一种用于水体深度除磷的推流式吸附装置及其应用方法与流程

本发明涉及水体除磷处理，具体为一种用于水体深度除磷的推流式吸附装置及其应用方法。

背景技术：

1、水体富营养化是当前面临的重要生态环境问题，其发生通常与水体中氮、磷等营养盐的过量输入密切相关，其中磷是影响藻类生长和水生态系统生产力变化的关键限制因子。消减外源磷输入、控制水体磷污染是遏制水体富营养化进程的重要途径。

2、在现有除磷材料中，羟基氧化铁水凝胶球具有良好的磷吸附性能和生物相容性，且粒径较大、易于分离回收，在低浓度含磷水体净化领域具备应用前景。其吸附性能的发挥程度与材料在水体中的分散状态、传质条件以及活性位点的暴露情况相关。然而，现有的固定床、滤池等常规吸附装置在用于填料负载型水体磷净化时存在一定局限。现有装置通常将填料进行整体堆叠，运行过程中填料容易发生压实、板结和堵塞，这会导致水流分布不均、水头损失增加，进而形成沟流或短流，使得吸附材料内部的活性位点难以被充分利用。同时，当传统装置内的填料达到吸附饱和时，通常需要停运整个反应系统并清空床体水体，随后才能对填料进行取出、再生或更换。此种作业方式不仅维护过程复杂、增加了运维成本，还导致系统的运行连续性较差。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题在于现有水体除磷吸附装置中存在的吸附剂易压实堵塞、水流分布不均易产生短流，以及吸附剂饱和后通常需要系统整体停机排空才能进行更换或再生，从而导致处理效率下降和运维成本增加的问题。

2、为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

3、本发明第一方面提供一种用于水体深度除磷的推流式吸附装置，包括：

4、池体，所述池体由进水区、吸附区、出水区组成；

5、模块化网箱吸附组件，设置于所述吸附区内部，由若干个顺水流方向依次排列、独立可抽出的柱体网箱组成，所述柱体网箱内部装填羟基氧化铁水凝胶球吸附剂；

6、布水系统，位于所述进水区，其后方紧邻所述吸附区，由进水管和穿孔布水管组成；

7、隔板廊道系统，位于所述进水区和所述出水区之间，连接所述进水区和所述出水区，由若干个带有橡胶背鳍的塑料隔板将所述池体所述吸附区分隔成若干个廊道，以控制水体在所述吸附区的流态；

8、集水系统，位于所述出水区，其前方紧邻所述吸附区，由溢流管和出水管组成。

9、进一步地，所述进水区不占用独立的实体长度段，而是位于所述吸附区和所述出水区上方；

10、所述吸附区长度为所述池体总长度的75%-85%，宽度与所述池体同宽，水深与所述池体设计水深一致；

11、所述出水区长度为所述池体总长度的15%-25%，宽度与所述池体同宽，水深与所述池体设计水深一致。

12、进一步地，每个所述廊道内顺水流方向依次紧密排列若干个所述柱体网箱；所述廊道的宽度与所述柱体网箱的外径相匹配。

13、进一步地，所述塑料隔板垂直置于所述池体所述吸附区内部，各所述塑料隔板的一端与所述池体内壁紧密贴合，另一端与所述池体内壁之间留有空隙，所述塑料隔板呈交错排列，且各所述廊道之间串联组合，使水体在所述廊道间以推流式s型连续流经每一个所述柱体网箱；

14、所述橡胶背鳍安装于所述塑料隔板靠近所述池体内壁的一端，有效防止各所述廊道间水流串流。

15、进一步地，所述柱体网箱内部由圆形网隔板将其分为三层填料腔，所述圆形网隔板的数量为2个，水平固定于所述柱体网箱内部，由所述柱体网箱上的固定圆环进行支撑；

16、所述柱体网箱顶部设有密封盖和提拉部件，所述密封盖与所述圆形网隔板相同，且所述圆形网隔板和所述密封盖上均设有2个所述提拉部件。

17、可选地，所述三层填料腔从上至下的高度依次占所述柱体网箱总高度的31%-35%、31%-35%和28%-32%，所述密封盖距所述柱体网箱顶部的距离占所述柱体网箱总高度的1%-4%，且所述第三层填料腔的高度与所述密封盖距所述柱体网箱顶部的距离之和等于所述第一层填料腔或所述第二层填料腔的高度；

18、每层填料腔内装填的所述羟基氧化铁水凝胶球吸附剂的填充率均为85%-95%。

19、可选地，所述柱体网箱的高度不低于所述池体的设计水深，高径比为6-10，内径为外径的85%，其上密封网的孔径为0.6mm；

20、所述圆形网隔板的外径等于所述柱体网箱的内径与所述固定圆环环宽的50%之和；

21、所述羟基氧化铁水凝胶球吸附剂的密度约为1.026g/cm3，粒径为2-3mm。

22、进一步地，所述布水系统的所述进水管上设置有进水阀门，所述穿孔布水管通过转接头与所述进水管连接，所述穿孔布水管的管壁上开设有均匀分布的布水孔；

23、所述穿孔布水管的管长与所述池体的设计水深保持一致，所述布水孔的直径为5mm，孔间距为2cm。

24、进一步地，所述集水系统的所述出水管上设置有出水阀门，所述出水管与所述溢流管通过所述转接头连接；

25、所述塑料隔板长度为所述池体设计水深的110%以上，宽度为所述池体宽度的85%-90%，厚度为3mm；所述橡胶背鳍相应的长度与所述塑料隔板的长度相同。

26、本发明第二方面提供一种用于水体深度除磷的推流式吸附装置的应用方法，使用前述的用于水体深度除磷的推流式吸附装置进行，包括如下过程：

27、含磷水体经所述布水系统进行多点均匀布水后，进入所述吸附区内的所述模块化网箱吸附组件中；

28、水体以推流式s型依次通过各所述廊道，并与悬浮态所述羟基氧化铁水凝胶球吸附剂充分接触，以实现对磷的吸附去除；

29、在吸附过程中，所述羟基氧化铁水凝胶球吸附剂在水流作用下保持悬浮状态，水体的水力停留时间随廊道总长度和进水负荷自适应调整，推流流速控制为0.5-1.5cm/s；

30、处理后出水由所述集水系统进行收集并进行后续处理；

31、同时定期监测进出水磷浓度，当出水磷浓度连续达到或超过设定的突破穿透点时，判定所述羟基氧化铁水凝胶球吸附剂达到吸附饱和状态，并对吸附饱和的网箱进行再生处理；

32、在再生操作中，将单个所述柱体网箱利用所述提拉部件从所述吸附区独立抽出，并置于再生液中完成所述羟基氧化铁水凝胶球吸附剂的脱附再生，再生完成后，将所述柱体网箱重新装填至所述吸附区内，以此实现整个装置系统的连续稳定运行。

33、本发明提供了一种用于水体深度除磷的推流式吸附装置及其应用方法。具备以下有益效果：

34、1、本发明通过塑料隔板与橡胶背鳍构建s型隔板廊道系统，为含磷水体提供了稳定的推流流态，该结构有效控制了水流方向，引导水流依次穿过各廊道内的吸附组件，避免了传统装置中常见的水流短流或局部死区现象，增加了水体与吸附填料的接触时间与接触面积。

35、2、本发明的柱体网箱内部通过圆形网隔板分隔为三层填料腔，实现了吸附填料的分区布设，避免了下层填料受重力压迫而发生堆积和压实，在水流推流作用下，羟基氧化铁水凝胶球能够在各填料腔内保持悬浮状态，防止了填料层的物理堵塞，使吸附活性位点得到充分暴露，提升了装置的除磷效果。

36、3、本发明的模块化网箱吸附组件由若干独立可抽出的柱体网箱组成，当部分吸附填料达到饱和状态时，操作人员可直接将对应的单个柱体网箱从吸附区抽出，并放入再生液中完成填料再生，在单体抽出与更换期间，反应装置无需整体停机排空，保障了系统运行的连续性，简化了日常再生维护流程。