)、真空泵(15)和攪拌裝置(13)的停止和運行。
9.利用權利要求1所述系統在常溫下重復利用二氧化碳從污水溶磷回收的方法，其特征在于: PLC控制器(I)發出控制信號啟動遠端污水泵(0)，則污水通過第一單向閥(21)泵入溶磷塔(3)中，當達到預定水位后，則關閉污水泵(O)； PLC控制器(I)發出信號啟動電磁閥(5)，二氧化碳鋼瓶(4)內的二氧化碳通過電磁閥(5)進入溶磷塔(3)，當塔內設置的壓強傳感器檢測出壓強達到預設值時關閉電磁閥(5)；PLC控制器(I)控制氣泵(7 )啟動，塔內二氧化碳在氣泵推力作用下經過第二單向閥(22 )和曝氣裝置(8)，快速溶解在污水內，當污水pH不高于6.8時，停止氣泵(7)； PLC控制器(I)發出信號啟動溶磷塔底部電磁閥(9)將塔內污水排入污水過濾裝置(10)； PLC控制器(I)控制溶磷塔底部電磁閥(9)關閉且啟動遠端污水泵(0)，泵入定量的污水進入溶磷塔(3);PLC控制器(I)同時控制液泵(11)和氣壓調節閥(17)啟動，將經污水過濾裝置(10)過濾后的污水通過第三單向閥(23)泵入磷回收塔(12)，當液面到達指定位置后，關閉氣壓調節閥(17)和液泵(11); PLC控制器(I)控制遠端污水泵(O)關閉，同時開啟磷回收塔頂電磁閥(14)、真空泵(15)和攪拌裝置(13);水中溶解的二氧化碳在機械攪拌作用下，快速從污水中揮發逸出，真空泵(15 )將二氧化碳抽取并重新通過氣泵(7 )、曝氣裝置(8 )注入溶磷塔(3 )的污水內；當磷回收塔(12)內部二氧化碳傳感器信號穩定后，關閉磷回收塔頂電磁閥(14)和真空泵(15)，將磷回收塔底部電磁閥(123)和氣壓調節閥(17)打開，污水排出沉淀回收磷化合物；系統完成一個整體循環。
10.根據權利要求9所述在常溫下重復利用二氧化碳從污水溶磷回收的方法，其特征在于:若溶磷塔(3)中的壓強超過安全閥值，則通過泄壓閥(6)釋放壓力。
【文檔編號】C02F1/00GK104016427SQ201410267050
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月16日 優先權日:2014年6月16日
【發明者】劉良, 郭宗義, 周文龍, 張亮, 涂志, 潘曉, 邱進杰, 鄧娟 申請人:重慶市畜牧科學院