CN112939136B - 一种用于污水处理的流化吸附装置及流化吸附方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于污水处理的流化吸附装置及流化吸附方法，包括流化吸附柱和回流装置，所述流化吸附柱由上到下依次设有出水区、流化吸附区和进水区，所述进水区的顶端通过布水板与流化吸附区相连，所述流化吸附区顶端通过过滤组件与出水区相连；所述回流装置包括顶部回流口、中部回流口、底部回流口以及接通三个回流口的回流管，顶部回流口设在出水区，中部回流口设在流化吸附区，底部回流口设在进水区，吸附时启用顶部回流口和底部回流口，更换吸附剂时启用中部回流口和底部回流口，使得流化吸附柱连续运行。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种用于污水处理的流化吸附装置及流化吸附方法。
背景技术
随着城市化进程的加快和人民生活水平的提高，生活污水和工业废水的产量越来越大，为营造绿色健康的环境，污水的排放标准也日趋严格。在众多污水处理方法中，吸附法是较为常用和成熟的技术手段，主要用于去除痕量污染物，包括脱色，除臭，脱除重金属、溶解性有机物、放射性元素等，具备污染物去除效率高、操作简便等优点，可作为离子交换、膜分离等方法的预处理方法，也可作为二级处理后的深度处理手段，保证回用水的质量。
目前，污水处理技术中，固定床反应器是污水处理中最常用的吸附设备，其床层内流体的流动接近于平推流，与返混式的反应器相比，可用较少量的吸附剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力。然而，固定床反应器处理能力小，对吸附剂的粒度要求较高。过小的吸附剂增大了床层的过水压力，易造成短流。完全静止的吸附剂在处理实际废水时还容易滋生生物膜，造成床层堵塞，影响吸附工艺的稳定高效运行。但是，增大吸附剂粒度会造成比表面积大幅减小，活性物质的有效含量降低，影响了整体吸附性能。吸附剂的成型工艺往往较为复杂，且成本较高。
流化床反应器具备处理能力大、混合效果好、不易造成短流和堵塞等优势，但流化床吸附工艺常见于气体催化等化工单元操作，在废水处理中鲜见报道。同时，流化床吸附还需解决吸附剂流失的问题。如中国实用新型专利CN209098450U提供了一种液固双床吸附脱酚处理化工污水的专用系统，在流化床吸附系统后配备固液分离系统以解决吸附剂流失问题。类似地，中国发明专利CN105948321B公开了一种流化床吸附-氧化治理工业废水的装置及治理废水的方法，采用沉淀池加过滤器对吸附剂加以截流。外设固液分离设施的方式不可避免地延长了处理流程、增加了占地，也增加了处理系统的运行和维护成本。
综上所述，现有的两种吸附反应器均无法高效稳定地使用吸附性能高的小粒度吸附材料。同时，截至目前，在污水处理领域专门针对流化吸附装置的设计和运行方法研究较少。
发明内容
针对上述小粒度吸附剂的使用和吸附剂的流失问题，本发明提供了一种用于污水处理的流化吸附装置及流化吸附方法，基于流体力学原理，结构简易、可高效稳定地使用小粒度吸附材料。
第一方面，本发明提供了一种用于污水处理的流化吸附装置，所述流化吸附装置包括流化吸附柱和回流装置，所述流化吸附柱由上到下依次设有出水区、流化吸附区和进水区，所述进水区的顶端通过布水板与流化吸附区相连，所述流化吸附区顶端通过过滤组件与出水区相连；所述回流装置包括顶部回流口、中部回流口、底部回流口以及接通三个回流口的回流管，顶部回流口设在出水区，中部回流口设在流化吸附区，底部回流口设在进水区，吸附时启用顶部回流口和底部回流口，更换吸附剂时启用中部回流口和底部回流口，使得流化吸附柱连续运行。
本发明所述的流化吸附装置通过流化吸附柱实现小颗粒吸附剂良好的流化吸附应用，避免了固定床使用小颗粒吸附剂的诸多缺点，提高了吸附性能；同时，采用所述过滤组件和布水板截留吸附剂，通过回流方式的切换使得所述流化吸附装置在更换吸附剂时也能保持连续运行，提高处理能力。
可选的，所述进水区的底部设有进水口，出水区设有出水口，所述出水口位于顶部回流口的上方，污水由进水区的底部进入，经过流化吸附区吸附后，从出水区的出水口排出，完成吸附处理。
可选的，所述流化吸附区设有进料口和出料口，所述进料口位于出料口的上方，并分别由阀门控制吸附剂的进料速率和出料速率。优选的，所述出料口位于流化吸附区的底部且处于布水板的上方，有利于吸附剂尽量排出，减少残留。
可选的，所述布水板表面均匀设有通孔，通孔孔径小于吸附剂粒径，阻止吸附剂掉落入进水区，同时使得进水通过布水板后，在流化吸附柱的径向方向上均匀分布，且均匀经过流化吸附区。
可选的，所述过滤组件为可移动过滤网，可移动过滤网的网孔孔径小于吸附剂粒径，吸附剂在流化运动时被截留在可移动过滤网的下方，即被截留在流化吸附区，不会随水体从出水口流失。
优选的，所述可移动过滤网的上表面安装有驱动杆，并通过驱动杆连接流化吸附柱外部的驱动装置，驱动杆带动可移动过滤网在流化吸附柱内部上下运动，实时调整流化吸附区的高度。本发明所述的过滤组件不但能够防止吸附剂流失，而且可移动的设计，能够根据污水进水负荷的大小或者运行过程中进水情况的波动，实时调整流化吸附区的体积，改变吸附剂在其中的流化状态以及污水与吸附剂的接触状态，满足不同工况下的吸附要求，保证稳定运行和出水质量。
可选的，所述进水区、流化吸附区和出水区的高度比为1:(3-5):(0.8-1)，流化吸附区的高径比(3.5-5):1，进水区轴向横截面呈锥形，锥形的内角为40°-60°。
可选的，所述过滤组件的下方设有导流冲刷组件，所述导流冲刷组件包括冲刷管和导流管，冲刷管的底部与导流管连通，所述冲刷管为圆柱状，导流管为喇叭口形状，底部开口与水平面夹角呈30°-45°。为了解决小颗粒吸附剂在过滤组件上的粘附问题，本发明提出了所述导流冲刷组件，一方面，上升水流和吸附剂经过导流管汇聚和冲刷管加速后，流速加快，可对上方的过滤组件进行强烈且持续性的冲刷，避免吸附剂在过滤组件上的粘附；另一方面，经过导流冲刷组件的吸附剂经由四周重新返流回至流化吸附区，形成“环-核”流动模式，促进吸附剂在流化吸附区内循环往复，提高吸附效率。
任选的，所述导流冲刷组件与过滤组件固定连接，随过滤组件一同上下移动。
任选的，所述导流冲刷组件与过滤组件活动连接，所述驱动杆为套管模式，外管固定连接过滤组件，内管固定连接导流冲刷组件，通过内管和外管的相对运动，实现导流冲刷组件与过滤组件之间距离的调节，以应对不同流化速度时对冲刷强度的不同需求。
可选的，所述冲刷管的管径为流化吸附区内径的1/10-1/4，导流管底部开口半径为流化吸附区半径的1/2-4/5。优选的，所述冲刷管的管径为流化吸附区内径的1/10-1/5，导流管底部开口半径为流化吸附区半径的1/2-3/4。
可选的，所述导流冲刷组件还可以采用第二种形式，所述冲刷管为圆柱状，导流管为半喇叭口形状，即导流管的一半管壁与冲刷管平行且在同一直线上，另一半管壁为向外伸展的喇叭口形状，该喇叭口与水平面夹角呈30°-45°，导流管的下沿在同一平面上。导流冲刷组件的第二种形式适用于靠近流化吸附区壁面区域的过滤组件的冲刷，应用时，将导流管的竖直一侧贴近流化吸附区壁面，将导流管的喇叭开口一侧面向流化吸附区内部的水流区域，对靠近流化吸附区壁面区域的过滤组件进行冲刷。
优选的，半喇叭口的导流冲刷组件沿流化吸附区的圆周方向，在靠近壁面的位置设置若干个，并通过连接杆与第一种形式的导流冲刷组件固定连接，以形成一个整体，随过滤组件一同移动，或者相对于过滤组件上下移动以调节导流冲刷组件与过滤组件之间的相对距离，或者相对于过滤组件转动以调节半喇叭口的导流冲刷组件对应冲刷过滤组件边缘的位置。
本发明所述的导流冲刷组件的第二种形式与第一种形式配合使用，不仅可以全面冲刷过滤组件，而且能够在两种导流冲刷组件之间形成双“环-核”流动模式，有助于吸附剂的循环流动，以及与污水的充分接触，提高吸附效率。同时，两种导流冲刷组件相互配合，具有多种冲刷模式，灵活调节，能够达到较好的冲洗效果。
可选的，所述回流装置包括顶部回流口、中部回流口、底部回流口、回流管和回流泵，所述回流管的顶端连接顶部回流口，底端连接底部回流口，中部回流口通过一根支管连通回流管，所述回流泵连接在回流管中，用于将出水区或流化吸附区的料液部分回流到进水区，以提供吸附剂流化所需的动力。
可选的，所述回流装置还包括吸附剂回流口，并通过一根支管连通回流管，吸附剂回流口设在流化吸附区的下部，优选的，吸附剂回流口设在流化吸附区的底部。
当启用中部回流口和吸附剂回流口时，回流管能够将料液和吸附剂一同从中部回流口回流到吸附剂回流口，以外循环的方式促进吸附剂的循环。
所述顶部回流口、中部回流口、底部回流口和吸附剂回流口均设有阀门，控制各个回流口的开启、关闭以及流量。
本发明所述的回流装置通过在流化吸附柱的不同位置设置回流口，通过不同回流口实现不同的功能，例如，顶部回流口与底部回流口配合实现料液回流，提供吸附剂流化所需的动力；中部回流口与底部回流口配合，在更换吸附剂时出现低液位时，保证回流，以及连续运行；中部回流口与吸附剂回流口配合，实现吸附剂的外部循环。所述回流装置的应用形式灵活多样，满足所述流化吸附装置的不同需求。
可选的，所述中部回流口设有可开关过滤网，当中部回流口与底部回流口配合更换吸附剂时，启用过滤网，过滤吸附剂，只将料液回流至进水区；当中部回流口与吸附剂回流口配合循环吸附剂时，关闭过滤网，将料液与吸附剂一起回流至流化吸附区底部。
可选的，所述中部回流口的高度为流化吸附区高度的1/4-3/4。优选的，所述中部回流口的高度为流化吸附区高度的1/4-1/2。
第二方面，本发明还提供一种流化吸附方法，所述流化吸附方法使用上述流化吸附装置完成，所述流化吸附方法包括以下步骤：
(1)通过所述进料口向流化吸附区注入吸附剂，直至吸附剂的静置堆积体积占流化吸附区的10％-90％；同时注入清水，至液面达到顶部回流口；
(2)启动回流泵、顶部回流口和底部回流口，回流清水，启动所述流化吸附柱；
(3)从所述进水口向流化吸附柱泵入污水，污水经流化吸附区吸附后，从出水口流出，即为产水；同时，污水通过导流冲刷组件冲洗过滤组件，防止吸附剂粘附；
(4)当污染物浓度高于设定的目标值或出水排放标准时，更换吸附剂，关闭顶部回流口，切换至中部回流口，通过出料口排出吸附饱和的吸附剂，当液位下降至中部回流口时关闭出料口，通过进料口补充吸附剂；
(5)待液位再次达到顶部回流口时，关闭中部回流口，重新切换至顶部回流口。
可选的，所述吸附剂为粉末状吸附剂或颗粒状吸附剂，粒径为50μm-2mm。
优选的，步骤(1)中所述吸附剂的静置堆积体积占流化吸附区的10％-40％。
可选的，步骤(2)具体为：打开回流泵，调节顶部回流口和底部回流口的阀门，控制流化吸附区的上升流速，将上升流速u(mm/s)控制为所用吸附剂的初始流化速度的1.5-20倍；所述初始流化速度可由下式计算：
式中，μl、ρl分别为水的粘度(Pa·s)和密度(kg/m3)，dp为吸附剂的平均粒度(m)，Rep-mf为吸附剂的临界雷诺数，可通过下式计算：
Rep-mf＝(25.282+0.0571Arp)0.5-25.28
式中，Arp为吸附剂的阿基米德数：
式中，ρs为吸附剂的密度(kg/m3)，g为重力加速度。
可选的，步骤(3)中过滤组件的下表面与导流冲刷组件的顶部之间的距离(D，mm)可由下式计算：
上式中，n为上升流速u相对于吸附剂的初始流化速度的倍数，d’p为吸附剂的平均粒度(mm)。在实际应用中，小颗粒吸附剂对应的n较大，大颗粒吸附剂对应的n较小。
本发明所述的用于污水处理的流化吸附装置及流化吸附方法，适用于各类污染物的去除，如磷酸盐、氟离子、铜离子、锌离子、铅离子、铬离子、镉离子、镍离子等。
附图说明
图1为实施例1的所述流化吸附装置的结构示意图。
图2为实施例7的所述流化吸附装置的结构示意图。
附图中，1—进水区；2—流化吸附区；3—出水区；4—布水板；5—第一导流冲刷组件；501—第一冲刷管；502—第一导流管；6—可移动过滤网；7—回流管；8—回流泵；9—进水口；10—出水口；11—进料口；12—出料口；13—顶部回流口；14—中部回流口；15—底部回流口；16—第二导流冲刷组件；1601—第二冲刷管；1602—第二导流管；17—吸附剂回流口。
具体实施方式
实施例1
本实施例的所述用于污水处理的流化吸附装置，如图1所示，包括流化吸附柱和回流装置，流化吸附柱由上到下依次设有出水区3、流化吸附区2和进水区1，进水区1的顶端通过布水板4与流化吸附区2相连，流化吸附区2顶端通过过滤组件与出水区3相连；回流装置包括顶部回流口13、中部回流口14、底部回流口15以及接通三个回流口的回流管7，顶部回流口13设在出水区3，中部回流口14设在流化吸附区2，底部回流口15设在进水区1，吸附时启用顶部回流口13和底部回流口15，更换吸附剂时启用中部回流口14和底部回流口15，使得流化吸附柱连续运行。
进水区1的底部设有进水口9，出水区3设有出水口10，出水口10位于顶部回流口13的上方，污水由进水区的底部进入，经过流化吸附区吸附后，从出水区的出水口排出，完成吸附处理。
流化吸附区2设有进料口11和出料口12，出料口12位于流化吸附区2的底部且处于布水板4的上方，有利于吸附剂尽量排出，减少残留，进料口11位于出料口12的上方，并分别由阀门控制吸附剂的进料速率和出料速率。
布水板4表面均匀设有通孔，通孔孔径小于吸附剂粒径，阻止吸附剂掉落入进水区1，同时使得进水通过布水板4后，在流化吸附柱的径向方向上均匀分布，且均匀经过流化吸附区2。
过滤组件为可移动过滤网6，可移动过滤网6的网孔孔径小于吸附剂粒径，吸附剂在流化运动时被截留在可移动过滤网6的下方，即被截留在流化吸附区2，不会随水体从出水口10流失。
可移动过滤网6的上表面安装有驱动杆，并通过驱动杆连接流化吸附柱外部的驱动装置，驱动杆带动可移动过滤网6在流化吸附柱内部上下运动，实时调整流化吸附区2的高度，根据污水进水负荷的大小或者运行过程中进水情况的波动，实时调整流化吸附区的体积，改变吸附剂在其中的流化状态以及污水与吸附剂的接触状态，满足不同工况下的吸附要求，保证稳定运行和出水质量。
例如，进水区1、流化吸附区2和出水区3的高度比为1:5:1，流化吸附区2的高径比3.5:1，进水区1轴向横截面呈锥形，锥形的内角为60°。
可移动过滤网6的下方设有第一导流冲刷组件5，第一导流冲刷组件5包括第一冲刷管501和第一导流管502，第一冲刷管501的底部与第一导流管502连通，第一冲刷管501为圆柱状，第一导流管502为喇叭口形状，底部开口与水平面夹角呈45°。第一冲刷管501的管径为流化吸附区2的1/5，第一导流管502底部开口半径为流化吸附区2半径的3/4。第一导流冲刷组件5与可移动过滤网6固定连接，随可移动过滤网6一同上下移动。
回流装置包括顶部回流口13、中部回流口14、底部回流口15、回流管7和回流泵8，回流管7的顶端连接顶部回流口13，底端连接底部回流口15，中部回流口14通过一根支管连通回流管7，回流泵8连接在回流管7中，用于将出水区3或流化吸附区2的料液部分回流到进水区1，以提供吸附剂流化所需的动力。中部回流口14的高度为流化吸附区2高度的1/4。
顶部回流口13、中部回流口14均设有阀门，控制各个回流口的开启、关闭以及流量。
实施例2
本实施例的所述用于污水处理的流化吸附装置，第一冲刷管501的管径为流化吸附区2的1/10，第一导流管502底部开口半径为流化吸附区2半径的1/2。
本实施例的所述用于污水处理的流化吸附装置的其它结构与实施例1相同。
实施例3
本实施例的所述用于污水处理的流化吸附装置，第一冲刷管501的管径为流化吸附区2的1/4，第一导流管502底部开口半径为流化吸附区2半径的4/5。
本实施例的所述用于污水处理的流化吸附装置的其它结构与实施例1相同。
实施例4
本实施例的所述用于污水处理的流化吸附装置，中部回流口的高度为流化吸附区高度的1/2。
本实施例的所述用于污水处理的流化吸附装置的其它结构与实施例1相同。
实施例5
本实施例的所述用于污水处理的流化吸附装置，中部回流口的高度为流化吸附区高度的3/4。
本实施例的所述用于污水处理的流化吸附装置的其它结构与实施例1相同。
实施例6
本实施例的所述用于污水处理的流化吸附装置，进水区1、流化吸附区2和出水区3的高度分别为0.33m、1m、0.267m，进水区1、流化吸附区2和出水区3的高度比为1:3:0.8；流化吸附区2的内径为0.2m，流化吸附区2的高径比5:1，进水区1轴向横截面呈锥形，锥形的内角为40°。第一导流管502为喇叭口形状，底部开口与水平面夹角呈30°。
本实施例的所述用于污水处理的流化吸附装置的其它结构与实施例1相同。
实施例7
本实施例的所述用于污水处理的流化吸附装置，如图2所示，第一导流冲刷组件5与可移动过滤网6活动连接，驱动杆为套管模式，外管固定连接可移动过滤网6，内管固定连接第一导流冲刷组件5，通过内管和外管的相对运动，实现第一导流冲刷组件5与可移动过滤网6之间距离的调节，以应对不同流化速度时对冲刷强度的不同需求。第一冲刷管501的管径为流化吸附区2的1/5，第一导流管502底部开口半径为流化吸附区2半径的3/4。
本实施例设有第二导流冲刷组件16，第二冲刷管1601为圆柱状，第二导流管1602为半喇叭口形状，即第二导流管1602的一半管壁与第二冲刷管1601平行且在同一直线上，另一半管壁为向外伸展的喇叭口形状，该喇叭口与水平面夹角呈45°，第二导流管1602与第二冲刷管1601的下沿在同一平面上。应用时，将第二导流管1602的竖直一侧贴近流化吸附区2壁面，将第二导流管1602的喇叭开口一侧面向流化吸附区2内部的水流区域，对靠近流化吸附区2壁面区域的可移动过滤网6进行冲刷。
第二导流冲刷组件16沿流化吸附区的圆周方向，在靠近壁面的位置设置六个，并通过连接杆与第一导流冲刷组件15固定连接，以形成一个整体。第二导流冲刷组件16与第一导流冲刷组件15一起通过套管式驱动杆，相对于可移动过滤网6上下移动以调节导流冲刷组件与可移动过滤网6之间的相对距离，还可以相对于可移动过滤网6转动以调节第二导流冲刷组件16对应冲刷可移动过滤网6边缘的位置。
本实施例的回流装置还包括吸附剂回流口17，并通过一根支管连通回流管7，吸附剂回流口17设在流化吸附区的底部。中部回流口14的高度为流化吸附区2高度的1/4。
当启用中部回流口14和吸附剂回流口17时，回流管7能够将料液和吸附剂一同从中部回流口14回流到吸附剂回流口17，以外循环的方式促进吸附剂的循环。
中部回流口14设有可开关过滤网(未画出)，当中部回流口14与底部回流口15配合更换吸附剂时，启用过滤网，过滤吸附剂，只将料液回流至进水区1；当中部回流口14与吸附剂回流口17配合时，关闭过滤网，回流管7能够将料液和吸附剂一同从中部回流口14回流到吸附剂回流口17，并送入流化吸附区2底部，以外循环的方式促进吸附剂的循环。
本实施例的所述用于污水处理的流化吸附装置的其它结构与实施例1相同。
实施例8
本实施例的所述用于污水处理的流化吸附装置，不设置导流冲刷组件，其它结构与实施例1相同。
实施例9
本实施例的所述用于污水处理的流化吸附装置，不设置吸附剂回流口，其它结构与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供的所述流化吸附方法，使用实施例1的所述流化吸附装置，用于处理城市污水厂生化出水的深度除磷，包括以下步骤：
(1)通过进料口11向流化吸附区2注入平均粒度为50μm的除磷吸附剂，直至吸附剂的静置堆积体积占流化吸附区2的10％；同时注入清水，至液面达到顶部回流口13；
(2)启动回流泵8，调节顶部回流口13和底部回流口15的阀门，回流清水，控制流化吸附区2的上升流速，将上升流速控制为所用吸附剂的初始流化速度的20倍，启动流化吸附柱；吸附剂的初始流化速度为0.069mm/s，上升流速为1.38mm/s；
(3)从进水口9向流化吸附柱泵入污水，污水经流化吸附区吸2附后，从出水口10流出，即为产水；同时，污水通过第一导流冲刷组件5和第二导流冲刷组件16冲洗可移动过滤网6，防止吸附剂粘附；
(4)当出水口10取样的磷酸盐浓度高于0.5mg/L时，更换吸附剂，关闭顶部回流口13，切换至中部回流口14，通过出料口12排出吸附饱和的吸附剂，当液位下降至中部回流口14时关闭出料口12，通过进料口11补充吸附剂；
(5)待液位再次达到顶部回流口13时，关闭中部回流口14，重新切换至顶部回流口13，继续吸附处理；
(6)重复步骤(1)-(5)，直至污水处理完毕。
步骤(3)中过滤组件的下表面与导流冲刷组件的顶部之间的距离(D，mm)由下式计算：
实施例11
本实施例提供的所述流化吸附方法与实施例10相同，使用实施例2的所述流化吸附装置。
实施例12
本实施例提供的所述流化吸附方法与实施例10相同，使用实施例3的所述流化吸附装置。
实施例13
本实施例提供的所述流化吸附方法与实施例10相同，使用实施例4的所述流化吸附装置。
实施例14
本实施例提供的所述流化吸附方法与实施例10相同，使用实施例5的所述流化吸附装置。
实施例15
本实施例提供的所述流化吸附方法与实施例10相同，使用实施例6的所述流化吸附装置。
实施例16
本实施例提供的所述流化吸附方法与实施例10相同，使用实施例7的所述流化吸附装置。
实施例17
本实施例提供的所述流化吸附方法与实施例10相同，使用实施例8的所述流化吸附装置。
实施例18
本实施例提供的所述流化吸附方法与实施例10相同，使用实施例9的所述流化吸附装置。
对比例1
本对比例提供的所述流化吸附方法与实施例10相同，本对比例的所述用于污水处理的流化吸附装置，不设置回流装置，其它结构与实施例1相同。
实施例19
本实施例提供的所述流化吸附方法，使用实施例7的所述流化吸附装置，用于氟化工厂的深度除氟，包括以下步骤：
(1)通过进料口11向流化吸附区2注入平均粒度为2mm的除磷吸附剂，直至吸附剂的静置堆积体积占流化吸附区2的40％；同时注入清水，至液面达到顶部回流口13；
(2)启动回流泵8，调节顶部回流口13和底部回流口15的阀门，回流清水，控制流化吸附区2的上升流速，将上升流速控制为所用吸附剂的初始流化速度的1.5倍，启动流化吸附柱；吸附剂的初始流化速度为14.22mm/s，上升流速为21.33mm/s；
(3)从进水口9向流化吸附柱泵入污水，污水经流化吸附区吸2附后，从出水口10流出，即为产水；同时，污水通过第一导流冲刷组件5和第二导流冲刷组件16冲洗可移动过滤网6，防止吸附剂粘附；
(4)当出水口10取样的氟化物浓度高于6mg/L时，更换吸附剂，关闭顶部回流口13，切换至中部回流口14，通过出料口12排出吸附饱和的吸附剂，当液位下降至中部回流口14时关闭出料口12，通过进料口11补充吸附剂；
(5)待液位再次达到顶部回流口13时，关闭中部回流口14，重新切换至顶部回流口13，继续吸附处理；
(6)重复步骤(1)-(5)，直至污水处理完毕。
步骤(3)中过滤组件的下表面与导流冲刷组件的顶部之间的距离(D，mm)由下式计算：
表1实施例10-19的污水处理效果
注：实施例19处理的污水为含氟废水。
由上表可知，使用本发明提供的所述流化吸附装置及流化吸附方法，能够达到良好的处理效果，实施例10-18处理含磷废水，磷酸盐去除率均稳定在99％以上，出水磷磷酸盐浓度均稳定低于《城镇污水处理厂排放标准(GB 18918－2002)》一级A标准限值0.5mg/L。实施例19处理含氟废水，氟化物去除率稳定在99％以上，出水氟化物浓度稳定低于《无机化学工业污染物排放标准(GB 31573-2015)》的排放限值6.0mg/L。
Claims (7)
1.一种用于污水处理的流化吸附装置，包括流化吸附柱和回流装置，其特征在于，所述流化吸附柱由上到下依次设有出水区、流化吸附区和进水区，所述进水区的顶端通过布水板与流化吸附区相连，所述流化吸附区顶端通过过滤组件与出水区相连；
所述回流装置包括顶部回流口、中部回流口、底部回流口以及接通三个回流口的回流管，顶部回流口设在出水区，中部回流口设在流化吸附区，底部回流口设在进水区，吸附时启用顶部回流口和底部回流口，更换吸附剂时启用中部回流口和底部回流口，使得流化吸附柱连续运行；
所述过滤组件的下方设有导流冲刷组件，所述导流冲刷组件包括冲刷管和导流管，冲刷管的底部与导流管连通，所述冲刷管为圆柱状，导流管为喇叭口形状；
所述冲刷管的管径为流化吸附区内径的1/10-1/4，导流管底部开口半径为流化吸附区半径的1/2-4/5；
所述回流管的顶端连接顶部回流口，底端连接底部回流口，中部回流口通过一根支管连通回流管，回流泵连接在回流管中，用于将出水区或流化吸附区的料液部分回流到进水区，以提供吸附剂流化所需的动力。
2.根据权利要求1所述的流化吸附装置，其特征在于，所述过滤组件为可移动过滤网，可移动过滤网的网孔孔径小于吸附剂粒径；
所述可移动过滤网的上表面安装有驱动杆，并通过驱动杆连接流化吸附柱外部的驱动装置，驱动杆带动可移动过滤网在流化吸附柱内部上下运动，实时调整流化吸附区的高度。
3.根据权利要求2所述的流化吸附装置，其特征在于，所述导流冲刷组件与过滤组件活动连接，所述驱动杆为套管模式，外管固定连接过滤组件，内管固定连接导流冲刷组件，通过内管和外管的相对运动，实现导流冲刷组件与过滤组件之间距离的调节，以应对不同流化速度时对冲刷强度的不同需求。
4.根据权利要求3所述的流化吸附装置，其特征在于，所述回流装置还包括吸附剂回流口，并通过一根支管连通回流管，吸附剂回流口设在流化吸附区的下部；
当启用中部回流口和吸附剂回流口时，回流管能够将料液和吸附剂一同从中部回流口回流到吸附剂回流口，以外循环的方式促进吸附剂的循环。
5.根据权利要求4所述的流化吸附装置，其特征在于，所述中部回流口的高度为流化吸附区高度的1/4-3/4；
所述中部回流口设有可开关过滤网，当中部回流口与底部回流口配合更换吸附剂时，启用过滤网，过滤吸附剂，只将料液回流至进水区；当中部回流口与吸附剂回流口配合循环吸附剂时，关闭过滤网，将料液与吸附剂一起回流至流化吸附区底部。
6.根据权利要求5所述的流化吸附装置，其特征在于，所述进水区的底部设有进水口，出水区设有出水口，所述出水口位于顶部回流口的上方；
所述流化吸附区设有进料口和出料口，所述进料口位于出料口的上方，并分别由阀门控制吸附剂的进料速率和出料速率；
所述布水板表面均匀设有通孔，通孔孔径小于吸附剂粒径，阻止吸附剂掉落入进水区。
7.一种流化吸附方法，其特征在于，所述流化吸附方法使用权利要求6所述的流化吸附装置完成，所述流化吸附方法包括以下步骤：
（1）通过所述进料口向流化吸附区注入吸附剂，直至吸附剂的静置堆积体积占流化吸附区的10%-90%；同时注入清水，至液面达到顶部回流口；
（2）启动回流泵、顶部回流口和底部回流口，回流清水，启动所述流化吸附柱；
（3）从所述进水口向流化吸附柱泵入污水，污水经流化吸附区吸附后，从出水口流出，即为产水；同时，污水通过导流冲刷组件冲洗过滤组件，防止吸附剂粘附；
（4）当污染物浓度高于设定的目标值或出水排放标准时，更换吸附剂，关闭顶部回流口，切换至中部回流口，通过出料口排出吸附饱和的吸附剂，当液位下降至中部回流口时关闭出料口，通过进料口补充吸附剂；
（5）待液位再次达到顶部回流口时，关闭中部回流口，重新切换至顶部回流口。
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