專利名稱：一種旋流式結(jié)晶除磷反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬除磷裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種旋流式結(jié)晶除磷反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展與人類生活水平的提高，大量含磷的城市污水、工業(yè)廢水及農(nóng)業(yè)(養(yǎng)殖)污水排入水體。以2008年為例，當(dāng)年我國廢水排放量為572. 0億噸，按廢水平均含磷濃度10mg/L計(jì)，全國含磷廢水排放量為57. 20萬噸，導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，突出表現(xiàn)為水體富營養(yǎng)化。2008年全國水環(huán)境質(zhì)量狀況指出我國湖泊富營養(yǎng)問題突出，在監(jiān)測的沈個(gè)湖(庫)中富營養(yǎng)化湖(庫)占到46%。另一方面，磷是貢獻(xiàn)于農(nóng)業(yè)和工業(yè)發(fā)展的重要資源但其儲量卻十分有限，世界上探明的磷儲藏量僅夠人類使用100年左右。此外，國家“十二五”規(guī)劃綱要也明確提出大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和加大環(huán)境保護(hù)力度，因此，廢水除磷及其資源化技術(shù)已成為廢水處理的發(fā)展趨勢。廢水除磷技術(shù)主要有化學(xué)沉淀法、生物除磷法、化學(xué)結(jié)晶法?；瘜W(xué)沉淀法存在沉淀速度慢、固液分離差、污泥含水率高、難以回用等缺點(diǎn)；生物除磷技術(shù)存在對廢水成分要求高(C N P = 100 5 1才能滿足功能微生物的需求)，運(yùn)行穩(wěn)定性和靈活性較差，剩余污泥處理難和利用價(jià)值低等不足；化學(xué)結(jié)晶除磷技術(shù)是一類廢水資源化除磷技術(shù)，它通過形成難溶的磷酸銨鎂(MAP)晶體或磷酸鈣鹽晶體(HAP)來達(dá)到除磷與回收磷的目的。反應(yīng)器是化學(xué)結(jié)晶除磷工藝的關(guān)鍵。國外曾涌現(xiàn)了一批除磷反應(yīng)器，如DHV結(jié)晶反應(yīng)器(DHV Crystalactor TM Pelletiser)、CSIR 流化床結(jié)晶柱(CSIR Fluiclised bed Crystallsation Column)禾口 Kurita 固定床結(jié)晶柱(Kurita Fixed Bed Crystallisation Column)等，國內(nèi)除磷反應(yīng)器則較少。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種旋流式結(jié)晶除磷反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)顆粒結(jié)晶磷鹽的快速分離。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種旋流式結(jié)晶除磷反應(yīng)器，由下至上包括底流區(qū)，水力旋流區(qū)和溢流區(qū)，所述的底流區(qū)包括底板，所述的底板上面連有下柱體；所述的下柱體上設(shè)有回收管和兩個(gè)回流管；所述的水力旋流區(qū)包括倒喇叭口、錐體和中柱體；所述的倒喇叭口伸入底流區(qū)，其上端與錐體下端相連；所述的錐體伸入底流區(qū)，其上端與中柱體下端相連；所述的中柱體上端連有蓋板；所述的蓋板中間連有溢流管；所述的溢流管下端伸入水力旋流區(qū)，上端伸入溢流區(qū)；所述的中柱體上面設(shè)有分別對稱的兩個(gè)進(jìn)水口和兩個(gè)加藥口 ；所述的溢流區(qū)包括與蓋板相連的上柱體；所述的上柱體中部設(shè)有填料層；所述的填料層上方設(shè)有排水堰；所述的上柱體上面設(shè)有清渣管和排水管；所述的清渣管的水平位置低于溢流管的溢流口的水平位置；所述的排水管與排水堰相連；所述的回收管的水平位置低于倒喇叭口的底流口的水平位置；所述的回流管的水平位置高于倒喇叭口的底流口的水平位置。[0007]所述的底流區(qū)，水力旋流區(qū)和溢流區(qū)的體積比為1 0 3) (0.8 1)。所述的回流管與進(jìn)水口相連。所述的倒喇叭口的錐角為90°。所述的錐體的錐角β為20 30°，錐底直徑為7cm。所述的溢流管下端伸入水力旋流區(qū)的長度為中柱體長度的0. 2 0. 5倍，上端伸入溢流區(qū)的長度為6 9cm。填料層的有效體積占溢流區(qū)的0. 5倍。所述的回收管距離底板為5 13cm ；所述的回流管距離下柱體頂端為15 20cm。所述的清渣管距離蓋板為4 6cm ；所述的排水管距離填料層為8 11cm。所述的進(jìn)水口和兩個(gè)加藥口的截面為矩形25mmX5mm有益效果本實(shí)用新型由于充分結(jié)合了水力旋流器快速分離的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)反應(yīng)器相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1)水力旋流區(qū)中，顆粒結(jié)晶磷鹽通過外旋流經(jīng)由底流口 00)進(jìn)入底流區(qū)I，絮體結(jié)晶磷鹽通過內(nèi)旋流經(jīng)由溢流口(19)進(jìn)入溢流區(qū)III，可實(shí)現(xiàn)顆粒結(jié)晶磷鹽的快速分離；2)顆粒結(jié)晶磷鹽底流通過倒喇叭口(2)時(shí)，速度急劇下降，有效確保了顆粒結(jié)晶磷鹽在底流區(qū)的沉淀效果；3)絮體結(jié)晶磷鹽經(jīng)由溢流口通過填料層(13)時(shí)，被吸附凝聚成顆粒結(jié)晶磷鹽，進(jìn)一步確保了反應(yīng)器除磷效果；4)兩個(gè)進(jìn)水口(8)和兩個(gè)加藥口(16)分別對稱布置，進(jìn)水與加藥逆向操作，有助于強(qiáng)化傳質(zhì)，增強(qiáng)反應(yīng)速率；5)回流管⑷可與進(jìn)水管⑶連接，實(shí)現(xiàn)回流功能，并可調(diào)節(jié)底流和溢流比例，確保出水達(dá)標(biāo)排放；6)反應(yīng)器便于模塊化設(shè)計(jì)，適合不同規(guī)模的含磷廢水處理。
圖1為旋流式結(jié)晶除磷反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為旋流式結(jié)晶除磷反應(yīng)器結(jié)構(gòu)A-A剖視圖。圖3為水力旋流區(qū)II的工作原理圖。1.沉淀帶；2.倒喇叭口 ；3.回流帶；4.回流管；5.下柱體；6.錐體；7.中柱體； 8.進(jìn)水口 ；9.溢流管；10.上柱體；11.排水堰；12.排水管；13.填料層；14.蓋板；15.清渣管；16.加藥口 ； 17.回收管；18.底板；19.溢流口 ；20.底流口 ；21.外旋流；22.內(nèi)旋流； 23.蓋下流。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。[0029]實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)用新型為一種旋流式結(jié)晶除磷反應(yīng)器，由下至上包括底流區(qū)I， 水力旋流區(qū)II和溢流區(qū)III，所述的底流區(qū)I實(shí)現(xiàn)顆粒結(jié)晶磷鹽沉淀功能；所述的水力旋流區(qū)II實(shí)現(xiàn)顆粒與絮體結(jié)晶磷鹽分離功能；所述的溢流區(qū)III實(shí)現(xiàn)絮體結(jié)晶磷鹽顆粒化功能；所述的底流區(qū)I包括底板18，所述的底板18上面連有下柱體5 ；所述的下柱體5上設(shè)有回收管17和兩個(gè)回流管4 ；所述的水力旋流區(qū)II包括倒喇叭口 2、錐體6和中柱體7 ； 所述的倒喇叭口 2伸入底流區(qū)I，其上端與錐體6下端相連；所述的錐體6伸入底流區(qū)I，其上端與中柱體7下端相連；所述的中柱體7上端連有蓋板14 ；所述的蓋板14中間連有溢流管9 ；所述的溢流管9下端伸入水力旋流區(qū)II，上端伸入溢流區(qū)III ；所述的中柱體7上面設(shè)有分別對稱的兩個(gè)進(jìn)水口 8和兩個(gè)加藥口 16，如圖2所示，由于逆向操作，有助于強(qiáng)化傳質(zhì)，增強(qiáng)反應(yīng)速率；所述的溢流區(qū)III包括與蓋板14相連的上柱體10 ；所述的上柱體10中部設(shè)有填料層13 ；所述的填料層13上方設(shè)有排水堰11 ；所述的上柱體10上面設(shè)有清渣管 15和排水管12 ；所述的清渣管15的水平位置低于溢流管9的溢流口 19的水平位置；所述的排水管12與排水堰11相連；所述的回收管17的水平位置低于倒喇叭口 2的底流口 20 的水平位置；所述的回流管4的水平位置高于倒喇叭口 2的底流口 20的水平位置；所述的底流區(qū)I，水力旋流區(qū)II和溢流區(qū)III的體積比為1 2 3 0.8 1。所述的回流管 4與進(jìn)水口 8相連，經(jīng)過回流帶3，實(shí)現(xiàn)回流功能，據(jù)此調(diào)節(jié)底流和溢流比例；所述的倒喇叭口 2的錐角β為90°，顆粒結(jié)晶磷鹽通過倒喇叭口 2時(shí)，速度急劇下降，可有效實(shí)現(xiàn)液固分離；所述的錐體6的錐角為20 30°，錐底直徑為7cm ；所述的溢流管9下端伸入水力旋流區(qū)II的長度為中柱體長度的0. 2 0. 5倍，上端伸入溢流區(qū)III的長度為6 9cm ；填料層13的有效體積占溢流區(qū)III的0. 5倍；所述的回收管17距離底板18為5 13cm ；所述的回流管4距離下柱體5頂端為15 20cm ；所述的清渣管15)距離蓋板14為4 6cm ； 所述的排水管12距離填料層13為8 Ilcm ；所述的兩個(gè)進(jìn)水口 8和兩個(gè)加藥口 16的截面為矩形25mmX5mm。本實(shí)用新型運(yùn)行時(shí)，含磷廢水通過進(jìn)水口 8順時(shí)針進(jìn)入水力旋流區(qū)II，而藥劑通過加藥口 16逆時(shí)針進(jìn)入水力旋流區(qū)II，藥劑成分為400mg/L的CaCl2溶液，用酸堿調(diào)節(jié)反應(yīng)液適宜的PH8 9。水力旋流區(qū)II的工作原理如圖3所示，廢水與藥劑混合液在中柱體 7上端沿側(cè)面切向進(jìn)入圓柱腔內(nèi)，產(chǎn)生蓋下流23，當(dāng)混合物沿切向進(jìn)入旋流器時(shí)，在旋流區(qū) II內(nèi)產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)流場，由于流場壓力的作用產(chǎn)生外旋流21和內(nèi)旋流22，密度較大的顆粒磷酸鹽在外旋轉(zhuǎn)流場的作用下沿軸向向下運(yùn)動(dòng)，在到達(dá)錐體段時(shí)沿器壁向下運(yùn)動(dòng)，并通過底流口 20落入沉淀帶1 ；密度較小的絮體磷酸鹽在內(nèi)旋轉(zhuǎn)流場的作用下沿中心軸向向上運(yùn)動(dòng)，然后由溢流口 19進(jìn)入排水區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)顆粒磷酸鹽和絮體磷酸鹽的快速分離。底流進(jìn)入沉淀帶1的顆粒磷酸鹽可通過回收管17進(jìn)行磷的資源化回收；溢流進(jìn)入溢流區(qū)III的絮體磷酸鹽在載體填料活性碳或石英砂等的吸附凝聚作用下進(jìn)一步結(jié)晶長大，底流區(qū)I和溢流區(qū)III共同確保反應(yīng)器的除磷負(fù)荷和廢水的達(dá)標(biāo)排放。此外，本實(shí)用新型還可通過調(diào)節(jié)回流比控制溢流與底流比，實(shí)現(xiàn)不同含磷濃度廢水的處理。
權(quán)利要求1.一種旋流式結(jié)晶除磷反應(yīng)器，由下至上包括底流區(qū)(I)，水力旋流區(qū)(II)和溢流區(qū) (III)，其特征在于，所述的底流區(qū)(I)包括底板(18)，所述的底板(18)上面連有下柱體(5)；所述的下柱體( 上設(shè)有回收管(17)和兩個(gè)回流管；所述的水力旋流區(qū)(II)包括倒喇叭口 O)、錐體(6)和中柱體(7)；所述的倒喇叭口(2)伸入底流區(qū)(I)，其上端與錐體(6)下端相連；所述的錐體(6)伸入底流區(qū)(I)，其上端與中柱體(7)下端相連；所述的中柱體(7)上端連有蓋板(14)；所述的蓋板(14)中間連有溢流管(9)；所述的溢流管(9)下端伸入水力旋流區(qū)(II)，上端伸入溢流區(qū)(III)；所述的中柱體(7)上面設(shè)有分別對稱的兩個(gè)進(jìn)水口(8)和兩個(gè)加藥口(16)；所述的溢流區(qū)(III)包括與蓋板(14)相連的上柱體(10)； 所述的上柱體(10)中部設(shè)有填料層(13)；所述的填料層(13)上方設(shè)有排水堰(11)；所述的上柱體(10)上面設(shè)有清渣管(1 和排水管(1 ；所述的清渣管(1 的水平位置低于溢流管(9)的溢流口(19)的水平位置；所述的排水管(12)與排水堰(11)相連；所述的回收管(17)的水平位置低于倒喇叭口(2)的底流口 00)的水平位置；所述的回流管的水平位置高于倒喇叭口(2)的底流口 00)的水平位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋流式結(jié)晶除磷反應(yīng)器，其特征在于，所述的底流區(qū)(1)，水力旋流區(qū)(II)和溢流區(qū)(III)的體積比為1 0 3) (0.8 1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋流式結(jié)晶除磷反應(yīng)器，其特征在于，所述的回流管(4) 與進(jìn)水口⑶相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋流式結(jié)晶除磷反應(yīng)器，其特征在于，所述的倒喇叭口(2)的錐角為90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋流式結(jié)晶除磷反應(yīng)器，其特征在于，所述的錐體(6)的錐角β為20 30°，錐底直徑為7cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋流式結(jié)晶除磷反應(yīng)器，其特征在于，所述的溢流管(9) 下端伸入水力旋流區(qū)(II)的長度為中柱體(7)長度的0. 2 0. 5倍，上端伸入溢流區(qū)(III) 的長度為6 9cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋流式結(jié)晶除磷反應(yīng)器，其特征在于，填料層(13)的有效體積占溢流區(qū)(III)的0.5倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋流式結(jié)晶除磷反應(yīng)器，其特征在于，所述的回收管 (17)距離底板(18)為5 13cm ；所述的回流管⑷距離下柱體(5)頂端為15 20cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋流式結(jié)晶除磷反應(yīng)器，其特征在于，所述的清渣管 (15)距離蓋板(14)為4 6cm ；所述的排水管距離填料層(13)為8 Ilcm0
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋流式結(jié)晶除磷反應(yīng)器，其特征在于，所述的進(jìn)水口 ⑶和兩個(gè)加藥口(16)的截面為矩形25mmX5mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種旋流式結(jié)晶除磷反應(yīng)器，由下至上包括底流區(qū)，水力旋流區(qū)和溢流區(qū)，所述的底流區(qū)包括底板，底板上面連有下柱體；所述的下柱體上設(shè)有回收管和回流管；所述的水力旋流區(qū)包括倒喇叭口、錐體和中柱體；所述的倒喇叭口伸入底流區(qū)，其上端與錐體下端相連；所述的錐體伸入底流區(qū)，其上端與中柱體下端相連；所述的中柱體上端連有蓋板；所述的蓋板中間連有溢流管；所述的中柱體上面設(shè)有分別對稱的兩個(gè)進(jìn)水口和兩個(gè)加藥口；所述的溢流區(qū)包括與蓋板相連的上柱體；所述的上柱體中部設(shè)有填料層；所述的填料層上方設(shè)有排水堰；所述的上柱體上面設(shè)有清渣管和排水管。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)顆粒結(jié)晶磷鹽的快速分離，適合不同規(guī)模的含磷廢水處理。
文檔編號C02F1/28GK202186915SQ20112027947
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者柳建設(shè), 王兆慧, 謝學(xué)輝, 陳小光 申請人:東華大學(xué)