CN201082874Y - 新型map三相流化氮磷回收反应器 - Google Patents

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Abstract

新型MAP三相流化氮磷回收反应器，属含氮磷废水的水处理装置，包括立式罐体，罐体底部的进水管、进气管，罐体顶部的清水出水口，罐体中下部为流化区，流化区内置有鸟粪石载体填料，流化区中心另置有导流混合管，所述导流混合管下方的罐体空间为接通进水管、进气管的布水布气区，罐体上部装有与清水出水口相通的三相分离器，三相分离器的下方与流化区间的罐体空间是三相分离区，本装置将混合反应、絮凝－沉淀和三相分离组合在一个反应器里，大大减少了装置费用和占地面积，大大降低运行成本和操作难度，提高氮磷截留效率和回收效果。

Description

新型MAP三相流化氮磷回收反应器
技术领域
本实用新型属含氮磷废水的水处理装置，是一种物理-化学水处理反应器，更具体地说是新型MAP三相流化氮磷回收反应器。
背景技术
随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高，我国氮磷污染物的排放量急剧增加。在“一控双达标”过程中，对有机污水特别是工业有机废水进行了有效治理，但对氮磷污染基本上未加控制。氮磷污染所致的水体富营养化十分严重，已危害到农业、渔业、旅游业等诸多行业，也对饮水卫生和食品安全构成了巨大的威胁。
因控制水体富营养化而实施的营养物去除为从污水中回收营养盐创造了条件。以鸟粪石(MAP)等磷酸盐沉淀方式从处理过程中回收磷并用于肥料或磷酸盐制造业，已成为水处理研究的热点。目前以鸟粪石沉淀形式回收磷的研究实例较多。鸟粪石是一种通过简单技术就能生产的产品，其分子式为Mg NH4PO4·6H2O，是一种难溶于水的白色晶体，常温下，在水中的溶解度积为25×10-13。通过投加化学试剂，可使废水中的氨和磷酸盐形成鸟粪石，实现对氮磷污染物的同时去除。此外，鸟粪石含有氮磷两种营养元素，可以直接作为缓慢释放磷肥或在肥料生产中被利用。尽管认为鸟粪石是一种较好的缓释放肥料，但其对不同作物的营养价值还不清楚，能有效利用鸟粪石的N∶P∶K比例仍在研究之中。如中国专利申请200480041593.0公开的“流化床废水处理”，以鸟粪石沉淀处理含氮氮污水，该方法存在的不足是鸟粪石回收系统晶体生长缓慢、需要连续投加晶种，整个工艺成本大、处理效率低。
发明内容
本实用新型的目的就是为了解决以鸟粪石沉淀形式回收磷氮研究中问题的尽量具体化，提供一种成本低、效率高的新型MAP三相流化氮磷回收反应器，以减轻后续处理工艺的氮磷负荷，提高达标排放的稳定性和可靠性，降低工程投资、减少占地面积、缩短建设周期、使运行管理智能化、简单化。本实用新型的技术解决方案：新型MAP三相流化氮磷回收反应器，包括立式罐体，罐体底部的进水管、进气管，罐体顶部的清水出水口，其特征在于罐体中下部为流化区，流化区内置有鸟粪石载体填料，流化区中心另置有导流混合管，所述导流混合管下方的罐体空间为接通进水管、进气管的布水布气区，罐体上部装有与清水出水口相通的三相分离器，三相分离器的下方与流化区间的罐体空间是三相分离区。污水(液)、鸟粪石载体(固)及空气(气)同步进入床体中，空气从导流混合管的底部进入，在管内形成气、液、固混合体(液)，空气起到空气扬水器的作用同时，对厌氧段末端上清夜、污泥消化液上清夜和脱水滤液等污水中的CO2进行吹脱，提高体系的pH值(也可通过体系pH变化，自动加药调整pH)，在强烈的混合搅拌作用下，污水中的氨氮、溶解性磷酸盐与外加镁源进行化学沉淀反应，在鸟粪石载体表面形成MAP层，大颗粒MAP层在导流混合管外侧的MAP载体下降区内在混合液摩擦作用下脱落，达到固定氮磷并与处理水分离的目的。
本实用新型立式罐体外置有一鸟粪石载体填料脱膜分离器，所述的鸟粪石载体填料脱膜分离器分别接通流化区顶部的载体填料入口、流化区底部的载体填料外排口。流化区内的鸟粪石载体填料，在长时间使用后，如果固相量较大，可定期外排，通过机械外力破碎处理和分离，脱膜后的载体可回用于反应器中。流化区底部的载体填料外排口管道上设置节制阀，以调控附着MAP载体或MAP定期进行排除床体，MAP可作为缓释放肥料进行资源化利用。本系统可根据污水浓度的高低，选择是否设置处理水回流系统。
本实用新型立式罐体底部进水管的进水泵前连接含氨氮和磷酸盐污水管和外加镁源投加管，以达到形成鸟粪石沉淀处理污水的目的，本反应器主要以液体镁源投加为主，一般多采用氯化镁，若条件允许，可采用海水；若实际污水偏酸性，可采用氧化镁或氢氧化镁，并预先混合反应后才能使用，也可根据废水水质特点，设置其他形态镁源投加方式。
鸟粪石载体填料是一种表面预涂有MAP膜的多孔填料，如焦炭、活性碳、多孔塑料、网状泡沫塑料等，因表面有一定的粗糙度和表面空隙率，有助于MAP沉淀的形成。载体预先涂MAP膜，起着MAP沉淀反应体系晶种作用，氨氮、磷酸盐和镁离子进行絮凝沉淀反应，并在晶种表面继续生产；随着载体表面MAP膜的增厚，其不稳定性增加，在反应器流化状态下脱落，形成较大颗粒沉淀物，这种具有晶种作用的填料有效地提高了处理效率。填料的粒径通常为0.2mm-6cm，以0.2-2mm为佳，粒径较小的填料易于沉淀MAP，特别是对于浓度较大的废水。
值得提出的是，尽管好氧、厌氧生物处理、物理化学法等及其各种组合工艺对高浓度氮磷废水的处理效果很明显，但采用本实用新型技术，对现有污水处理系统的厌氧段末端上清夜、污泥消化液上清夜和脱水滤液、畜禽养殖污水、工业高浓度含氮或含磷废水进行处理或预处理更为有效，可大大减轻后续处理工艺的氮磷负荷，提高氮磷达标排放的稳定性和可靠性。本装置将混合反应、絮凝-沉淀和三相分离组合在一个反应器里，大大减少了装置费用和占地面积，又实现了废水氮磷的大量截留与回收，具体的优点体现为：
1、针对污水处理系统的厌氧段末端上清夜、污泥消化液上清夜和脱水滤液、畜禽养殖污水、工业高浓度含无机氮或磷废水，本反应器在技术上将CO2吹脱、体系pH值提高、外加镁源在体系均匀分布、MAP载体流化有机结合起来，加快了体系传质过程，从根本上解决了传统鸟粪石回收系统晶体生长缓慢、需要连续投加晶种等问题，而且延长了鸟粪石晶体生产时间，同时载体脱落的鸟粪石沉淀物定期排除，大大降低运行成本和操作难度，提高氮磷截留效率和回收效果。
2、整个装置结构紧凑，操作简便。
3、可以根据不同的水处理量和具体的水质选择反应器的流化强度和反应器体积，因此工程设计简便，施工安装期短。
4、本装置的MAP载体都是一般常用多孔预涂MAP填料，没有特殊的要求，易于产业化。
附图说明
附图为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
新型MAP三相流化氮磷回收反应器，立式罐体16底部置有进水管和进气管4，进水管的进水泵3前连接有含氨氮和磷酸盐污水管1和外加镁源投加管2，立式罐体16的中下部为流化区7，流化区7内置有鸟粪石载体填料17，其是一种表面预涂有MAP膜、粒径为0.2mm-6cm的多孔填料(如焦炭、活性碳、多孔塑料、网状泡沫塑料等)，流化区7中心另置有导流混合管6，所述导流混合管6下方的罐体空间为接通进水管、进气管4的布水布气区5，罐体上部装有与清水出水口11相通的三相分离器13，三相分离器的顶部为气体出口12，三相分离器13的下方与流化区7间的罐体空间是三相分离区14。
立式罐体16外置有一鸟粪石载体填料脱膜分离器8，该鸟粪石载体填料脱膜分离器8分别接通流化区顶部的载体填料入口10、流化区底部的载体填料外排口9，流化区7底部的载体填料外排口9管道上设置节制阀15。
含无机氨氮、溶解性磷废水经预处理后，通过进水泵3进水，同时一定浓度的镁源进入泵3进水管，镁源与水中氮、磷在泵高速搅拌下混合，进入反应器布水布气区并均匀布水，同时在反应器底部均匀设置进气管的布气装置，经连续进水和曝气的推动下，进入反应器混合管，回流至反应器底部，再进入混合管。污水在流化区经过一定时间的流化、反应和停留后，处理水与脱落的MAP沉淀物的混合液进入三相分离区，在此，MAP载体、处理水和空气进行分离，固相物质再沉降至流化区，流化区内的MAP载体及脱落的MAP颗粒定期外排至MAP载体脱膜及分离器，经脱膜和分离处理后，分离液及MAP载体回流至反应器，固体MAP收集。
对于特定的高浓度氮磷废水，可根据其特点，增大镁源的投加量，在反应器中加大流化区7和三相分离器13的体积，也可根据实际操作条件增减反应器的个数，来达到预期的理想效果。

Claims (8)

1.新型MAP三相流化氮磷回收反应器，包括立式罐体，罐体底部的进水管、进气管，罐体顶部的清水出水口，其特征在于罐体中下部为流化区，流化区内置有鸟粪石载体填料，流化区中心另置有导流混合管，所述导流混合管下方的罐体空间为接通进水管、进气管的布水布气区，罐体上部装有与清水出水口相通的三相分离器，三相分离器的下方与流化区间的罐体空间是三相分离区。
2.根据权利要求1所述的MAP三相流化氮磷回收反应器，其特征在于立式罐体外置有一鸟粪石载体填料脱膜分离器，所述的鸟粪石载体填料脱膜分离器分别接通流化区顶部的载体填料入口、流化区底部的载体填料外排口。
3.根据权利要求2所述的MAP三相流化氮磷回收反应器，其特征在于流化区底部的载体填料外排口管道上设置节制阀。
4.根据权利要求1、2、3之一所述的MAP三相流化氮磷回收反应器，其特征在于立式罐体底部进水管的进水泵前连接含氨氮和磷酸盐污水管和外加镁源投加管。
5.根据权利要求1所述的MAP三相流化氮磷回收反应器，其特征在于鸟粪石载体填料是一种表面预涂有MAP膜的多孔填料。
6.根据权利要求5所述的MAP三相流化氮磷回收反应器，其特征在于多孔填料是焦炭或活性碳或多孔塑料或网状泡沫塑料。
7.根据权利要求5或6所述的MAP三相流化氮磷回收反应器，其特征在于填料粒径为0.2mm-6cm。
8.根据权利要求7所述的MAP三相流化氮磷回收反应器，其特征在于填料粒径为0.2-2mm。
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