CN102657960A - 一种沉淀反应与固液分离一体化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种沉淀反应与固液分离一体化装置，集沉淀反应与固液分离于一体，可用于沉淀和结晶过程，如从含氟废水中回收砂状冰晶石和氟化钙。装置由反应区和沉降区组成，其中反应区包含内筒、搅拌桨，沉降区包含外筒、挡板，内筒略高于外筒，内筒与外筒留有通道。本发明将沉淀反应区与固液分离区集成在一个装置中，同时实现沉淀反应和沉淀物的沉降分离，沉淀物的停留时间不受水利停留时间的影响，有利于提高沉淀物浓度和粒度、提高反应效率，有利于降低反应器体积和沉淀物含水率低。

Description

一种沉淀反应与固液分离一体化装置
技术领域
本发明属于化工设备领域，涉及一种将沉淀反应区与固液分离区集成，适用于沉淀和结晶过程的沉淀反应与固液分离一体化装置。
背景技术
沉淀法具有工艺简单、处理方便、成本低廉的特点，在工业废水处理中应用广泛。传统的沉淀处理通常需经过加药-混凝-沉淀-脱水的过程，沉淀过程中产生的大量污泥含水率高、沉降性差、固液分离困难，并生成很多粒径细小的颗粒物，造成污染物出水效果不佳，污泥难以回用及堆存占地大等问题，形成了二次固废污染及废水中有价成分的浪费。
近年来出现了流化床结晶反应器，在反应器的底部通过水流的作用实现颗粒物的流态化，颗粒的流态化区即为反应区，而反应器的上部则作为沉降区。这样的方式可以实现反应与沉降的一体化，也可以解决沉淀含水率高、粒径小等问题，但是底部水流的大小对沉淀反应的效果以及颗粒的流态化效果同时存在影响，对操作过程的控制不利。
另外，有研究者对传统的搅拌反应设备进行了改进，试图在搅拌器中实现反应与固液分离一体化操作，也取得了一定的效果，如公开号为101352671，1278453及2587488的专利文件等，但这些反应器中都使用了颗粒过滤、渗透膜过滤或者微孔过滤等组件，对出水速度有所限制，或过滤组件容易堵塞难以长期稳定运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服传统沉淀过程中固液分离困难的缺点，提供一种结构简单、反应效率高、无需过滤组件、易于固液分离、方便控制、可以有效回收废水中有价成分的沉淀反应与固液分离一体化装置。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是，一种沉淀反应与固液分离一体化装置，包括内筒、下部呈锥形的外筒、挡板和搅拌桨；所述的内筒套于外筒内且内筒的上边缘比外筒的上边缘高5-50厘米，内筒下部开有与外筒锥形的下部相通的开口，内筒的顶部设有进水口，内筒底部设有排泥口，沉降区底部的外筒内壁和内筒外壁之间呈辐射状环绕设置有多块竖直的挡板，外筒侧壁的上部设有溢流口，所述的搅拌桨设于内筒内。
所述的一种沉淀反应与固液分离一体化装置，所述的搅拌桨包括电机、传动轴和桨叶，所述的电机固定于内筒的顶部，传动轴的一端连接电机并伸入至内筒内，所述的桨叶安装于传动轴上。
所述的一种沉淀反应与固液分离一体化装置，所述的桨叶包括上层桨叶和下层桨叶，所述的上层桨叶安装于传动轴的中部并可沿传动轴的轴线方向移动，所述的下层桨叶固定于传动轴的底端。
所述的一种沉淀反应与固液分离一体化装置，挡板的数量为4-16个。
所述的一种沉淀反应与固液分离一体化装置，挡板的高度为外筒高度的1/5至1/2。
本发明的技术效果在于，采用本发明进行沉淀或结晶反应，可实现：1)反应区与固液分离区一体化，装置结构简单紧凑，体积小，易于控制，可以连续加料、连续反应、沉淀和出料；2)装置外筒中挡板的设置，消除了反应区搅拌对沉降区的水流的紊流作用，有利于提高沉降区的沉降效果，出水无需过滤组件；3)装置底部存在的沉淀起到了诱导结晶的作用，促使沉淀物粒径变大，沉降性提高，避免了细小颗粒的产生，易于固液分离；4)水力停留时间和沉淀停留时间完全分离，有利于沉淀反应的控制。
附图说明
图1是本发明的沉淀反应与固液分离一体化装置图；
图2是图1所示的装置俯视图；
图3是应用本发明的装置回收废水中有价成分的运行流程图；
图4是实施例1冰晶石的SEM照片；
图5是实施例2氟化钙的SEM照片；
其中1为进水口，3为搅拌桨，4为溢流口，5为挡板，6为排泥口，7为内筒，8为外筒，9为开口，10为药剂槽，11为磁力泵，12为止回阀，15为废水槽。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明，但本发明要求的保护范围并不局限于下述实施例表示的范围。
参见图1、图2，本发明包括内筒7、下部呈锥形的外筒8、挡板5和搅拌桨3；内筒7套于外筒8内且内筒7的上边缘比外筒8的上边缘高5-50厘米，内筒7下部开有与外筒8锥形的下部相通的开口，内筒7的顶部设有进水口1，内筒7底部设有排泥口6，沉降区底部的外筒8内壁和内筒7外壁之间呈辐射状环绕设置有多块竖直的挡板5，所述挡板5的高度为外筒高度的1/5至1/2，挡板5的数量为4-16个，外筒8侧壁的上部设有溢流口4，搅拌桨3设于内筒7内。搅拌桨3包括电机、传动轴和桨叶，电机固定于内筒7的顶部，传动轴的一端连接电机并伸入至内筒7内，桨叶安装于传动轴上。桨叶包括上层桨叶和下层桨叶，上层桨叶安装于传动轴的中部并可沿传动轴的轴线方向移动，下层桨叶固定于传动轴的底端。
在实际操作中，反应药剂可从进水口1、进入内筒7，在搅拌桨3的作用下进行反应，水流经通道进入外筒8进行沉降。进入外筒8的水流在挡板5的作用下，紊流状态减弱，上清液从溢流口4流出，污泥经通道进入装置底部，定期通过排泥口6排放。
参见图3，本发明可以用于从废水中回收有价成分，将一定量粒度为1μm-100μm的晶种加入从装置顶部加入，保证固含率＞10％，按反应配比通过磁力泵11将药剂槽10和废水槽15中的溶液通过管道送入装置中，同时为了防止溶液倒流，在管道上安装有止回阀12，调节反应溶液pH，在搅拌的条件下进行反应，上清液从溢流口4流出，沉淀结晶长大后进入装置底部。
实施例1：
废水氟离子浓度为2500mg/L，流量为80L/h，沉淀剂为铝酸钠溶液，岢性比Na∶Al＝3∶1，调节反应pH至4-5，反应温度50℃，反应结束后排出冰晶石污泥并烘干，参见图4。可见得到的冰晶石为砂状，颗粒粒度较大，测得其含水率为30％，出水氟离子浓度为500-600mg/L，氟回收率高于75％。整个过程在一体化装置中完成，反应停留时间仅为13.5分钟，与传统的加药-混凝-沉淀-脱水的过程相比，反应时间大大缩短，固液分离容易，效率显著提高。
实施例2：
废水氟离子浓度为1000mg/L，流量为60L/h，沉淀剂为饱和石灰水清液，反应Ca/F＝0.6，pH＝6-7，反应结束后排出氟化钙污泥并烘干，参见图5。可见得到的氟化钙为砂状，颗粒粒度很大，含水率为25％，出水氟离子浓度为10-20mg/L，浊度低于60NTU，氟回收率高于95％。整个过程在一体化装置中完成，反应停留时间仅为20分钟，固液分离溶液，反应效率很高。

Claims (5)

1.一种沉淀反应与固液分离一体化装置，其特征在于，包括内筒、下部呈锥形的外筒、挡板和搅拌桨；所述的内筒套于外筒内且内筒的上边缘比外筒的上边缘高5-50厘米，内筒下部开有与外筒锥形的下部相通的开口，内筒的顶部设有进水口，内筒底部设有排泥口，沉降区底部的外筒内壁和内筒外壁之间呈辐射状环绕设置有多块竖直的挡板，外筒侧壁的上部设有溢流口，所述的搅拌桨设于内筒内。
2.根据权利要求1所述的一种沉淀反应与固液分离一体化装置，其特征在于，所述的搅拌桨包括电机、传动轴和桨叶，所述的电机固定于内筒的顶部，传动轴的一端连接电机并伸入至内筒内，所述的桨叶安装于传动轴上。
3.根据权利要求2所述的一种沉淀反应与固液分离一体化装置，其特征在于，所述的桨叶包括上层桨叶和下层桨叶，所述的上层桨叶安装于传动轴的中部并可沿传动轴的轴线方向移动，所述的下层桨叶固定于传动轴的底端。
4.根据权利要求1所述的一种沉淀反应与固液分离一体化装置，其特征在于，挡板的数量为4-16个。
5.根据权利要求1所述的一种沉淀反应与固液分离一体化装置，其特征在于，挡板的高度为外筒高度(是否就是外筒高度？)的1/5至1/2。
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