CN110963596A

CN110963596A - 一种鸟粪石结晶法除磷反应器及其应用

Info

Publication number: CN110963596A
Application number: CN201811148844.5A
Authority: CN
Inventors: 潘德标; 谷俊; 王建华; 刘霞; 卢毅明; 阮燕霞
Original assignee: SHANGHAI ZHONGYAO ENVIRONMENTAL PROTECTION INDUSTRIAL CO LTD; Fujian Shen Yuanxin Material Co ltd
Current assignee: SHANGHAI ZHONGYAO ENVIRONMENTAL PROTECTION INDUSTRIAL CO LTD; Fujian Shen Yuanxin Material Co ltd
Priority date: 2018-09-29
Filing date: 2018-09-29
Publication date: 2020-04-07

Abstract

本发明提供一种鸟粪石结晶法除磷反应器，包括有中空的筒体，所述筒体内沿进水方向依次设有进水区、反应结晶区、清水上升流区、出水区，所述进水区与反应结晶区之间设有滤板，所述反应结晶区内设有至少一个碱液分配器，所述清水上升流区上部设有出水堰，所述出水区经出水堰与清水上升流区相连通，所述进水区上设有废水进水口、循环水进水口，所述废水进水口经管路由滤板与反应结晶区相通，所述出水区上设有出水口。本发明进一步提供一种鸟粪石结晶法除磷反应器的使用方法。本发明提供的一种鸟粪石结晶法除磷反应器及其应用，具有载体不易结垢、传质效率高、反应效率、不易堵塞和产物回收率高的特点，可应用于高浓度氮磷废水的处理及磷的回收。

Description

一种鸟粪石结晶法除磷反应器及其应用

技术领域

本发明属于高浓度氮磷废水的处理及资源化回收技术领域，涉及一种鸟粪石结晶法除磷反应器及其应用。

背景技术

水中磷的来源包括自然来源和人为来源，其中人为来源是主要来源，主要包括排泄物、洗涤制品、肥料、农药、某些工业废水等。几乎所有生活污水和部分工业废水均存在含磷量过高的问题。目前，通常采用生物法和化学法除磷。现有的运行经验表明，采用生物除磷方法，磷的去除量一般约为BOD的3.5～4.5％(泥龄5～20d)，一般只采用生物除磷很难满足越来越严格的排放标准。因此，在水处理中通常加化学法进行预处理或后处理。但是，传统的化学除磷是一个简单的化学药剂添加过程，运营成本高，需要大量的化学品，存在二次污染和浪费。

同时，磷又是人类和动植物等各种生命活动所必需的营养元素，在细胞的生命活动中起着关键作用，与氮不同，磷在生物圈中绝大部分是单向流动，是一种不可再生的宝贵资源。

可见，对于氮磷废水的处理，不仅要达到排放环境的治理目标，又要满足节能消耗、充分回收有价值的氮磷资源。多项国内外的研究将鸟粪石结晶法应用于各类废水的脱氮除磷，包括养殖废水、垃圾渗滤液、厌氧消化上清液、半导体生产废水等，不仅可以有效地去除水中的氮磷，生成的沉淀可作为缓释肥用于农业生产和花卉种植，是一种集生态效益和社会效益为一体的水处理方法，也是水处理行业的研究热点。

中国专利201722152U公开了采用鸟粪石沉淀法从废水中回收磷的装置，主要由套管式反应器、填料层、镁盐溶液进管、碱液进管、沉淀物排出管、液体分布器、pH计及pH值控制系统组成。通过设置填料层增加气液接触面，一方面，促进废水中二氧化碳的脱除，另一方面提供鸟粪石的结晶载体，同时也降低了反应器的占地。但是，填料层固定在反应器中作为鸟粪石的结晶载体也会带来填料结垢风险，晶体产量降低，也不利于后期维护。

中国专利104529027A公开了鸟粪石颗粒结晶法去除废水中磷酸盐的装置，包括外部筒体、收水导流筒、循环回流管及推流循环组件，可实现反应、会流域、颗粒生长、自动筛选、鸟粪石出料、沉淀和排水一体化，鸟粪石颗粒生产的主体颗粒结构部分为上宽下窄形结构，锥角在10～30°之间。整个反应器构造水力流态设计合理，但没有载体颗粒，也存在杂质生成的可能，鸟粪石的纯度及大小不可控。

中国专利204369634U公开了一种内循环式鸟粪石结晶装置，包括外筒筒体与沉降区筒体，三相分离器与出水渠筒体，内筒上部固定连接了可拆卸的不锈钢丝载体，内筒下部设有曝气循环装置，可实现在不加碱液的条件下生成鸟粪石结晶。但是可拆卸的不锈钢丝固定床仍然存在载体结垢及堵塞的风险，导致不锈钢丝更换频率高，运行维护工作量大。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种鸟粪石结晶法除磷反应器及其应用，具有载体不易结垢、传质效率高、反应效率高、不易堵塞和产物回收率高的特点，可应用于高浓度氮磷废水的处理及磷的回收。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种鸟粪石结晶法除磷反应器，包括有中空的筒体，所述筒体内沿进水方向依次设有进水区、反应结晶区、清水上升流区、出水区，所述进水区与反应结晶区之间设有滤板，所述反应结晶区内设有至少一个碱液分配器，所述清水上升流区上部设有出水堰，所述出水区经出水堰与清水上升流区相连通，所述进水区上设有废水进水口、循环水进水口，所述废水进水口经管路由滤板与反应结晶区相通，所述出水区上设有出水口。

优选地，所述筒体的顶部开口且底部密闭。

优选地，所述筒体的材质为不锈钢。更优选地，所述不锈钢为316L型不锈钢。

优选地，所述清水上升流区所在的筒体侧壁相对于所述反应结晶区所在的筒体侧壁向外渐扩。

更优选地，所述反应结晶区所在的筒体与所述清水上升流区所在的筒体顶部的直径之比为34：35-37。进一步优选地，所述反应结晶区所在的筒体与所述清水上升流区所在的筒体顶部的直径之比为34：36。

优选地，所述废水进水口位于所述进水区所在的筒体侧壁上。

优选地，所述循环水进水口位于所述进水区所在的筒体底部。

优选地，所述进水区设有放空口。所述放空口位于所述进水区所在的筒体底部。

优选地，所述进水区设有下人孔。所述下人孔位于所述进水区所在的筒体底部。

优选地，所述滤板上设有至少一个废水进水滤帽，所述废水进水滤帽经管路与所述废水进水口相连通。所述废水进水滤帽为设有止回功能的ABS短柄滤帽。

优选地，所述滤板上设有至少一个循环水进水滤帽，所述循环水进水滤帽与进水区相连通。所述循环水进水滤帽为设有止回功能的ABS短柄滤帽。

更优选地，所述废水进水滤帽与循环水进水滤帽在滤板上间隔排布，相邻所述废水进水滤帽与循环水进水滤帽的数量之比为1：(3～6)。

优选地，所述滤板为整体浇筑式ABS滤板。

优选地，所述进水区、反应结晶区分别设有压差变送器。所述压差变送器分别设有所述进水区、反应结晶区所在的筒体侧壁上。所述压差变送器为常规使用的压差变送器，可从市场上购买获得。

优选地，所述反应结晶区内设有pH传感器和温度传感器。所述pH传感器为常规使用的pH传感器，所述温度传感器为常规使用的温度传感器，两者均可从市场上购买获得。

优选地，所述反应结晶区设有侧人孔。所述侧人孔位于所述反应结晶区所在的筒体侧壁下部。

优选地，所述反应结晶区所在的筒体侧壁沿进水方向依次设有排砂口层、混合口层、至少一个观察口层，所述排砂口层上设有多个排砂口，所述混合口层上设有多个加砂口和多个观察口，所述观察口层上设有多个观察口。

更优选地，所述观察口层沿进水方向依次设有第一观察口层、第二观察口层。

更优选地，所述排砂口在排砂口层上均匀分布。

更优选地，所述观察口在观察口层上均匀分布。

更优选地，所述加砂口与观察口在混合口层上交错分布。

更优选地，所述观察口上设有盲板。

优选地，所述碱液分配器上设有多个碱液喷头。所述碱液喷头在碱液分配器上均匀分布。所述碱液分配器为常规使用的布水器，可从市场上购买获得。

更优选地，所述碱液喷头与碱液分配器之间螺纹连接。所述碱液喷头为常规使用的雾化喷嘴可从市场上购买获得。具体来说，所述碱液喷头为滤网型精细雾化喷嘴。

优选地，所述碱液分配器沿进水方向依次设有下层碱液分配器、上层碱液分配器。

更优选地，所述下层碱液分配器的直径为所述反应结晶区所在的筒体直径的0.8～0.9。

更优选地，所述上层碱液分配器的直径为所述反应结晶区所在的筒体直径的0.5～0.7。

优选地，所述出水堰为三角出水堰。

优选地，所述出水堰的材质为不锈钢。更优选地，所述不锈钢为316L型不锈钢。

优选地，所述清水上升流区外设有手动葫芦，所述手动葫芦经手动链条与吊管相连接，所述吊管与碱液分配器相连通。

本发明第二方面提供上述反应器在鸟粪石结晶法除磷反应中的用途。

本发明第三方面提供一种鸟粪石结晶法除磷反应器的使用方法，包括以下步骤：

1)将含磷废水与镁盐、铵盐混合后，获得混合溶液；

2)将混合溶液从废水进水口经管路流入进水区，将循环水从循环水进水口流入进水区，所述混合溶液及循环水经滤板流入反应结晶区；

3)经加砂口加入晶种，经碱液分配器输入碱液调节pH值，使混合溶液与循环水混合后反应结晶，获得含有晶体的水体，所述晶体与晶种、水体共存；

4)所述晶体在反应结晶区沉降后经排砂口排出，所述水体沿进水方向流入清水上升流区后与晶种固液分离，所述水体再通过出水堰跌落至出水区由出水口排出。

优选地，步骤1)中，所述镁盐选自硫酸镁、氯化镁中的一种或两种混合。

优选地，步骤1)中，所述铵盐选自硫酸铵、氯化铵中的一种或两种混合。

优选地，步骤1)中，所述含磷废水、镁盐、铵盐按PO₄ ^3-、Mg²⁺、NH₄ ⁺的摩尔比为(1.5～2.5)：(0.5～1.5)：(1.5～2.5)加入。所述镁盐与铵盐的投加量，根据废水中磷的浓度添加。所述含磷废水与镁盐、铵盐在进水管混合后进入反应器。

优选地，步骤1)中，所述混合溶液中的pH值为5～6。防止混合溶液在管路、废水进水滤帽中结垢，造成进水管路的阻塞。

优选地，步骤2)中，所述混合溶液从废水进水口经管路由废水进水滤帽流入反应结晶区。

优选地，步骤2)中，所述循环水从循环水进水口经进水区由循环水进水滤帽流入反应结晶区。

优选地，步骤2)中，所述混合溶液与循环水在反应结晶区的进水量体积之比为1:1～1:1.5。

优选地，步骤3)中，所述晶种选自砂或矿物质中的一种。所述晶种提供了鸟粪石生长的载体，并处于流化状态，提高了传质效率。

更优选地，所述砂为石英砂。

更优选地，所述矿物质为石榴石。

优选地，步骤3)中，所述晶种的粒径为0.25～0.35mm。

优选地，步骤3)中，所述晶种的补充时间为2～4次/天。

优选地，步骤3)中，所述晶种的每次补充重量占混合溶液进水体积量的比例为3～5g/m³。

优选地，步骤3)中，所述pH值为8～10。

优选地，步骤3)中，所述碱液中使用的碱为氢氧化钠。

优选地，步骤3)中，所述反应结晶的温度为常温。所述常温为20-30℃。

为了将鸟粪石结晶到流化的晶种上，通过选择合适的工艺条件及设置pH和温度的传感器，根据废水中物质的比例与混合液温度来调整镁盐和铵盐的量，使得反应结晶持续不断的进行，随着鸟粪石晶体生长到一定的尺寸，克服了向上水流的扰流阻力，流化的晶体逐步向反应器底部移动，使得反应器从上至下晶体粒径以从小到大的规律分布。

优选地，步骤4)中，所述晶体的粒径为0.38-0.55mm。

优选地，步骤4)中，所述晶体在反应结晶区经排砂口层上的排砂口排出。

优选地，步骤4)中，所述固液分离是由于清水上升流区相对于反应结晶区的渐扩，使得水流速度降低，流化的晶种上升流速减小后停留在反应结晶区，使晶种与水体得到分离。

优选地，步骤4)中，所述晶体经排砂口排出后，在大气中进行干燥。

优选地，所述进水方向为上向流。

如上所述，本发明提供的一种鸟粪石结晶法除磷反应器及其应用，具有以下有益效果：

(1)本发明提供的一种鸟粪石结晶法除磷反应器及其应用，管路及滤帽布水均匀，进水先调酸进入管路、确保管路不结垢；滤帽设置有止回功能，从而不堵塞管路。

(2)本发明提供的一种鸟粪石结晶法除磷反应器及其应用，传质效率高，上述鸟粪石结晶法除磷反应器为流化床形式，由于反应器中晶种处于流化的上升流状态，且晶种具有较大的比表面积与选择性，鸟粪石晶体更易在晶种表面结晶及持续生成晶体。

(3)本发明提供的一种鸟粪石结晶法除磷反应器及其应用，反应效率和产物回收效率高，投加粒径为0.25～0.35mm的晶种为反应载体，含磷废水、药剂与晶种接触反应更充分，使得废水中杂质的共结晶被最小化，提高反应和产物回收效率，废水中的磷回收率可达90％以上。

(4)本发明提供的一种鸟粪石结晶法除磷反应器及其应用，自动化程度高，投加量控制精准，设置pH和温度传感器，设定反应条件及排砂量，提高反应效率和产物纯度。

附图说明

图1显示为本发明中的鸟粪石结晶法除磷反应器结构的正视图。

图2显示为本发明中的鸟粪石结晶法除磷反应器结构的俯视图。

图3显示为本发明中的鸟粪石结晶法除磷反应器运行时的水流流态示意图。

附图标记

1 筒体

A 进水区

B 反应结晶区

C 清水上升流区

D 出水区

2 滤板

21 废水进水滤帽

22 循环水进水滤帽

3 碱液分配器

31 下层碱液分配器

32 上层碱液分配器

33 碱液喷头

4 出水堰

5 废水进水口

6 循环水进水口

7 排砂口层

71 排砂口

8 混合口层

81 加砂口

82 观察口

9 观察口层

91 第一观察口层

92 第二观察口层

10 出水口

11 放空口

12 下人孔

13 压差变送器

14 侧人孔

15 手动葫芦

16 吊管

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1-3所示，本发明提供一种鸟粪石结晶法除磷反应器，包括有中空的筒体1，所述筒体1内沿进水方向依次设有进水区A、反应结晶区B、清水上升流区C、出水区D，所述进水区A与反应结晶区B之间设有滤板2，所述反应结晶区B内设有至少一个碱液分配器3，所述清水上升流区C上部设有出水堰4，所述出水区D经出水堰4与清水上升流区C相连通，所述进水区A上设有废水进水口5、循环水进水口6，所述废水进水口5经管路由滤板2与反应结晶区B相通，所述出水区D设有出水口10。

在一个优选的实施例中，如图1、3所示，所述筒体1的顶部开口且底部密闭。所述筒体1的材质为不锈钢，所述不锈钢为316L型不锈钢。使筒体1不易结垢。

在一个优选的实施例中，如图1、3所示，所述清水上升流区C所在的筒体1侧壁相对于所述反应结晶区B所在的筒体1侧壁向外渐扩。由于清水上升流区C相对于反应结晶区B的渐扩，使得水流速度降低，流化的晶种上升流速减小，使晶种与水体得到分离。

进一步地，所述反应结晶区B所在的筒体与所述清水上升流区C所在的筒体1顶部的直径之比为34：35-37，优选为34：36。在上述比例关系下，能够使渐扩产生的固液分离效果最佳。

在一个优选的实施例中，如图1-3所示，所述废水进水口5位于所述进水区A所在的筒体1侧壁上。便于废水流入进水区A。所述循环水进水口6位于所述进水区A所在的筒体1底部。便于循环水流入进水区A。

在一个优选的实施例中，如图1、3所示，所述进水区A设有放空口11。所述放空口11位于所述进水区A所在的筒体1底部。所述放空口11在设备检修时开启，放空循环水。

在一个优选的实施例中，如图1、3所示，所述进水区A设有下人孔12。所述下人孔12位于所述进水区A所在的筒体1底部。所述下人孔12便于使用者检修进水区A管道及附件。

在一个优选的实施例中，如图1、3所示，所述滤板2为整体浇筑式ABS滤板。

在一个优选的实施例中，如图1、3所示，所述滤板2上设有至少一个废水进水滤帽21，所述废水进水滤帽21经管路与所述废水进水口5相连通。所述废水进水滤帽21为设有止回功能的ABS短柄滤帽。所述废水进水滤帽21具有止回功能，便于废水单方向由废水进水口5经进水区A流入反应结晶区B，一方面实现均匀布水，另一方面阻止流砂进入。

在一个优选的实施例中，如图1、3所示，所述滤板2上设有至少一个循环水进水滤帽22，所述循环水进水滤帽22与进水区A相连通。所述循环水进水滤帽22为设有止回功能的ABS短柄滤帽。所述循环水进水滤帽22具有止回功能，便于循环水单方向由进水区A流入反应结晶区B，一方面实现均匀布水，另一方面阻止流砂进入。

进一步地，如图1、3所示，所述废水进水滤帽21与循环水进水滤帽22在滤板2上间隔排布，相邻所述废水进水滤帽21与循环水进水滤帽22的数量之比为1：(3～6)。便于废水与循环水混合均匀，并使其混合效果达到最佳。

在一个优选的实施例中，如图1、3所示，所述进水区A、反应结晶区B分别设有压差变送器13。所述压差变送器13分别设有所述进水区A、反应结晶区B所在的筒体1侧壁上。所述压差变送器13为常规使用的压差变送器，可从市场上购买获得。所述压差变送器13用于调整循环水流量及水流的上升流速。

在一个优选的实施例中，所述反应结晶区B内设有pH传感器和温度传感器。所述pH传感器为常规使用的pH传感器，所述温度传感器为常规使用的温度传感器，两者均可从市场上购买获得。所述pH传感器和温度传感器通过根据相应温度下的鸟粪石结晶溶度积来调整pH值至适合的结晶条件。

在一个优选的实施例中，如图1、3所示，所述反应结晶区B设有侧人孔14。所述侧人孔14位于所述反应结晶区B所在的筒体1侧壁下部。所述侧人孔14用于检修滤板2上的滤帽，并观察晶体在反应结晶区B的生长情况。

在一个优选的实施例中，如图1-3所示，所述反应结晶区B所在的筒体1侧壁沿进水方向依次设有排砂口层7、混合口层8、至少一个观察口层9，所述排砂口层7上设有多个排砂口71，所述混合口层8上设有多个加砂口81和多个观察口82，所述观察口层9上设有多个观察口82。所述排砂口71用于最终鸟粪石晶体的排出。所述加砂口81用于加入晶种。所述观察口82用于观察反应结晶产生晶体的情况。

进一步地，如图1、3所示，所述观察口层9沿进水方向依次设有第一观察口层91、第二观察口层92。所述排砂口71在排砂口层7上均匀分布。所述观察口82在观察口层9上均匀分布。所述观察口82上设有盲板。

进一步地，如图1-2所示，所述加砂口81与观察口82在混合口层8上交错分布。

在一个优选的实施例中，如图1、3所示，所述碱液分配器3上设有多个碱液喷头33，所述碱液喷头33在碱液分配器3上均匀分布。所述碱液喷头33与碱液分配器3之间螺纹连接。所述碱液喷头33为滤网型精细雾化喷嘴。所述碱液喷头33能够有效喷射碱液。

在一个优选的实施例中，如图1、3所示，所述碱液分配器3沿进水方向依次设有下层碱液分配器31、上层碱液分配器32。所述碱液分配器3通过喷射碱液用于调节鸟粪石结晶法除磷反应的pH值。

进一步地，如图1、3所示，所述下层碱液分配器31的直径为所述反应结晶区B所在的筒体1直径的0.8～0.9。所述上层碱液分配器32的直径为所述反应结晶区B所在的筒体1直径的0.5～0.7。通过设置上下两层碱液分配器，并控制其相对位置，能够取得最佳的调节效果。

在一个优选的实施例中，如图1所示，所述出水堰4为三角出水堰。所述出水堰4的材质为不锈钢，所述不锈钢为316L型不锈钢。能够有效保证清水流入出水区D。

在一个优选的实施例中，如图1、3所示，所述清水上升流区C外设有手动葫芦15，所述手动葫芦15经手动链条与吊管16相连接，所述吊管16与碱液分配器3相连通。所述吊管16用于将碱液输送至碱液分配器3，同时在碱液分配器3检修时发挥起吊作用，能够有效升降碱液分配器3。

在一个优选的实施例中，如图1-3所示，一种鸟粪石结晶法除磷反应器的使用方法，包括以下步骤：

1)将含磷废水与镁盐、铵盐混合后，获得混合溶液；

实施例1

制造鸟粪石结晶法除磷反应器，其外形尺寸如下：

在进水区中，滤板底部至反应器底部之间的垂直距离为1540mm。进水口与反应器底部之间的垂直距离为1100mm，进水区中的压差变送器与反应器底部之间的垂直距离为1390mm。

在反应结晶区中，排砂口层与反应器底部之间的垂直距离为1640mm。混合口层与排砂口层之间的垂直距离为300mm，混合口层与第一观察口层之间的垂直距离为300mm。第一观察口层与第二观察口层之间的垂直距离为2750mm。

反应结晶区直径为3400mm，高度为4150mm。上层碱液分配器的直径为2250mm，下层碱液分配器的直径为2950mm，上层碱液分配器与下层碱液分配器之间的高度差为500mm。

清水上升流区的高度为1000mm，清水上升流区所在的筒体顶部的直径为3600mm。

出水区的高度为950mm，外直径为4300mm。

上述反应器内全容积为74.8m³，材质采用316L不锈钢，能够处理废水量为180m³/h。

实施例2

将含磷废水与镁盐、铵盐混合后调节pH值至5～6，获得混合溶液，其中，镁盐选自硫酸镁、氯化镁中的一种或两种混合，铵盐选自硫酸铵、氯化铵中的一种或两种混合，含磷废水、镁盐、铵盐按PO₄ ^3-、Mg²⁺、NH₄ ⁺的摩尔比为(1.5～2.5)：(0.5～1.5)：(1.5～2.5)加入。将混合溶液放入反应器，从废水进水口经管路由废水进水滤帽流入反应结晶区。同时，将循环水从循环水进水口经进水区由循环水进水滤帽流入反应结晶区。废水进水滤帽与循环水进水滤帽在滤板上间隔排布，相邻所述废水进水滤帽与循环水进水滤帽的数量之比为1：(3～6)。混合溶液与循环水在反应结晶区的进水量体积之比为1:1～1:1.5。经加砂口加入晶种，晶种选自砂或矿物质中的一种，晶种的粒径为0.25～0.35mm，晶种的补充时间为2～4次/天，晶种的每次补充重量占混合溶液进水体积量的比例为3～5g/m³。经碱液分配器输入碱液调节pH值至8～10。使混合溶液与循环水在反应结晶区混合后反应结晶，与碱液、晶种充分混合接触，获得含有晶体的水体，所述晶体与晶种、水体共存。在反应结晶区，在常温的操作环境中，晶种提供了鸟粪石生长的载体，并处于流化状态。为了将鸟粪石结晶到流化的晶种上，通过选择合适的工艺条件，使得反应结晶持续不断的进行，随着鸟粪石晶体生长到一定的尺寸，克服了向上水流的扰流阻力，流化的晶体逐步向反应器底部移动，使得反应器从上至下晶体粒径以从小到大的规律分布。

每隔一段时间，晶体沉降后在反应结晶区经排砂口层上的排砂口排出，晶体的粒径为0.38-0.55mm。同时，在加砂口补充新的晶种。从排砂口排出的晶体放在大气中进行干燥。

水体沿进水方向流入清水上升流区后与晶种固液分离，由于清水上升流区相对于反应结晶区的渐扩，使得水流速度降低，流化的晶种上升流速减小后停留在反应结晶区，使晶种与水体得到分离。水体通过出水堰跌落至出水区由出水口排出。经上述处理后，废水中的磷回收率达90％以上。

实施例3

将含磷废水与镁盐、铵盐混合后调节pH值至5.5，获得混合溶液，其中，镁盐为硫酸镁，铵盐为硫酸铵，含磷废水、镁盐、铵盐按PO₄ ^3-、Mg²⁺、NH₄ ⁺的摩尔比为2.0：1.0：2.0加入。将混合溶液放入反应器，从废水进水口经管路由废水进水滤帽流入反应结晶区。同时，将循环水从循环水进水口经进水区由循环水进水滤帽流入反应结晶区。废水进水滤帽与循环水进水滤帽在滤板上间隔排布，相邻所述废水进水滤帽与循环水进水滤帽的数量之比为1：4。混合溶液与循环水在反应结晶区的进水量体积之比为1:1.3。经加砂口加入晶种，晶种选自砂或矿物质中的一种，砂为石英砂，矿物质为石榴石。晶种的粒径为0.30mm，晶种的补充时间为3次/天，晶种的每次补充重量占混合溶液进水体积量的比例为4g/m³。经碱液分配器输入碱液调节pH值至8～10，碱液中使用的碱为氢氧化钠。使混合溶液与循环水在反应结晶区混合后反应结晶，与碱液、晶种充分混合接触，获得含有晶体的水体，所述晶体与晶种、水体共存。在反应结晶区，在常温20-30℃的操作环境中，晶种提供了鸟粪石生长的载体，并处于流化状态。为了将鸟粪石结晶到流化的晶种上，通过选择合适的工艺条件，使得反应结晶持续不断的进行，随着鸟粪石晶体生长到一定的尺寸，克服了向上水流的扰流阻力，流化的晶体逐步向反应器底部移动，使得反应器从上至下晶体粒径以从小到大的规律分布。

每隔一段时间，晶体沉降后在反应结晶区经排砂口层上的排砂口排出，晶体的粒径为0.40-0.50mm。同时，在加砂口补充新的晶种。从排砂口排出的晶体放在大气中进行干燥。

水体沿进水方向流入清水上升流区后与晶种固液分离，由于清水上升流区相对于反应结晶区的渐扩，使得水流速度降低，流化的晶种上升流速减小后停留在反应结晶区，使晶种与水体得到分离。水体通过出水堰跌落至出水区由出水口排出。经上述处理后，废水中的磷回收率达95％。

综上所述，本发明提供的一种鸟粪石结晶法除磷反应器及其应用，具有载体不易结垢、传质效率高、反应效率、不易堵塞和产物回收率高的特点，可应用于高浓度氮磷废水的处理及磷的回收。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种鸟粪石结晶法除磷反应器，其特征在于，包括有中空的筒体(1)，所述筒体(1)内沿进水方向依次设有进水区(A)、反应结晶区(B)、清水上升流区(C)、出水区(D)，所述进水区(A)与反应结晶区(B)之间设有滤板(2)，所述反应结晶区(B)内设有至少一个碱液分配器(3)，所述清水上升流区(C)上部设有出水堰(4)，所述出水区(D)经出水堰(4)与清水上升流区(C)相连通，所述进水区(A)上设有废水进水口(5)、循环水进水口(6)，所述废水进水口(5)经管路由滤板(2)与反应结晶区(B)相通，所述出水区(D)上设有出水口(10)。

2.根据权利要求1所述的一种鸟粪石结晶法除磷反应器，其特征在于，所述清水上升流区(C)所在的筒体(1)侧壁相对于所述反应结晶区(B)所在的筒体(1)侧壁向外渐扩。

3.根据权利要求1所述的一种鸟粪石结晶法除磷反应器，其特征在于，所述反应结晶区(B)所在的筒体(1)侧壁沿进水方向依次设有排砂口层(7)、混合口层(8)、至少一个观察口层(9)，所述排砂口层(7)上设有多个排砂口(71)，所述混合口层(8)上设有多个加砂口(81)和多个观察口(82)，所述观察口层(9)上设有多个观察口(82)。

4.根据权利要求1所述的一种鸟粪石结晶法除磷反应器，其特征在于，所述清水上升流区(C)外设有手动葫芦(15)，所述手动葫芦(15)经手动链条与吊管(16)相连接，所述吊管(16)与碱液分配器(3)相连通。

5.根据权利要求1所述的一种鸟粪石结晶法除磷反应器，其特征在于，所述反应器还包括以下条件中任一项或多项：

A1)所述进水区(A)设有放空口(11)；

A2)所述进水区(A)设有下人孔(12)；

A3)所述滤板(2)上设有至少一个废水进水滤帽(21)，所述废水进水滤帽(21)经管路与所述废水进水口(5)相连通；

A4)所述滤板(2)上设有至少一个循环水进水滤帽(22)，所述循环水进水滤帽(22)与进水区(A)相连通；

A5)所述进水区(A)、反应结晶区(B)分别设有压差变送器(13)；

A6)所述反应结晶区(B)内设有pH传感器和温度传感器；

A7)所述反应结晶区(B)设有侧人孔(14)；

A8)所述碱液分配器(3)上设有多个碱液喷头(33)；

A9)所述碱液分配器(3)沿进水方向依次设有下层碱液分配器(31)、上层碱液分配器(32)；

A10)所述出水堰(4)为三角出水堰。

6.根据权利要求1-5任一所述的反应器在鸟粪石结晶法除磷反应中的用途。

7.根据权利要求1-5任一所述的一种鸟粪石结晶法除磷反应器的使用方法，包括以下步骤：

1)将含磷废水与镁盐、铵盐混合后，获得混合溶液；

8.根据权利要求7所述的一种鸟粪石结晶法除磷反应器的使用方法，其特征在于，步骤1)中，包括以下条件中任一项或多项：

B1)所述镁盐选自硫酸镁、氯化镁中的一种或两种混合；

B2)所述铵盐选自硫酸铵、氯化铵中的一种或两种混合；

B3)所述含磷废水、镁盐、铵盐按PO₄ ^3-、Mg²⁺、NH₄ ⁺的摩尔比为(1.5～2.5)：(0.5～1.5)：(1.5～2.5)加入；

B4)所述混合溶液中的pH值为5～6。

9.根据权利要求7所述的一种鸟粪石结晶法除磷反应器的使用方法，其特征在于，步骤2)中，所述混合溶液与循环水在反应结晶区的进水量体积之比为1:1～1:1.5。

10.根据权利要求7所述的一种鸟粪石结晶法除磷反应器的使用方法，其特征在于，步骤3)中，包括以下条件中任一项或多项：

C1)所述晶种选自砂或矿物质中的一种；

C2)所述晶种的粒径为0.25～0.35mm；

C3)所述晶种的补充时间为2～4次/天；

C4)所述晶种的每次补充重量占混合溶液进水体积量的比例为3～5g/m³；

C5)所述pH值为8～10；

C6)所述碱液中使用的碱为氢氧化钠。