一种氮磷生态吸附处理系统的制作方法

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种氮磷生态吸附处理系统。

背景技术：

现代生活洗涤剂、农业化肥等造成的水体氮、磷含量超标，可造成严重的水体污染。实现氮磷等营养元素的深度处理以减少对环境的危害和回收利用氮磷，实现资源的可持续发展，是未来发展的趋势。常见的大量生活污水的生物处理方法是利用微生物对氨氮进行硝化和反硝化使水体中的氮进入大气中，利用聚磷菌的作用使总磷随底泥排出，传统生物处理技术末端通常采用二沉池，但是存在明显的缺点：设施占地面积大，剩余污泥量多。各个环节需要严格的控制好氧厌氧条件，停留时间长，且无法实现对氮磷的回收利用。

生态处理技术是近几年发展起来的一种运行和建设费用较低的高效水处理技术，已被广泛应用于地表水、生活污水等治理领域。研究表明生态水处理技术对污水中的nh4+-n、no3--n、tn和tp都有着较强的去除能力。为了进一步对水质进行深度处理，选择了离子交换作为后续的深度处理方式，其应用设备简单，但是普通树脂材料对磷并不具有选择吸附性。为了实现氮磷的深度处理和回收利用，本发明提供一种氮磷生态吸附处理系统，实现对污水中氮磷的深度处理，降低水体富营养化风险，同时应用新型材料和再生工艺实现氮磷的选择吸附和浓缩，对氮磷实现回收利用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种氮磷生态吸附处理系统。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种氮磷生态吸附处理系统，包括依次连通的厌氧系统、增氧系统、生态平衡净化系统、消毒系统及其过滤系统组成，所述生态平衡净化系统由生态净化系统及其与生态净化系统连通用于生态净化系统的水位调节的的蓄水系统组成。

优选的，所述厌氧系统为厌氧池，增氧系统为安装有增氧设备的增氧池，生态净化系统为净化池，蓄水系统为蓄水池，消毒系统为uv消毒池，净化池与蓄水池之间通过管道连通，且二者之间的管道上安装有压力泵和阀门，增氧池通过管道与净化池的底部连通，厌氧池的进口外接进水管，厌氧池的出口通过管道与增氧池的进口连通，净化池通过漫流的方式与uv消毒池连通，uv消毒池通过管道与过滤系统的进口连通，过滤系统的出口外接排水管。

优选的，所述净化池中从下至上设置由填料区和水生植物区组成，且填料区中填充有填料，水生种植区种植有水生植物。

优选的，所述填料区中从下至上铺设有粒径逐渐减小的填料，水生植物区中种植有沉水植物和挺水植物，且沉水植物包括有黑藻、狐尾藻和苦草，挺水植物包括有香蒲、黄花鸢尾、水葱及其花叶芦竹。

优选的，所述增氧池的进水口的部位设置有水流缓冲结构，所述水流缓冲结构由设置在增氧池的进水口部位的斜面及其设置在斜面的端部的竖直的挡板组成，斜面和挡板之间形成用于对水流进行减速的水流缓冲机构。

优选的，所述过滤系统由依次连通的树脂过滤器及其沸石过滤器组成，树脂过滤器的进口通过管道与uv消毒池的出口连通。

优选的，所述斜面与挡板之间的坡度比为1:1.2～1:2.0。

本发明在使用时，外部污水通过进水管进入厌氧池进行发酵和无害化处理，且污水在厌氧池中停留时间为1-2小时，然后通入至增氧池中，增氧池的进口处设置有水流缓冲结构，水流在进入增氧池时，沿着斜面流下，并冲击挡板，使得水流的流速降低，且出现水分子之间相互碰撞的状况，配合增氧设备，可以更好的提高污水与氧气的融合效率，待污水水溶氧后，将污水通入净化池中，污水在净化池中的下端通入，水位逐渐升高，依次经过填料区和水生植物种植区，并从上端漫流至uv消毒池中，在经过填料区和水生植物种植区时，填料在为生物和微生物提供生长介质的同时，也可通过沉淀、吸附和过滤等作用来去除污水中的氮磷等营养物质，挺水植物根系发达，可形成密菜的栏截网，不溶性胶体会被根系粘附或吸附而沉降下来，且水生植物的根系用于对氮磷等营养物质进行吸收，漫流至uv消毒池中的污水经过消毒过后依次从树脂过滤器和沸石过滤器中经过，从而进一步去除残留在污水中的少部分不溶于水的杂质及其氮磷等营养物质，进一步达到对污水的过滤及其净化，另外，由于到了秋冬季，水生植物会出现枯萎的状况，所以当净化池中的水生植物枯萎后，树脂过滤器和沸石过滤器的存在，使得本系统可以继续进行水体的处理；

在本发明中，树脂过滤器中的树脂为离子交换树脂，离子交换树脂饱和后可由5％的nacl溶液进行再生，nacl首先经过离子交换树脂，磷酸根被氯离子替代而解吸附，接着与沸石过滤器中的沸石接触，钠离子将替换被吸附的氨氮，氨氮和磷的高效解吸附使得沸石、离子交换树脂可以被重复再生使用，混合了氨氮和磷的高浓度盐溶液，通过添加氯化镁，可通过反应式(1)实现镁离子、铵根及磷酸根的共沉淀，形成纯度达99％的氮磷肥磷酸铵镁，去除了氮磷的高浓度盐溶液则可回收利用进行下次再生使用，磷酸铵镁得到快速有效的沉淀。

本发明的优点：

1、本发明可实现水体景观持久、高效净化、低养护、净污能力强的生态修复，应用前景广阔；

2、采用生态净化技术、离子交换树脂与沸石结合的工艺实现对氮磷的循环利用和深度处理水质的目的；与传统的生化水处理技术相比，具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好、抗负荷冲击能力强、生化效率高、剩余污泥产量极低；

3、秋冬季节水生植物枯萎，收割后的水生植物覆盖还田，循环利用；沸石过滤器、树脂过滤器对含氮磷污水中的氨氮及磷实现选择吸附及深度处理的同时，可以将富集的氨氮及磷回收为高纯度的氮磷肥。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对本发明实施例中的附图作简单地介绍。

图1为本发明的原理示意图；

图2为水流缓冲结构的示意图；

图3为离子交换树脂再生的原理示意图；

图中：1-厌氧池，2-增氧池，3-净化池，4-蓄水池，5-uv消毒池，6-树脂过滤器，7-沸石过滤器。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制。

参照图1至图3所示的一种氮磷生态吸附处理系统，包括依次连通的厌氧系统、增氧系统、生态平衡净化系统、消毒系统及其过滤系统组成，所述生态平衡净化系统由生态净化系统及其与生态净化系统连通用于生态净化系统的水位调节的的蓄水系统组成。

在本实施例中，所述厌氧系统为厌氧池1，增氧系统为安装有增氧设备的增氧池2，生态净化系统为净化池3，蓄水系统为蓄水池4，消毒系统为uv消毒池5，净化池3与蓄水池4之间通过管道连通，且二者之间的管道上安装有压力泵和阀门，雨季蓄水池4进行蓄纳，旱季进行净化池3中水的补充，保持净化池3中的原始水位始终保持在一个较为稳定的水位区间，从而不影响净化池的使用，增氧池2通过管道与净化池3的底部连通，厌氧池1的进口外接进水管，厌氧池1的出口通过管道与增氧池2的进口连通，净化池3通过漫流的方式与uv消毒池5连通，uv消毒池5通过管道与过滤系统的进口连通，过滤系统的出口外接排水管。

在本实施例中，所述净化池3中从下至上设置由填料区和水生植物区组成，且填料区中填充有填料，水生种植区种植有水生植物。

在本实施例中，所述填料区中从下至上铺设有粒径逐渐减小的填料，水生植物区中种植有沉水植物和挺水植物，且沉水植物包括有黑藻、狐尾藻和苦草，挺水植物包括有香蒲、黄花鸢尾、水葱及其花叶芦竹。

在本实施例中，所述增氧池2的进水口的部位设置有水流缓冲结构，所述水流缓冲结构由设置在增氧池2的进水口部位的斜面及其设置在斜面的端部的竖直的挡板组成，斜面和挡板之间形成用于对水流进行减速的水流缓冲机构。

在本实施例中，所述过滤系统由依次连通的树脂过滤器6及其沸石过滤器7组成，树脂过滤器6的进口通过管道与uv消毒池5的出口连通。

在本实施例中，所述斜面与挡板之间的坡度比为1:1.2～1:2.0。

示例一

以某地表水，比如湖泊、河流等作为进水水源为例，进水nh3-n、tp和cod分别为2～8ppm、0～2ppm和20～250ppm，传统的处理方法，出水氨氮的平均去除效率为49％，磷的平均去除率61％，cod的平均去除率为80％。经过本发明的系统处理后，氨氮、总磷的去除率均可以达到90％以上，出水达标排放，实现对污水中氮磷的深度处理，降低水体富营养化风险。

示例二

以生活污水作为进水水源为例，进水nh3-n、tp和cod分别为2～11ppm、0～4ppm和20～300ppm，传统的处理方法，出水氨氮的平均去除效率为52％，磷的平均去除率59％。经过本发明的系统处理后，氨氮、总磷的去除率均可以达到90％以上，达到对氮磷的深度处理，降低水体富营养化风险。

本发明在使用时，外部污水通过进水管进入厌氧池1进行发酵和无害化处理，且污水在厌氧池1中停留时间为1-2小时，然后通入至增氧池2中，增氧池2的进口处设置有水流缓冲结构，水流在进入增氧池时，沿着斜面流下，并冲击挡板，使得水流的流速降低，出现水分子之间相互碰撞的状况，配合增氧设备，可以更好的提高污水与氧气的融合效率，待污水水溶氧后，将污水通入净化池3中，污水在净化池3中的下端通入，水位逐渐升高，依次经过填料区和水生植物种植区，并从上端漫流至uv消毒池5中，在经过填料区和水生植物种植区时，填料在为生物和微生物提供生长介质的同时，也可通过沉淀、吸附和过滤等作用来去除污水中的氮磷等营养物质，挺水植物根系发达，可形成密菜的栏截网，不溶性胶体会被根系粘附或吸附而沉降下来，且水生植物的根系用于对氮磷等营养物质进行吸收，漫流至uv消毒池中5的污水经过消毒过后依次从树脂过滤器6和沸石过滤器7中经过，从而进一步去除残留在污水中的少部分不溶于水的杂质及其氮磷等营养物质，进一步达到对污水的过滤及其净化，另外，由于到了秋冬季，水生植物会出现枯萎的状况，所以当净化池中的水生植物枯萎后，树脂过滤器和沸石过滤器的存在，使得本系统可以继续进行水体的处理；

在本发明中，树脂过滤器5中的树脂为离子交换树脂，离子交换树脂饱和后可由5％的nacl溶液进行再生，nacl首先经过离子交换树脂，磷酸根被氯离子替代而解吸附，接着与沸石过滤器7中的沸石接触，钠离子将替换被吸附的氨氮，氨氮和磷的高效解吸附使得沸石、离子交换树脂可以被重复再生使用，混合了氨氮和磷的高浓度盐溶液，通过添加氯化镁，可通过反应式(1)实现镁离子、铵根及磷酸根的共沉淀，形成纯度达99％的氮磷肥磷酸铵镁，去除了氮磷的高浓度盐溶液则可回收利用进行下次再生使用，磷酸铵镁得到快速有效的沉淀。

本发明的优点：

1、本发明可实现水体景观持久、高效净化、低养护、净污能力强的生态修复，应用前景广阔；

2、采用生态净化技术、离子交换树脂与沸石结合的工艺实现对氮磷的循环利用和深度处理水质的目的；与传统的生化水处理技术相比，具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好、抗负荷冲击能力强、生化效率高、剩余污泥产量极低；

3、秋冬季节水生植物枯萎，收割后的水生植物覆盖还田，循环利用；沸石过滤器、树脂过滤器对含氮磷污水中的氨氮及磷实现选择吸附及深度处理的同时，可以将富集的氨氮及磷回收为高纯度的氮磷肥。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。