[发明专利]一种太阳能富营养化水体处理及磷回收一体化装置

说明书

技术领域

本发明涉及水资源保护与水环境治理领域，具体是一种太阳能富营养化水体处理及磷回收一体化装置。

背景技术

过量营养物质(主要是氮磷)造成的湖库水体富营养化的程度和范围在我国呈快速发展趋势，形势十分严峻。以湖泊为例，富营养化比例在上世纪70年代、80年代和90年代分别为41％、61％和77％。2007-2010年的湖泊水质调查结果显示，我国85.4％的大型浅水湖泊超过了富营养化标准，其中40.1％为重度富营养化。湖库水体富营养化恶化水质，诱发“水质性”缺水危机，降低水资源综合利用效率和安全供水保障能力，极大削弱水资源对国民经济社会发展的战略支撑作用。

过量营养物质控制是水体富营养化防治的关键。研究表明，水体中的氮能够通过大气循环补给，控制相对困难；而磷的循环简单，已成为绝大多数湖库发生水体富营养化的限制性因素。对水体富营养化来说，磷是污染物；但磷还是不可再生资源，全球具有经济价值的磷矿将在2030年消耗殆尽，磷资源短缺的趋势不可逆转。与此同时，环境水体中80％的磷来源于污水排放，以2000年统计数据为例，我国污水排放的磷占当年磷矿开采量的30％以上。未加有效处置的磷排放不仅导致环境系统不堪重负，引发湖库水体富营养化，还造成严重资源流失。

富营养化水体处理及磷回收不仅能够改善湖库水环境质量，还能提高磷资源可持续利用效率。目前，国内外对富营养化水体大多采用生态修复的方法，见效慢且不能将氮磷营养盐有效移除水体。磷回收方面，生活污水、工业废水或污泥中高浓度氮磷的研究较多，提出了基于吸附、磷酸铵镁结晶、沉淀等原理的营养物质去除或回收方法；但如何回收富营养化天然水体中的磷鲜有报道。与水量小，磷浓度高的生活污水、工业废水等相比，天然富营养化水体的水量大，磷浓度较低(通常低于0.5mg/L)，采用传统水处理工艺将富营养化湖库水体抽到岸边进行脱氮除磷处理，耗资巨大且效果有限；吸附或沉淀结晶回收低浓度磷时，材料消耗量大且效率低，经济可行性较差。因此，如何低成本处理富营养化水体，并实施磷成为亟需解决的一个难题。

本发明人在实现本发明的过程中发现：现有富营养化水体处理及磷回收技术存在较大不足，特别是磷回收，局限于处理磷浓度高的生活污水、工业废水和污泥等，多采用吸附或结晶工艺，需建设配套设施和消耗试剂材料，运行成本较高，难以推广应用于天然富营养化水体处理。与此同时，湖库水面开阔，太阳能利用条件优越，利用太阳能低成本原位处理富营养化水体并实施磷回收，削减水体磷含量，将是解决天然水体富营养化的新思路，具有极大的环境、经济、社会效益和应用前景。

发明内容

本发明提供一种太阳能富营养化水体处理及磷回收一体化装置，无需将水体抽取到岸边处理，也不必加入吸附或结晶沉淀材料，主要依靠太阳能供给能源，强化生物脱氮除磷，实施原位磷回收，该装置野外工作能力强，运行成本低，无固体废物产生，回收的磷能直接用作肥料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种太阳能富营养化水体处理及磷回收一体化装置，包括太阳能电池板及与太阳能电池板相连的浮筒，浮筒上设有污水泵、污泥泵、蓄电池、空压机，太阳能电池板与蓄电池连接，污水泵、污泥泵和空压机分别与蓄电池连接；浮筒的中部设有厌氧区，厌氧区的底部通过泥水混合区与污泥沉降区联通，浮筒外的富营养化水体和污泥沉降区中的污泥分别通过污水泵和污泥泵抽入泥水混合区，厌氧区的上部与设置在厌氧区外围的缺氧区连通，缺氧区的上部与下部分别与好氧区联通，厌氧区和好氧区中悬挂有生物绳，好氧区的底部设有与空压机连接的微孔曝气头，浮筒的上部两侧设有与好氧区联通的排水口。

如上所述的装置，污泥沉降区与泥水混合区之间设有泥水混合区隔板，泥水混合区隔板上设有回流污泥入口和进水口，污水泵将浮筒外的富营养化水体经进水口抽入泥水混合区，污泥泵抽取污泥沉降区的污泥经回流污泥入口进入泥水混合区。

如上所述的装置，厌氧区的上部通过厌氧区带孔隔板与缺氧区连通。

如上所述的装置，缺氧区与好氧区通过竖直的缺氧-好氧导流隔板隔开，缺氧区的混合液经缺氧-好氧导流隔板底部进入好氧区，缺氧-好氧导流隔板的底部设置向内弯折的好氧-缺氧引流板，好氧区的硝态氮经好氧-缺氧引流板回流进入缺氧区。

如上所述的装置，生物绳采用聚丙烯或活性炭纤维制成。如上所述的装置，污泥沉降区中过量吸收磷的污泥大部分通过污泥泵以定期排泥的方式进行磷回收。

由于采用了上述方案，本发明突出的技术创新和显著进步为：