一种用于回收污水中磷元素的水处理系统的制作方法

1.本技术涉及水处理技术领域，尤其是涉及一种用于回收污水中磷元素的水处理系统，属于环保技术领域。


背景技术：

2.目前，人们为了追求更好的生活条件，用水量不断增加，随之而来的是污水排水量也逐渐增长，含有较多的氮磷元素；农村生活污水由于居民居住具有分散性，难于统一起来进行处理，所以，农村的水处理工艺处理的污水还达不到排放标准，污染自然水体，造成水体富营养化。富营养化是指水体中的营养物质过度积累，导致藻类等水生生物异常繁殖，进一步导致溶解氧的含量下降，水中的鱼类大量死亡，造成环境恶化的现象，并且该水体也不能作为饮用水源，使水资源短缺更加严重。
3.研究人员对于引起水体富营养化的关键因素进行了深入研究，发现磷元素、氮元素、有机物质、水温、光照等都对水体富营养化起着重要作用。而在农村地区，通常磷污染较为严重，主要是因为：（1）农田施肥是常见的农业实践，化肥和有机肥料中通常含有磷元素，用于提供植物所需的营养，在施肥过程中，一部分磷元素无法被作物吸收，会随着农田的径流和冲刷进入水体，导致农村污水中磷的浓度升高；（2）农村地区的生活污水通常包括洗涤、洗浴、厨余废水等，这些污水中含有人类活动排放的磷元素，由于缺乏污水处理设施或处理技术不完善，农村地区的生活污水往往直接排放到附近的水体中，导致水体中磷的含量增加。
4.所以，农村污水除磷成为了当前亟待解决的重大问题。现有的除磷方法主要有生物法、化学反应法等，但是都有其缺陷。生物法除磷效果好，运营成本低，但是需要庞大的构筑物，运行复杂，耗时耗力，受多种因素的影响如温度、水质、水量、ph值、溶解氧。化学法具有高效稳定的除磷效果，但是经过化学药剂处理的污水可能会导致残留物的产生，这些残留物可能对环境造成二次污染。并且生物法和化学法的操作和维护相对复杂，需要定期添加化学药剂、监测水质和调整投药量。对于农村地区或人力资源有限的场所来说，可能面临操作和维护困难。因此，针对农村含磷污水处理，亟需开发一种经济高效、环保可持续的除磷技术。


技术实现要素：

5.针对现有污水除磷技术在农村地区难以操作和维护、处理复杂的问题，本技术提供一种用于回收污水中磷元素的水处理系统，借助铁离子与水体中的磷发生凝絮作用从而达到除磷效果，这种物理吸附的方式工艺简单，占地面积小，处理速度快且稳定。
6.本技术的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.本技术提供了一种用于回收污水中磷元素的水处理系统，包括：
8.回收塔；
9.转换开关，与回收塔连接，配置为切换处理模式与反冲洗模式；
10.布水管道，设在回收塔内并与转换开关连接；
11.进水管道、排水管道和反冲洗水排水管，均与转换开关连接；以及
12.除磷填料，设在回收塔内，除磷填料包含铁质材料；
13.处理模式中，进水管道与回收塔连通，排水管道与布水管道连通；反冲洗模式中，进水管道与布水管道连通，反冲洗水排水管与回收塔连通。
14.在本技术的一种可能的实现方式中，进水管道和排水管道位于回收塔的顶部；
15.布水管道位于回收塔内，并从进水管道和排水管道下方延伸到回收塔的底部。
16.在本技术的一种可能的实现方式中，除磷填料包括：
17.带孔网球；以及
18.浮力球与铁质填充物，均位于带孔网球内。
19.在本技术的一种可能的实现方式中，回收塔内设有格栅，除磷填料放置在格栅上；
20.布水管道穿过格栅后延伸到回收塔的底部。
21.在本技术的一种可能的实现方式中，除磷填料包括含有铁质材料的填料环或者填料球。
22.在本技术的一种可能的实现方式中，转换开关包括：
23.外壳，设在回收塔上；
24.阀芯，设在外壳内；以及
25.多组通道，设在阀芯上，阀芯转动时带动通道转动，实现处理模式与反冲洗模式的切换。
26.在本技术的一种可能的实现方式中，话包括与阀芯的转动开关。
27.在本技术的一种可能的实现方式中，还包括设在外壳上并与阀芯连接的驱动电机。
28.本技术具有以下有益效果：
29.本技术提供的用于回收污水中磷元素的水处理系统，有固定式和漂浮式两种，固定式的水处理系统原位固定在受污染的区域，通过水泵或者管道将污水送入到回收塔中进行处理。漂浮式可以直接放置在水体中，在水体的不同区域进行处理。处理过程中除磷填料产生的fe
2+
和fe
3+
能够与水体中的磷发生絮凝作用，产生的凝絮物吸附在除磷填料上。这种物理吸附方式的除磷效果稳定，除磷速度快，工艺也更加简单。本技术提供的水处理系统结构简单，占地面积小，适用于农村进行分散污水处理。
附图说明
30.图1是本技术提供的一种水处理系统的结构性示意图。
31.图2是本技术提供的一种处理模式时污水的流动路径示意图。
32.图3是本技术提供的一种反冲洗模式时反冲洗用水的流动路径示意图。
33.图4是本技术提供的一种处理模式时转换开关工作的原理性示意图。
34.图5是本技术提供的一种反冲洗模式时转换开关工作的原理性示意图。
35.图6是本技术提供的一种实现阀芯转动的原理性示意图。
36.图7是本技术提供的一种除磷填料的结构性示意图。
37.图8是本技术提供的一种回收塔内除磷填料的部署方式示意图。
38.图中，1、回收塔，4、除磷填料，5、转换开关，21、进水管道，22、排水管道，23、布水管道，24、反冲洗水排水管，41、带孔网球，42、浮力球，43、铁质填充物，7、格栅，51、外壳，52、阀芯，53、通道，54、转动开关，55、驱动电机。
具体实施方式
39.以下结合附图，对本技术中的技术方案作进一步详细说明。
40.本技术公开了一种用于回收污水中磷元素的水处理系统，请参阅图1，水处理系统包括回收塔1、除磷填料4、转换开关5、进水管道21、排水管道22、布水管道23、反冲洗水排水管24等，进水管道21、排水管道22和反冲洗水排水管24均与转换开关5连接，布水管道23位于回收塔1内并与转换开关5连接。
41.在一些例子中，转换开关5安装在回收塔1上。
42.在一些例子中，进水管道21和排水管道22位于回收塔1的顶部，布水管道23位于进水管道21和排水管道22下方，并延伸到回收塔1的底部，这样的目的是尽可能的增加污水在回收塔1内部的流动路径，有助于提高除磷效果。
43.回收塔1内还填充有除磷填料4，除磷填料4包含铁质材料，本技术利用除磷填料4发生电化学腐蚀产生的fe
2+
和fe
3+
与水体中的磷发生絮凝作用从而达到除磷的目的，具体原理如下：
44.铁质材料中含有少量的碳，在潮湿环境中形成碳和铁原电池：
45.铁为负极，失电子：2fe-4e-=2fe
2+
46.碳是正极，但碳是惰性电极，所以得电子的是o2，o2+2h2o+4e-=4oh-47.总反应式：2fe
2+
+4oh-=2fe(oh)248.其中fe(oh)2极易被氧化为fe(oh)3，
49.fe(oh)2和fe(oh)3中的fe
2+
和fe
3+
能够与污水中的磷酸根离子结合形成磷酸铁或磷酸亚铁沉淀物，降低污水中磷的浓度，从而达到除磷的目的。凝絮沉淀作用产生的凝絮物附着在除磷填料4的表面上，该附着在除磷填料4表面上的凝絮物可通过反向冲洗的方式去除。
50.请参阅图2，在处理模式中，通过转换开关5将排水管道22与布水管道23连通，进水管道21直接连通回收塔。污水通过进水管道21进入回收塔1内，然后在回收塔1内自上而下流动，与除磷填料4接触反应后，净化后的水通过位于回收塔1底部的布水管道23自下而上通过布水管道23，从排水管道22流出。
51.请参阅图3，在反冲洗模式中，通过转换开关5将进水管道21与布水管道23连通。反冲洗水通过进水管道21和布水管道23流入回收塔1，并注入回收塔底部，然后从布水管道23的底部流入回收塔内，在回收塔1内自下而上流动，即反冲洗水在回收塔内部的水流方向与处理模式中相反。通过反冲洗水将除磷填料4上的颗粒物进行冲洗，使除磷填料4上附着的凝絮物与除磷填料4脱离接触。脱离接触的凝絮物随反冲洗水从反冲洗水排水管24流出，含有磷酸铁的沉积物可以作为植物的磷肥和铁肥得到有效的回收利用。
52.处理模式与反冲洗模式的切换通过转换开关5实现，转换开关5安装在回收塔1上，转换开关5的作用是切换处理模式与反冲洗模式。在处理模式中，进水管道21与回收塔1连通，排水管道22与布水管道23连通；在反冲洗模式中，进水管道21与布水管道23连通，反冲
洗水排水管24与回收塔1连通。
53.在一些例子中，转换开关5由外壳51、阀芯52和多组通道53组成，外壳51安装在回收塔1上，阀芯52位于外壳51内。阀芯52上存在多组通道53，当阀芯52转动时，阀芯52上的通道53 会在连接状态与断开状态之间切换，用以实现理模式与反冲洗模式的切换。
54.请参阅图4和图5，转换开关5内部具有两组通道，图4中的阀芯转动90度，变为图5中所示，即图4所示为处理模式，图5所示为反冲洗模式。
55.在一些可能的实现方式中，阀芯52的转动方式有两种：
56.第一种，手动模式，如图4和图5所示，使用与阀芯52连接的转动开关54实现；
57.第二种，自动模式，如图6所示，使用安装在外壳51上并与阀芯52连接的驱动电机55实现。
58.在一些例子中，请参阅图7，除磷填料4包括带孔网球41、浮力球42和铁质填充物43等，浮力球42与铁质填充物43均位于在带孔网球41内，浮力球42的作用是调节浮力，铁质填充物43的作用是与污水中的磷进行电化学反应；所述铁质填充物可以为1~5mm铁废弃物。
59.需要说明的是，带孔网球41上的孔眼需要小于浮力球42和铁质填充物43的直径，避免浮力球42和铁质填充物43从带孔网球41中逃逸。
60.在一些例子中，请参阅图8，回收塔1内设有格栅7，除磷填料4堆放在格栅7上，此时的除磷填料4可以选用含有铁质材料的填料环或者填料球。
61.本具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于回收污水中磷元素的水处理系统，其特征在于，包括：回收塔（1）；转换开关（5），与回收塔（1）连接，配置为切换处理模式与反冲洗模式；布水管道（23），设在回收塔（1）内并与转换开关（5）连接；进水管道（21）、排水管道（22）和反冲洗水排水管（24），均与转换开关（5）连接；以及除磷填料（4），设在回收塔（1）内，除磷填料（4）包含铁质材料；处理模式中，进水管道（21）与回收塔（1）连通，排水管道（22）与布水管道（23）连通；反冲洗模式中，进水管道（21）与布水管道（23）连通，反冲洗水排水管（24）与回收塔（1）连通。2.根据权利要求1所述的用于回收污水中磷元素的水处理系统，其特征在于，进水管道（21）和排水管道（22）位于回收塔（1）的顶部；布水管道（23）位于回收塔内，并从进水管道（21）和排水管道（22）下方延伸到回收塔（1）的底部。3.根据权利要求1所述的用于回收污水中磷元素的水处理系统，其特征在于，除磷填料（4）包括：带孔网球（41）；以及浮力球（42）与铁质填充物（43），均位于带孔网球（41）内。4.根据权利要求1所述的用于回收污水中磷元素的水处理系统，其特征在于，回收塔（1）内设有格栅（7），除磷填料（4）放置在格栅（7）上；布水管道（23）穿过格栅（7）后延伸到回收塔（1）的底部。5.根据权利要求4所述的用于回收污水中磷元素的水处理系统，其特征在于，除磷填料（4）包括含有铁质材料的填料环或者填料球。6.根据权利要求1所述的用于回收污水中磷元素的水处理系统，其特征在于，转换开关（5）包括：外壳（51），设在回收塔（1）上；阀芯（52），设在外壳（51）内；以及多组通道（53），设在阀芯（52）上，阀芯（52）转动时带动通道（53）转动，实现处理模式与反冲洗模式的切换。7.根据权利要求6所述的用于回收污水中磷元素的水处理系统，其特征在于，话包括与阀芯（52）的转动开关（54）。8.根据权利要求6所述的用于回收污水中磷元素的水处理系统，其特征在于，还包括设在外壳（51）上并与阀芯（52）连接的驱动电机（55）。

技术总结
本申请涉及一种用于回收污水中磷元素的水处理系统，属于环保技术领域。包括回收塔、与回收塔连接的转换开关、设在回收塔内并与转换开关连接的布水管道、与转换开关连接进水管道、排水管道和反冲洗水排水管和设在回收塔内的除磷填料，除磷填料包含铁质材料，转换开关配置为切换处理模式与反冲洗模式；处理模式中，进水管道与回收塔连通，排水管道与布水管道连通；反冲洗模式中，进水管道与布水管道连通，反冲洗水排水管与回收塔连通。本申请公开的用于回收污水中磷元素的水处理系统，借助铁离子与水体中的磷发生凝絮作用从而达到除磷效果，这种物理吸附的方式工艺简单，占地面积小，处理速度快且稳定。处理速度快且稳定。处理速度快且稳定。


技术研发人员：林小小 张巍
受保护的技术使用者：微资源（上海）生物技术有限公司
技术研发日：2023.07.25
技术公布日：2023/9/1