CN101555057B - 结晶除磷反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种结晶除磷反应器。结晶除磷反应器本体从下到上设有布水区、反应区和沉淀区,布水区设有排渣管、进水管、升流柱盘式分布器、曝气装置,曝气装置由曝气管、曝气头组合而成,反应区下部设有载体进口、进药管,反应区中部的上、下设有第一回流管、第二回流管,沉淀区设有出水堰、出水管、出料口,出水堰上部设有锯齿型溢流堰,出水堰侧面设有两平行挡板,出水堰底部设有斜板。本发明功能明确;布水区设置升流柱盘式分布器,可有效避免流体短流;反应区设有载体,可强化磷酸钙盐结晶;采用“连续进料-间歇曝气”的运行方式,防止载体堵塞,并有利于载体上晶体的脱附和回收;沉淀区设置锯齿挡板出水堰,出水均匀,设置斜板,固液分离良好。
Description
技术领域
本发明涉及反应器,尤其涉及一种结晶除磷反应器。
背景技术
我国水污染问题十分严重,在主要湖泊中,氮磷污染所导致的富营养化湖泊占50%以上,每年“水华”和“赤潮”造成的经济损失高达100亿元以上。一方面含磷废水日益增多,引起的环境污染和生态破坏不断加剧;另一方面磷是一种重要资源,世界上探明的磷储藏量仅够人类使用100年左右。研究废水资源化除磷技术,消除废水磷素污染,同时回收利用磷资源,已成为社会发展的迫切需要。
化学沉淀除磷法是一种重要的废水除磷技术。实用发现,传统化学沉淀除磷法有沉淀速度慢、固液分离差、污泥含水率高、污泥脱水处理复杂等缺点。生物除磷法是近年来废水处理研究的热点之一。研究表明,生物除磷法也有对废水成分要求高(C∶N∶P=100∶5∶1才能满足功能微生物的需求)、运行稳定性和灵活性较差、剩余污泥处理和处置困难等问题。化学结晶除磷法主要有MAP(鸟粪石)结晶除磷法和HAP(磷酸钙)结晶除磷法,这类方法既能去除磷,又能回收磷,因此得到了学术界和产业界的青睐。
反应器是化学结晶除磷工艺的关键。目前,国外已有DHV结晶反应器(DHVCrystalactor TM Pelletiser)、CSIR流化床结晶柱(CSIR Fluiclised bed CrystallsationColumn)和Kurita固定床结晶柱(Kurita Fixed Bed Crystallisation Column)等研究报道,国内则鲜见相关研究报道。本发明所涉及的结晶除磷反应器结构新颖、运行工况稳定、磷酸盐回收效率高,适用于各种含磷废水处理。
发明内容
本发明目的是克服现有技术的不足,提供一种结晶除磷反应器。
结晶除磷反应器本体从下到上设有布水区、反应区和沉淀区,布水区设有排渣管、进水管、升流柱盘式分布器、曝气装置,曝气装置由曝气管、曝气头组合而成,反应区下部设有载体进口、进药管,反应区中部的上、下设有第一回流管、第二回流管,沉淀区设有出水堰、出水管、出料口,出水堰上部设有锯齿型溢流堰,出水堰侧面设有两平行挡板,出水堰底部设有斜板。
所述的反应器主体采用圆形有机玻璃管制成。布水区、反应区和沉淀区的体积比为1∶2~3∶0.8~1。升流柱盘式分布器由穿孔板和分布柱组成,穿孔板直径100~200mm,板上开有4~9个圆孔,一个位于穿孔板正中心,其它均匀分布于直径50~150mm的圆周上,孔内安装内径15~25mm、高度30~50mm的分布柱,分布柱下端开口,上端封闭,侧面均匀开设Φ2~5mm的小孔,升流柱盘式分布器固定在布水区与反应区之间,离反应器底部的高度为100~150mm。第一回流管、第二回流管末端为倒锥形。两平行挡板间距为20~40mm,底部斜板宽度为20~40mm,斜板与水平线成25~35°。出水堰按水流方向将沉淀区分隔成上流区、溢流区和降流区。
本发明与现有技术相比具有的有益效果:1)反应器自下而上分为布水区、反应区和沉淀区三个单元,相互影响较小,各单元直径相等,结构紧凑,占地少,单元之间采用法兰连接,便于拆卸维护;2)布水区设置升流柱盘式分布器,既能使气液分布均匀,有效避免流体短流,又能起到支撑反应器载体的作用;3)反应区设有载体(如活性炭、石英砂等),利用载体表面特性,可以在载体表面形成局部过饱和溶液,利于钙与磷酸反应形成磷酸钙盐结晶析出;4)反应器采用“连续进料-间歇曝气”方式运行,连续进料可实现对含磷废水的连续处理,间歇曝气采用“曝气-停止曝气-曝气”循环操作,可提高废水pH,强化传质,防止填料堵塞,使晶体脱附;5)沉淀区出水堰采用锯齿挡板,可确保沉淀区流态均匀,采用斜板可确保良好的固液分离。
附图说明
图1是结晶除磷反应器结构示意图;
图2是结晶除磷反应器中沉淀区的水流分布图;
图3是结晶除磷反应器结构A-A剖视图;
图4是结晶除磷反应器结构B-B剖视图;
图中:排渣管1、进水管2、升流柱盘式分布器3、分布柱4、进药管5、反应区第一回流管6、法兰7、出料口8、出水管9、锯齿溢流堰10、平行挡板11、斜板12、圆筒13、反应区第二回流管14、载体进口15、曝气头16、曝气管17、底座18。
具体实施方式
如图1所示,结晶除磷反应器本体从下到上设有布水区I、反应区II和沉淀区III,布水区I设有排渣管1、进水管2、升流柱盘式分布器3、曝气装置,曝气装置由曝气管17、曝气头16组合而成,反应区II下部设有载体进口15、进药管5,反应区II中部的上、下设有第一回流管6、第二回流管14,沉淀区III设有出水堰、出水管9、出料口8,出水堰上部设有锯齿型溢流堰10,出水堰侧面设有两平行挡板11,出水堰底部设有斜板12。
所述的反应器主体采用圆形有机玻璃管制成。布水区I、反应区II和沉淀区III的体积比为1∶2~3∶0.8~1。第一回流管6、第二回流管14末端为倒锥形,不仅有利于回流均匀稳定,而且利于减少反应区中短流现象。
如图2所示,出水堰按水流方向将沉淀区III分隔成上流区、溢流区和降流区。
如图3所示,两平行挡板11间距为20~40mm,底部斜板10宽度为20~40mm,斜板10与水平线成25~35°。
如图4所示,升流柱盘式分布器3由穿孔板和分布柱组成,穿孔板直径100~200mm,板上开有4~9个圆孔,一个位于穿孔板正中心,其它均匀分布于直径50~150mm的圆周上,孔内安装内径15~25mm、高度30~50mm的分布柱4,分布柱4下端开口,上端封闭,侧面均匀开设Φ2~5mm的小孔,升流柱盘式分布器3固定在布水区I与反应区II之间,离反应器底部的高度为100~150mm。
结晶除磷反应器可用PVC板和钢板制作。实际运行中,首先通过载体进口15向反应区中填充载体,先用大粒径碎石或玻璃球填充至分布柱4高度,再填充粒径为0.9mm~1.25mm的载体(如活性炭或石英砂),填充高度至反应区2/3。然后向反应器中泵入含磷30mg/L的废水和药剂,药剂成分为180mg/LCaCl2溶液,用2mol/LNaOH和2mol/LHCl调节反应液pH。
反应器采用“连续进料-间歇曝气”的运行方式。废水通过进水管2导入布水区I,药剂通过进药管5导入反应区II,空气通过曝气管17从反应器底部引入,废水与空气经过升流柱盘式分布器进入反应区。在曝气作用下,反应区中废水与药剂充分混合,在反应区发生化学反应。曝气1h后停止曝气,产生的晶体在载体表面成核、生长。反应器运行4小时后再曝气,使载体表面形成的磷酸钙盐晶体脱附,经上流区的溢流堰进入溢流区,再进入降流区,利用磷酸钙盐与水的密度差,使其在降流区实现固、液分离。出水从出水管9排出,晶体产物从出料口8排出,进行资源化利用。
Claims (5)
1.一种结晶除磷反应器,其特征在于:反应器本体从下到上设有布水区(I)、反应区(II)和沉淀区(III),布水区(I)设有排渣管(1)、进水管(2)、升流柱盘式分布器(3)、曝气装置,曝气装置由曝气管(17)、曝气头(16)组合而成,反应区(II)下部设有载体进口(15)、进药管(5),反应区(II)中部的上、下设有第一回流管(6)、第二回流管(14),沉淀区(III)设有出水堰、出水管(9)、出料口(8),出水堰上部设有锯齿型溢流堰(10),出水堰侧面设有两平行挡板(11),出水堰底部设有斜板(12);所述的升流柱盘式分布器(3)由穿孔板和分布柱组成,穿孔板直径100~200mm,板上开有4~9个圆孔,一个位于穿孔板正中心,其它均匀分布于直径50~150mm的圆周上,孔内安装内径15~25mm、高度30~50mm的分布柱(4),分布柱(4)下端开口,上端封闭,侧面均匀开设Φ2~5mm的小孔,升流柱盘式分布器(3)固定在布水区(I)与反应区(II)之间,离反应器底部的高度为100~150mm。
2.根据权利要求1所述的一种结晶除磷反应器,其特征在于:所述的反应器主体采用圆形有机玻璃管制成。
3.根据权利要求1所述的一种结晶除磷反应器,其特征在于:所述的第一回流管(6)、第二回流管(14)末端为倒锥形。
4.根据权利要求1所述的一种结晶除磷反应器,其特征在于:所述的两平行挡板(11)间距为20~40mm,底部斜板(12)宽度为20~40mm,斜板(12)与水平线成25~35°。
5.根据权利要求1所述的一种结晶除磷反应器,其特征在于:所述的出水堰按水流方向将沉淀区(III)分隔成上流区、溢流区和降流区。
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