CN101215034A - 污、废水处理用迷宫式氮磷诱捕器组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种污、废水处理用迷宫式氮磷诱捕器组件，是一种装有鸟粪石晶核及氮磷诱导剂并通过化学沉淀法制取鸟粪石晶体的反应器，其特征在于该组件是由两层相同的诱捕箱体构成，箱体前后侧壁上分别设有进、出水口，箱体内由带进水口的分区隔板分隔成2～n(n＞2)级网捕区；各网捕区内设有与进水口连通的氮磷诱导剂室及分布在诱导剂室两侧并与诱导剂室出水口连通的迷宫式迂回廊道，n级诱导剂室、网捕区及迂回廊道的体积分别大于n－1级诱导剂室、网捕区及迂回廊道的体积；迂回廊道内放置载有鸟粪石晶核的诱捕卷网。本发明的优点是：实现对污、废水中氮磷的有效去除和回收，易于操作，为实现模块化、集约化污、废水处理提供了基础单元。
Description
技术领域
本发明涉及污、废水处理装置，尤其涉及一种能有效去除和利用污、废水中氮磷的迷宫式氮磷诱捕器组件。
背景技术
在污、废水处理过程中，污泥浓缩上清液或压滤机滤液中一般富含氮和磷，在一定的物理、化学条件下，易于生成难溶于水的鸟粪石，鸟粪石的主要成分为六水合磷酸铵镁(MgNH4PO4·6H2O)，是一种难溶于水的白色晶体。若不对其进行控制，形成的鸟粪石会结垢于污泥回流管道和其他污水管道内壁以及水泵的进水口处，逐渐堵塞管道，降低管道通量，增加污泥或污水的流动阻力。在现有污、废水处理工艺中，通常是将这类含有高浓度氮和磷的上清液及滤液回流到污水处理设施的前级，混入原水进行再处理，但这种方法提高了处理过程的污染物负荷，从而增加污水处理厂的内能消耗，而这种污染物负荷的增大，可影响污、废水处理设施的有效运行，对出水水质稳定达标构成干扰和损害。
此外，由于鸟粪石是一种高效的缓释肥料，通过缓慢的释放养分，可极大限度的减少肥料中氮、磷进入附近水体，防止富营养化的发生。经研究表明，鸟粪石晶体在形成过程要经过成核阶段和成长阶段，在成核阶段，组成晶体的各种离子形成晶核，在成长阶段，组成晶体的离子不断结合到晶核上，晶体不断长大。从污、废水中回收鸟粪石，并得到比较大的晶体颗粒，其结晶时间的长短取决于鸟粪石的成核速率和成长速率；鸟粪石晶体的形成须在一定的pH条件下，使污、废水中的Mg2+、HPO4 2-、和NH4 +生成沉淀，根据水体的具体情况，加入诱导剂，一般采用的化学药剂包括氢氧化钠、氢氧化镁、氨水或其它碱性物质和氯化镁、磷酸氢盐等，或采用缓释矿物如镁菱石、白云石、石灰石等做诱导剂以获取形成鸟粪石晶体所需的各种离子及反应环境。如果通过提供已形成的晶核，可减少污水处理过程中鸟粪石形成的诱导时间，实现成核时间的人为缩短、晶核颗粒的人为增大，达到进一步快速诱捕氮、磷的目的。
为利用鸟粪石，须对其进行回收，目前常用的回收工艺为流化床反应器。在流化床反应器中一般采用化学沉淀法，加入鸟粪石晶核作为种子，以利于鸟粪石沉淀形成并生长，并加入诱导剂，使鸟粪石结晶最后成为纯度较高的的大颗粒产品。但采用该装置的缺陷是操作技术难度高，且为大容积固定式装置无法实现针对不同污、废水处理量及处理要求进行结构调整，尤其采用这种装置，在反应器内结晶的鸟粪石不易回收，使工艺效果显著降低。
发明内容
本发明的主要目的在于针对上述的问题，提供一种易于操作的污、废水处理用迷宫式氮磷诱捕器组件，根据鸟粪石晶体的形成机理，将载有鸟粪石晶核的诱捕卷网置于逐级的迷宫式网捕区内，通过诱导剂的诱导、流速的逐级降低、水利停留时间的逐级增长，充分诱捕污、废水中含有的氮和磷，使氮磷在诱捕装置内集中反应生成难溶的鸟粪石沉淀，并均匀地结晶在诱捕卷网上，从诱捕卷网上可方便地取下鸟粪石晶体，从而实现对污、废水中氮磷的有效去除和回收利用的目的；同时通过本发明提供的氮磷诱捕器组件为适应污、废水的不同处理要求及实现模块化、集约化处理提供了基础单元装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种污、废水处理用迷宫式氮磷诱捕器组件，是一种设有进水口、出水口、内部装有形成鸟粪石晶体所需的鸟粪石晶核及氮磷诱导剂并通过化学沉淀法制取鸟粪石晶体的反应器，其特征在于该组件是由两层固定连接的结构相同的氮磷诱捕箱体构成，箱体的前后侧壁上分别设有进水口及出水口，箱体内由进水口至出水口贯穿其顶部及底部的空间设置为：通过一个或多个带进水口的分区隔板分隔成2～n(n＞2)级网捕区；各级网捕区内设有与进水口连通的诱导剂室及分布在诱导剂室两侧并与诱导剂室出水口连通的迷宫式迂回廊道，迂回廊道是由固定于带进水口侧壁或带进水口分区隔板的并行隔板组与位于同一诱捕区中间带围墙板的并行隔板组相错对插形成；第n级的诱导剂室、网捕区及迂回廊道的体积分别大于第n-1级的诱导剂室、网捕区及迂回廊道的体积；各诱导剂室顶部设有活动顶盖，其内部装有所述氮磷诱导剂，迂回廊道内放置载有所述鸟粪石晶核的诱捕卷网。
所述的进水口、出水口均沿箱体前后壁中心连线设置，所述的诱导剂室、网捕区的迂回廊道在箱体中左右对称设置，所述的箱体为顶面开口的塑料注塑一体件，两箱体开口相对扣合，通过紧固件固定成整体，两箱体开口之间设有密封隔板，两箱体开口结合部设有密封带。
所述的载有鸟粪石晶核的诱捕卷网是按下述步骤制得；(1).首先将鸟粪石晶体研碎至粉末状放入反应容器内；(2).向容器内加入30℃～50℃的温水，然后逐加入酸溶液，控制pH值在3.0～4.0，并不断搅拌至鸟粪石晶体溶解于水中；(3).将网孔尺寸为0.6×0.6～2.0×2.0mm2的不锈钢丝网卷成大于3层的诱捕卷网，并完全浸入由步骤(2)制得的溶液中，浸泡10分钟后，逐渐加入碱溶液，控制pH值在8.0～9.0之间，并不断搅拌至晶体析出，形成鸟粪石晶核并粘结在诱捕网卷上；(4).将粘结有晶核的诱捕网卷从容器中取出，用清水洗净、晾干即可使用。本发明的有益效果是：本发明根据鸟粪石晶体的形成机理，利用化学沉淀法的原理，人为创造反应条件，将载有鸟粪石晶核的诱捕卷网置于逐级的迷宫式网捕区内，采用缓释矿物作为氮磷诱导剂装填至装置内，根据水质及处理要求设置2级至更多级诱导剂室和网捕区，且由首级到末级，诱导剂室、网捕区及迂回廊道的体积逐级增大，因而前一级的流速高，后一级诱导剂释放量多，网捕区的面积增大，从而，通过诱导剂的诱导、流速的逐级降低、水利停留时间的逐级增长，充分诱捕污、废水中含有的氮和磷，并保证前后级的均衡结“垢”(鸟粪石晶体)，且不会出现前级堵塞状况，使氮磷在诱捕装置内集中充分反应生成难溶的鸟粪石晶体沉淀物，整个过程易于操作；本装置以卷网的方式制作诱捕组件非常有利于鸟粪石晶体的去除，不但卷网易于从器件内取出，而且通过展开卷网，易于鸟粪石晶体与网的分离，从而实现对污、废水中氮磷的有效去除和利用的目的；此外整体结构采用侧壁中心进出水方式且箱体内结构均为左右对称设置，适应一套模具完成两层箱体的制作，降低制作成本，便于普及推广；尤其该装置自成一个完整的处理系统，作为独立组件，为适应污、废水的不同处理要求及实现模块化、集约化处理提供了基础单元装置。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是图1中下层箱体的俯视结构示意图。
以下结合附图和实施例对本发明详细说明。
具体实施方式
图1是本发明的整体结构示意图；图2是图1中下层箱体的俯视结构示意图。图1-图2示出一种污、废水处理用迷宫式氮磷诱捕器组件，是一种设有进水口、出水口、内部装有形成鸟粪石晶体所需的鸟粪石晶核及氮磷诱导剂并通过化学沉淀法制取鸟粪石晶体的反应器，其特征在于该组件是由两层固定连接的结构相同的氮磷诱捕箱体17构成，箱体17的前后侧壁上分别设有进水口4及出水口10，箱体17内由进水口4至出水口10贯穿箱体顶部及底部的空间设置为：通过一个带进水口4-1的分区隔板2-2分隔成两级网捕区16-1、16-2，第一级网捕区16-1内设有与进水口4连通的诱导剂室6-1及分布在诱导剂室6-1两侧并与诱导剂室6-1出水口7-1连通的迷宫式迂回廊道，迂回廊道是由固定于带进水口4侧壁的并行隔板组8-1与位于同一诱捕区中间带围墙板10-1的并行隔板组1-1相错对插形成；第二级网捕区16-2内设有与进水口4-1连通的诱导剂室6-2及分布在诱导剂室6-2两侧并与诱导剂室6-2出水口7-2连通的迷宫式迂回廊道，迂回廊道是由固定于带进水口4-1的分区隔板2-2的并行隔板组8-2与位于同一诱捕区中间带围墙板10-2的并行隔板组1-2相错对插形成。第2级的诱导剂室6-2、网捕区16-2及迂回廊道的体积分别大于第1级的诱导剂室6-1、网捕区16-1及迂回廊道的体积，如图2所示，第2级的诱导剂室6-2的尺寸、网捕区16-2的尺寸及形成迂回廊道的隔板组距离均比第1级相应部分大；本实施例中设有两级网捕区，在实际应用中根据水体状况及处理要求可采用多个带进水口的分区隔板，将箱体分隔成3级、4级或更多级网捕区，并设置多级诱导剂室。本实施例中，在围墙板10-1与分区隔板2-2的进水口4-1之间设有带进水口的隔板9-1；在围墙板10-2与箱体后侧壁2-3的出水口10之间设有带进水口的隔板9-2；上述诱导剂室6-1、6-2的顶部分别设有活动顶盖，诱导剂室6-1的活动顶盖图中未示出，诱导剂室6-2设有活动顶盖13-2；两个诱导剂室内均装有氮磷诱导剂5，氮磷诱导剂5采用现有技术中使用的缓释矿物，如镁菱石、白云石及石灰石等，为防止固体矿物颗粒堵塞出水口7-1、7-2，本实施例中，将上述镁菱石、白云石及石灰石先分别装入纱网袋5-1、5-2中再放入诱导剂室中，通过活动顶盖可及时补充诱导剂。两个网捕区16-1、16-2的迂回廊道内分别放置载有所述鸟粪石晶核的诱捕卷网11-1、11-2。
本实施例中，箱体17为长方形，上述的进水口4、4-1、出水口10均沿箱体17前后壁中心连线设置，上述的诱导剂室6-1、6-2，网捕区16-1、16-2的迂回廊道在箱体中均为左右对称设置，所述的箱体17为顶面开口的塑料注塑一体件，采用PVC材料制作，两箱体开口相对扣合，通过紧固件螺杆16、螺母12通过沿箱体四周设置的安装孔3固定成整体，两箱体开口之间设有密封隔板14，两箱体开口结合部设有密封带15，密封带采用橡胶制作。中心对称的结构设计适应一套模具完成两层箱体的制作，降低制作成本，便于普及推广。
上述的载有鸟粪石晶核的诱捕卷网11-1、11-2是按下述步骤制得：(1).首先将鸟粪石晶体研碎至粉末状放入反应容器内；(2).向容器内加入30℃～50℃的温水，然后逐渐加入酸溶液，控制pH值在3.0～4.0，并不断搅拌至鸟粪石晶体溶解于水中；(3).将网孔尺寸为0.6×0.6～2.0×2.0mm2的不锈钢丝网卷成大于3层的诱捕卷网，并完全浸入由步骤(2)制得的溶液中，浸泡10分钟后，逐渐加入碱溶液，控制pH值在8.0～9.0之间，并不断搅拌至晶体析出，形成鸟粪石晶核并粘结在诱捕网卷上；(4).将粘结有晶核的诱捕网卷从容器中取出，用清水洗净、晾干即可使用。上述的酸溶液可用硫酸溶液，碱溶液可用氢氧化钠溶液。
上述结构的本发明的工作原理如下：
本发明的原理是利用污、废水中含有的氮、磷在一定的物理、化学条件下，通过化学沉淀法在组件诱捕装置内集中反应生成难溶的六水合磷酸铵镁沉淀(鸟粪石晶体)，实现对污、废水中氮磷的有效去除及回收利用。本组件单元是由2个诱导剂室和2个网捕区所组成的迷宫式箱体17，共分上下两层，并采用了中心对称结构，两层间被隔板14阻断，均从单层箱体侧壁的中间位置通过诱导剂室进水，对称方向出水。工作时，富含氮磷的污、废水由进水口4进入诱导剂室6-1，利用进水的发散的水利搅拌方式，使诱导剂5翻滚溶解，释放出去除氮磷所需的镁离子、并调整pH范围形成适当的碱性环境；经诱导的污、废水进入网捕区16-1的迷宫式廊道中，迂回经过铺设在各廊道内的诱捕网卷11-1，通过诱捕网卷上提供的鸟粪石晶核的诱捕效应，经历一定成长时间，使污、废水中富含的氮磷以鸟粪石结晶的形式从水中分离出来，附着在诱捕网卷11-1上；继而，经诱导的污、废水又进入第二级网捕区16-2，并迂回经过铺设在各廊道内的诱捕网卷11-2，经历同样的晶体成长过程，使污、废水中剩余的氮磷继续以鸟粪石结晶的形式从水中分离出来，附着在诱捕网卷11-2上；通过两级进行诱导及诱捕，且第2级的诱导剂室6-2的尺寸、网捕区16-2的尺寸及形成迂回廊道的隔板组1-2的间距均比第1级相应部分大；因此延长进入装置的原水停留时间，延长鸟粪石晶体的成长时间，可使其大量的沉淀分离，实现更为彻底的除磷脱氮效果，从而实现对污、废水的充分脱氮除磷和对鸟粪石晶体的有效回收，尤其采用诱捕网卷结构，鸟粪石晶体极易取下，与现有硫化床相比回收效果显著提高。
本发明提供的组件是一个功能完整的处理系统，为实现模块化、集约化处理提供了基础单元，当污、废水中氮磷含量较高，通过一个处理单元不能实现良好脱除效果时，本组件可采用多个连用：如对于较大水量的处理，可以通过多个组件并联的方式实现；对于要求高氮磷去除率的情况，可以通过串联处理方式实现，也可以串、并联共用，实现方便、快速满足不同水质、水量的处理要求。
Claims (3)
1.一种污、废水处理用迷宫式氮磷诱捕器组件，是一种设有进水口、出水口、内部装有形成鸟粪石晶体所需的鸟粪石晶核及氮磷诱导剂并通过化学沉淀法制取鸟粪石晶体的反应器，其特征在于该组件是由两层固定连接的结构相同的氮磷诱捕箱体构成，箱体的前后侧壁上分别设有进水口及出水口，箱体内由进水口至出水口贯穿其顶部及底部的空间设置为：通过一个或多个带进水口的分区隔板分隔成2～n(n＞2)级网捕区；各级网捕区内设有与进水口连通的诱导剂室及分布在诱导剂室两侧并与诱导剂室出水口连通的迷宫式迂回廊道，迂回廊道是由固定于带进水口侧壁或带进水口分区隔板的并行隔板组与位于同一诱捕区中间带围墙板的并行隔板组相错对插形成；第n级的诱导剂室、网捕区及迂回廊道的体积分别大于第n-1级的诱导剂室、网捕区及迂回廊道的体积；各诱导剂室顶部设有活动顶盖，其内部装有所述氮磷诱导剂，迂回廊道内放置载有所述鸟粪石晶核的诱捕卷网。
2.根据权利要求1所述的污、废水处理用迷宫式氮磷诱捕器组件，其特征在于所述的进水口、出水口均沿箱体前后壁中心连线设置，所述的诱导剂室、网捕区的迂回廊道在箱体中左右对称设置，所述的箱体为顶面开口的塑料注塑一体件，两箱体开口相对扣合，通过紧固件固定成整体，两箱体开口之间设有密封隔板，两箱体开口结合部设有密封带。
3.根据权利要求1所述的污、废水处理用迷宫式氮磷诱捕器组件，其特征在于所述的载有鸟粪石晶核的诱捕卷网是按下述步骤制得：(1).首先将鸟粪石晶体研碎至粉末状放入反应容器内；(2).向容器内加入30℃～50℃的温水，然后逐渐加入酸溶液，控制pH值在3.0～4.0，并不断搅拌至鸟粪石晶体溶解于水中；(3).将网孔尺寸为0.6×0.6～2.0×2.0mm2的不锈钢丝网卷成大于3层的诱捕卷网，并完全浸入由步骤(2)制得的溶液中，浸泡10分钟后，逐渐加入碱溶液，控制pH值在8.0～9.0之间，并不断搅拌至晶体析出，形成鸟粪石晶核并粘结在诱捕网卷上；(4).将粘结有晶核的诱捕网卷从容器中取出，用清水洗净、晾干即可使用。
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