在常温下重复利用二氧化碳从污水溶磷回收的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明属于污水回收磷领域，公开了一种在常温下重复利用二氧化碳从污水溶磷回收的方法和系统，溶磷塔通过电磁阀和管道与二氧化碳钢瓶连通，塔顶与气泵的进气口连通，气泵的出气口通过管道和第二单向阀与溶磷塔底部的曝气装置连通，塔底通过溶磷塔底部电磁阀和管道与污水过滤装置的进水口连通；污水过滤装置设置于溶磷塔和磷回收塔之间，污水过滤装置的出水口通过液泵、管道和第三单向阀与磷回收塔连通；顶部通过磷回收塔塔顶电磁阀、管道和真空泵与溶磷塔塔顶和气泵进气口之间的管道连通。本发明具有装置结构和处理工艺简单、投资及运行成本低、性能稳定可靠、溶磷效和磷回收效果好、易于维护、维护费用低等优点，适用于各类含磷污水溶磷回收处理。
【专利说明】在常温下重复利用二氧化碳从污水溶磷回收的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及污水磷素回收的系统，更具体地说，本发明涉及一种常温条件下重复利用二氧化碳从污水溶磷回收的方法和系统，属于污水处理、环境保护【技术领域】。
【背景技术】
[0002]磷是动植物生长、生存的必需元素，但是，污水中过量的磷也能够导致水体富营养化，特别是在封闭水域，其污染更为严重。世界磷的使用量正以每年1.5%的速度递增，预计将在未来的100~250年内枯竭。磷作为一种不可再生资源，逐渐被各国重视。污水中的磷也是一种重要的资源，因此将其回收再利用具有重要的意义。
[0003]现阶段，污水除磷的技术主要有化学除磷法和生物除磷法。磷酸铵镁法(MAP法)是一种化学除磷方法，通过向含NH4+污水添加Mg2+和PO/+，发生化学反应生成MgNH4PO4,其反应原理如式(1)所示。MAP法得以应用是因为其自身独有的优越性:一方面可以同时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铵镁可作为农业生产的肥料。 [0004]NH4.+ PO43.+ Mg2+ — MgNH4PO4(1)
虽然MgNH4PO4可直接用作高品质缓释磷肥，增加经济效益，且具有同步去除氨氮的作用，产泥量小等特点，但也存在运行成本高，添加的化学试剂可能造成其它污染等问题。
[0005]污水中的磷存在形态主要包括有正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷，在二级生化处理中，聚磷酸盐和有机磷可以转化为正磷酸盐。最典型的生物除磷模式是厌氧/好氧生物除磷法，在好氧过程中正磷酸盐会被大量地吸收到活性污泥中。这些污泥吸收了大量的磷，通过沉淀池沉淀后，其含磷量可达污泥干重的5~10%，一般的活性污泥也可达2%。现阶段，这些活性污泥主要的处理方式有填埋、焚烧等，这是浪费磷资源的处理方式，不利于磷资源的保护。所以，为了能够充分地回收污水中的磷，迫切需要一种能够有效地溶解污水中的磷素并加以回收的技术工艺和系统。
[0006]综上所述，开发高效污水磷素回收工艺技术且不引入污染物成为解决污水回收磷和达标排放的关键技术之一。
【发明内容】
[0007]针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种在常温下重复利用二氧化碳从污水溶磷回收的系统，以及利用该系统进行溶磷回收的方法，以解决污水磷素回收的问题。
[0008]为了实现上述目的本发明采用如下技术方案:在常温下重复利用二氧化碳从污水溶磷回收的系统，包括溶磷塔、污水过滤装置和磷回收塔；其中所述溶磷塔的溶磷塔塔体通过电磁阀和管道与二氧化碳钢瓶连通，溶磷塔塔体还通过第一单向阀和管道与污水泵连通，溶磷塔塔顶与气泵的进气口连通，气泵的出气口通过管道和第二单向阀与溶磷塔底部的曝气装置连通，溶磷塔塔底通过溶磷塔底部电磁阀和管道与污水过滤装置的进水口连通；所述污水过滤装置设置于溶磷塔和磷回收塔之间，污水过滤装置的出水口通过液泵、管道和第三单向阀与磷回收塔连通；磷回收塔的顶部通过磷回收塔塔顶电磁阀、管道和真空泵与溶磷塔塔顶和气泵进气口之间的管道连通。
[0009]为了更好地实施本系统，所述溶磷塔塔内安装有压强传感器。在所述溶磷塔塔顶和气泵进气口之间设置有泄压阀。
[0010]具体地，所述污水过滤装置内设置有滤网。所述滤网与污水过滤装置的底部为非平行设置，即滤网与污水过滤装置的底面呈一定夹角。
[0011]更具体地，所述磷回收塔的磷回收塔塔顶设置有气压调节阀和搅拌装置。磷回收塔塔内还设置有二氧化碳传感器。
[0012]本系统还包括PLC控制器，PLC控制器控制各电磁阀的开闭，以及污水泵、气泵、液泵、真空泵和搅拌装置的停止和运行。
[0013]本发明还提供了利用上述系统在常温下重复利用二氧化碳从污水溶磷回收的方法，具体如下:
PLC控制器发出控制信号启动远端污水泵，则污水通过第一单向阀泵入溶磷塔中，当达到预定水位后，则关闭污水泵。
[0014]PLC控制器发出信号启动电磁阀，二氧化碳钢瓶内的二氧化碳通过电磁阀进入溶磷塔，当塔内设置的压强传感器检测出压强达到预设值时关闭电磁阀；PLC控制器控制气泵启动，塔内二氧化碳在气泵推力作用下经过第二单向阀和曝气装置，快速溶解在污水内，溶磷塔内污水PH值快速下降，当污水pH不高于6.8时，悬浮物中的难溶性磷得以溶出并以可溶性的正磷酸盐存在污 水中，此时停止气泵；一些废水中会含有挥发性气体，所以气路中设置有泄压阀，当若溶磷塔中的压强超过安全阀值，则通过泄压阀释放压力。
[0015]PLC控制器发出信号启动溶磷塔底部电磁阀将塔内污水排入污水过滤装置；由于污水在进塔之前清除大的悬浮物，不做其他预处理，可能含有大量的悬浮物，影响回收磷产品的质量，所以内部设置有坡度5%的500um的滤网，从而保证去除污水中大粒径的悬浮物。
[0016]PLC控制器控制溶磷塔底部电磁阀关闭且启动远端污水泵，泵入定量的污水进入溶磷塔；PLC控制器同时控制液泵和气压调节阀启动，将经污水过滤装置过滤后的污水通过第三单向阀泵入磷回收塔，当液面到达指定位置后，关闭气压调节阀和液泵。
[0017]PLC控制器控制远端污水泵关闭，同时开启磷回收塔顶电磁阀、真空泵和搅拌装置；水中溶解的二氧化碳在机械搅拌作用下，快速从污水中挥发逸出，真空泵将二氧化碳抽取并重新通过气泵、曝气装置注入溶磷塔的污水内；当磷回收塔内部二氧化碳传感器信号稳定后，关闭磷回收塔顶电磁阀和真空泵，将磷回收塔底部电磁阀和气压调节阀打开，污水排出沉淀回收磷化合物；系统完成一个整体循环。
[0018]上述磷回收塔内污水在二氧化碳抽取后，pH快速上升到满足生成Ca3(PO4)2的范围和磷酸铵镁的范围。为了能够充分地回收正磷，所以在污水排出后，可以进一步采用投加含Ca2+碱性物质或者通过磷酸铵镁法将污水内剩余正磷回收。
[0019]本发明由于采取以上技术方案将产生以下有益效果:
1、通过CO2气体封闭循环利用，达到溶磷、回收磷的目的，且在过程中不产生有毒有害物质，对于环境保护起到重要作用。
[0020]2、污水和悬浮物中的磷得以析出脱除，为污水的后续处理减轻压力，节省污水处理成本。[0021 ] 3、污水中悬浮物在过滤装置内得以去除，为高品质磷化合物的回收打下基础，回收的产品可以作为化肥或者原料重新利用。
[0022]4、整个过程的自动化控制能够减轻人的劳动强度，且能够保证工作的连续进行。
[0023]5、本发明装置具有结构简单、投资成本低、吹脱性能稳定可靠、净化效果好、运行管理及维护容易等优点，适用于各类原料沼液达标排放处理。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明系统结构示意图；
图中:1-PLC控制器；21_第一单向阀；22_第二单向阀；23_第三单向阀；3_溶磷塔；31-溶磷塔塔顶；32_溶磷塔塔体；33_溶磷塔塔底；4_ 二氧化碳钢瓶；5_电磁阀；6_泄压阀；7-气泵；8_曝气装置；9_溶磷塔底部电磁阀；10_污水过滤装置；11_液泵；12_磷回收塔；121_磷回收塔塔顶；122_磷回收塔塔体；123_磷回收塔塔底；13_搅拌装置；14_磷回收塔塔顶电磁阀；15_真空泵；16_磷回收塔底部电磁阀；17_气压调节阀；18_滤网。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明系统进行详细的描述。
[0026]如图1所示，本发明的系统包括PLC控制器1、溶磷塔3、污水过滤装置9和磷回收塔12。
[0027]如图1所示，溶磷塔3包括溶磷塔塔顶31、溶磷塔塔体32、溶磷塔塔底33，溶磷塔塔体32的两端面分别与溶磷塔塔顶31下端面和溶磷塔塔底33上端面之间设置有法兰盘，相邻的法兰盘之间设有密封垫，并用螺栓连接在一起，保证吹脱塔具有良好的密闭性。溶磷塔塔体32通过第一单向阀21和管道与远端污水泵O连通，PLC控制器I启动远端污水泵O来完成污水的抽取入塔的工作。溶磷塔塔顶31的出气口通过管道、泄压阀6与气泵7的进气端连接，气泵7的出气端与第二单向阀22连接，二氧化碳气体再经由溶磷塔塔体32内部的曝气装置8进入溶磷塔3内，当塔内污水达到预设量后，关闭远端污水泵0，同时开启气泵7来完成CO2的溶解工作，此时溶磷塔底部电磁阀9和磷回收塔顶部磷回收塔顶部电磁阀14处于关闭状态。溶磷塔塔内安装有压强传感器，当塔内气体压强下降到规定低限时，开启电磁阀5，气态二氧化碳从二氧化碳钢瓶4快速进入溶磷塔3内，当达到上限时，则关闭电磁阀
5。溶磷塔塔体32通过电磁阀5与二氧化碳钢瓶4连通。塔内污水在二氧化碳的溶解过程中逐渐降低，当PH可达到6.8时，关闭气泵7。溶磷塔底部电磁阀9打开排放塔内污水。
[0028]如图1所示，溶磷塔底部电磁阀9打开后，低pH的污水则在溶磷塔内部压力作用下排入污水过滤装置10，为了保证能够将污水中大粒径的悬浮物去除，污水过滤装置内部安装有坡度5%的500um滤网18。当污水排净之后关闭溶磷塔底部电磁阀9，同时打开远端污水泵O。
[0029]如图1所示，沉淀后的污水经过液泵11和第三单向阀23进入磷回收塔12，泵取低pH污水时，PLC控制器I控制开启气压调节阀17。
[0030]如图1所示，磷回收塔12包括磷回收塔塔顶121、磷回收塔塔体122和磷回收塔塔底123，磷回收塔塔体122的两端面分别与磷回收塔塔顶121下端面和磷回收塔塔底123上端面之间设置法兰盘，相邻的法兰盘之间设有密封垫，并用螺栓连接在一起，保证吹脱塔具有良好的密闭性。磷回收塔塔顶121安装有搅拌装置13，主要用于污水的搅拌释放二氧化碳气体。磷回收塔塔顶121顶部还设置有出气口，出气口与磷回收塔顶部电磁阀14连接，通过管道与真空泵15连15通接入溶磷塔3的气体循环系统。真空泵15能够将污水释放出来的二氧化碳快速抽走并注射到溶磷塔3的污水内，从而再次利用其来完成降低pH溶磷的过程和功能。当磷回收塔12内部的二氧化碳含量达到平衡时，二氧化碳传感器会及时将信号传送到PLC控制器1，则电磁阀13关闭。
[0031]如图1所示，排放磷回收塔12内部污水时，PLC控制器I开启气压调节阀17和磷回收塔底部电磁阀16，从而保证液体在重力作用下能够排出。为了保证溶磷塔3内部有足够的压强，电磁阀5打开，当内部压强达到上限值则关闭电磁阀5。
[0032]本系统用于牛粪、猪粪厌氧消化液和市政污水等的测试，牛粪厌氧消化液处理后是未处理含磷量的2.10倍，猪粪的高达2.95倍，市政污水的可达1.7倍。在磷回收塔内，磷回收率基本可达到 98%以上。
【权利要求】
1.在常温下重复利用二氧化碳从污水溶磷回收的系统，其特征在于:包括溶磷塔(3)、污水过滤装置(10)和磷回收塔(12);其中所述溶磷塔(3)的溶磷塔塔体(32)通过电磁阀(5)和管道与二氧化碳钢瓶(4)连通，溶磷塔塔体(32)还通过第一单向阀(21)和管道与污水泵(O )连通，溶磷塔塔顶(31)与气泵(7 )的进气口连通，气泵(7 )的出气口通过管道和第二单向阀(22 )与溶磷塔(3 )底部的曝气装置(8 )连通，溶磷塔塔底(33 )通过溶磷塔底部电磁阀(9)和管道与污水过滤装置(10)的进水口连通；所述污水过滤装置(10)设置于溶磷塔(3)和磷回收塔(12)之间，污水过滤装置(10)的出水口通过液泵(11)、管道和第三单向阀(23)与磷回收塔(12)连通；磷回收塔(12)的顶部通过磷回收塔塔顶电磁阀(14)、管道和真空泵(15 )与溶磷塔塔顶(31)和气泵(7 )进气口之间的管道连通。
2.根据权利要求1所述在常温下重复利用二氧化碳从污水溶磷回收的系统，其特征在于:所述溶磷塔(3)塔内安装有压强传感器。
3.根据权利要求1所述在常温下重复利用二氧化碳从污水溶磷回收的系统，其特征在于:在所述溶磷塔塔顶(31)和气泵(7 )进气口之间设置有泄压阀(6 )。
4.根据权利要求1所述在常温下重复利用二氧化碳从污水溶磷回收的系统，其特征在于:所述污水过滤装置(10)内设置有滤网(18)。
5.根据权利要求4所述在常温下重复利用二氧化碳从污水溶磷回收的系统，其特征在于:所述滤网(18)与污水过滤装置(10)的底部为非平行设置。
6.根据权利要求 1所述在常温下重复利用二氧化碳从污水溶磷回收的系统，其特征在于:所述磷回收塔(12)的磷回收塔塔顶(121)设置有气压调节阀(17)。
7.根据权利要求1所述在常温下重复利用二氧化碳从污水溶磷回收的系统，其特征在于:所述磷回收塔(12)塔顶还设置有搅拌装置(13)。
8.根据权利要求1到7任一项所述在常温下重复利用二氧化碳从污水溶磷回收的系统，其特征在于:还包括PLC控制器(I )，PLC控制器(I)控制各电磁阀的开闭，以及污水泵(O)、气泵(7)、液泵(11)、真空泵(15)和搅拌装置(13)的停止和运行。
9.利用权利要求1所述系统在常温下重复利用二氧化碳从污水溶磷回收的方法，其特征在于: PLC控制器(I)发出控制信号启动远端污水泵(0)，则污水通过第一单向阀(21)泵入溶磷塔(3)中，当达到预定水位后，则关闭污水泵(O)； PLC控制器(I)发出信号启动电磁阀(5)，二氧化碳钢瓶(4)内的二氧化碳通过电磁阀(5)进入溶磷塔(3)，当塔内设置的压强传感器检测出压强达到预设值时关闭电磁阀(5)；PLC控制器(I)控制气泵(7 )启动，塔内二氧化碳在气泵推力作用下经过第二单向阀(22 )和曝气装置(8)，快速溶解在污水内，当污水pH不高于6.8时，停止气泵(7)； PLC控制器(I)发出信号启动溶磷塔底部电磁阀(9)将塔内污水排入污水过滤装置(10)； PLC控制器(I)控制溶磷塔底部电磁阀(9)关闭且启动远端污水泵(0)，泵入定量的污水进入溶磷塔(3);PLC控制器(I)同时控制液泵(11)和气压调节阀(17)启动，将经污水过滤装置(10)过滤后的污水通过第三单向阀(23)泵入磷回收塔(12)，当液面到达指定位置后，关闭气压调节阀(17)和液泵(11); PLC控制器(I)控制远端污水泵(O)关闭，同时开启磷回收塔顶电磁阀(14)、真空泵(15)和搅拌装置(13);水中溶解的二氧化碳在机械搅拌作用下，快速从污水中挥发逸出，真空泵(15 )将二氧化碳抽取并重新通过气泵(7 )、曝气装置(8 )注入溶磷塔(3 )的污水内；当磷回收塔(12)内部二氧化碳传感器信号稳定后，关闭磷回收塔顶电磁阀(14)和真空泵(15)，将磷回收塔底部电磁阀(123)和气压调节阀(17)打开，污水排出沉淀回收磷化合物；系统完成一个整体循环。
10.根据权利要求9所述在常温下重复利用二氧化碳从污水溶磷回收的方法，其特征在于:若溶磷塔(3)中的压强超过安全阀值，则通过泄压阀(6)释放压力。
【文档编号】C02F1/00GK104016427SQ201410267050
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】刘良, 郭宗义, 周文龙, 张亮, 涂志, 潘晓, 邱进杰, 邓娟 申请人:重庆市畜牧科学院