CN204369634U - 一种内循环式鸟粪石结晶装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种内循环式鸟粪石结晶装置。包括外筒筒体(3)与沉降区筒体(9)，三相分离器(1)与出水区筒体(2)；出水区筒体与三相分离器之间形成出水区(22)，出水区设有出水管(21)；外筒筒体内通过固定肋板(4)连接内筒筒体(18)；内筒筒体内腔形成反应区(17)，反应区上部填充不锈钢丝载体(20)，反应区底部连通进水管(6)、镁盐投加管(7)和磷酸盐投加管(16)；所述内筒筒体底部设有曝气盘(14)；所述的沉降区筒体下端连有收集区筒体(10)，下端通过阀门(13)连接晶体排放管(12)。本实用新型具有晶体回收率高，氨氮去除率以及镁盐及磷酸盐使用率也高的优点，可广泛适用于工业废水处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种内循环式鸟粪石结晶装置，属于环境工程的工业废水中氨氮回收处理的技术领域。
背景技术
工业废水如畜禽养殖废水、食品加工废水、合成氨工业废水等含有高浓度的氨氮及磷酸盐，这些废水直接排放会造成环境污染。现有的高浓度氨氮废水处理方法主要气体吹脱法、化学沉淀法及生物处理法。气体吹脱法存在成本较高、操作规程严格、易造成二次污染、能耗高等问题。生物处理法虽然工艺成熟但大多不适于处理高浓度(浓度大于1000mg/L)氨氮废水。化学沉淀法中的鸟粪石结晶法是Mg2+、NH4 +、PO4 3-在适宜条件下发生化学反应生成MgNH4PO4·6H2O，可以实现同步回收氮磷，且具有反应迅速、工艺简单、去除率高等优点。
目前，日本、英国等利用鸟粪石结晶法处理养猪废水取得了很好的效果。但现有运行的连续流鸟粪石结晶反应装置主要采用机械搅拌混合和一次结晶的方式，存在反应区混合不均匀、结晶不充分、外加药剂使用率低、有晶体外流、需外加碱液调节pH值等不足之处。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对以上存在的不足，提供一种新型的内循环式鸟粪石结晶反应器，该装置能够实现反应区混合均匀，结晶充分，具有结晶沉淀效果好，无需外加碱液，结构简单，建造成本低等优点。
上述的目的通过以下技术方案实现：
外筒筒体通过法兰与出水区筒体连接；出水区筒体与三相分离器固定连接；外筒筒体内部设有内筒筒体，通过固定肋板与内筒筒体固定连接，内筒筒体上部填充可拆卸的不锈钢丝载体，下部设有曝气循环装置；外筒筒体底端设有与内筒筒体贯通的进水管、镁盐投加管和磷酸盐投加管；外筒筒体底端依次设有沉降区筒体、收集区筒体、阀门和晶体排放管，开启阀门将晶体收集区的鸟粪石结晶从装置中取出。
上述的三相分离器为竖立的直角梯形，梯形的斜边与出水区筒体形成的角度为45°-60°。
上述的可拆卸的不锈钢丝载体通过与内筒筒体固定连接的承托肋板被固定在在内筒筒体上部；所述的可拆卸的载体为市售的10×10目、12×12目、14×14目的不锈钢钢丝网。
上述的曝气循环装置包括曝气盘、穿过外筒筒体和内筒筒体与曝气盘连通的进气管，所述的曝气盘通过支撑肋板与内筒筒体连接。
上述的曝气盘为市售的微孔曝气盘，或者为环状上部开孔的曝气管。
本实用新型有益效果如下：
1.由于本本实用新型下部设有曝气循环装置，采用曝气的方式充分混合污水，起到了流化床的流化作用，提高了晶体生成的效率，曝气吹脱CO2来提高pH值，减少了碱液的使用，节约了成本投入，更为经济；
2.本实用新型出水区采用三相分离器，消除了曝气产生的气泡对出水区的扰动影响，提高了晶体的分离效果，有效地组织晶体随出水流出，提高晶体的回收率；
3.本实用新型采用内循环设计，使结晶反应更充分，提高了氨氮的去除率和药剂使用率，在不加碱液的条件下，对氨氮浓度为612～650毫克/升的养猪废水中氨氮去除率达到72.8％，镁盐及磷酸盐使用率分别达45.4％～68.0％和83.1％～99.8％。
附图说明
图1为本实用新型装置的主剖面图
图2为本实用新型装置的俯视图
图3为本实用新型的A-A截面图
图4为本实用新型的B-B截面图
图中，
1－三相分离器；2－出水区筒体；3－外筒筒体；4－固定肋板；5－循环区；6－进水管；7－镁盐投加管；8－进气管；9－沉降区筒体；10－收集区筒体；11－晶体收集区；12－晶体排放管；13－阀门；14－曝气盘；15－支撑肋板；16－磷酸盐投加管；17－反应区；18－内筒筒体；19－承托肋板；20－不锈钢丝载体；21－出水管；22－出水区；23－排气孔。
具体实施方式
实施例1
一，采用本实用新型装置处理含高浓度氨氮的养猪废水，装置的有效容积为42升，反应区有效容积为9升，废水的进水流量为25毫升/分钟，总处理水量为2.160立方米/天。采用市售12×12目的不锈钢钢丝网作为载体，市售的微孔曝气盘进行曝气，通过气体流量计控制曝气流量。
二，分别将市售食品级(含量>99.5％)的硫酸镁(MgSO4·7H2O)和市售食品级(含量>98.0％)的磷酸氢二钠(Na2HPO4·12H2O)溶于自来水中，配制成50克/升的硫酸镁溶液和50克/升的磷酸盐溶液。
三，分别按质量比Mg2+：NH4 +-N＝1.89：1.00，PO4 3-：NH4 +-N＝3.40：1.00的比例控制药剂投加流量，镁盐投加流量为6.2毫升/分钟，磷酸盐投加流量为4.0毫升/分钟，曝气流量控制为0.6立方米/小时。
四，在上述工况稳定运行情况下，连续进水，装置内混合液pH值达到8.39～8.45，进水氨氮的浓度为612mg/L，出水检出氨氮浓度为306mg/L，氨氮回收率为49.9％，镁盐及磷酸盐使用率分别为45.4％和99.8％。
实施例2
一，采用本实用新型装置处理含高浓度氨氮的养猪废水，装置的有效容积为42升，反应区有效容积为9升，废水的进水流量为25毫升/分钟，总处理水量为1.728立方米/天。采用市售12×12目的不锈钢钢丝网作为载体，市售的微孔曝气盘进行曝气，通过气体流量计阀门控制曝气流量。
二，分别将市售食品级(含量>99.5％)的硫酸镁(MgSO4·7H2O)和市售食品级(含量>98.0％)的磷酸氢二钠(Na2HPO4·12H2O)溶于自来水中，配制成50克/升的硫酸镁溶液和50克/升的磷酸盐溶液。
三，分别按质量比Mg2+：NH4 +-N＝1.89：1.00，PO4 3-：NH4 +-N＝4.75：1.00的比例控制药剂投加流量，镁盐投加流量为5.0毫升/分钟，磷酸盐投加流量为4.6毫升/分钟，曝气流量控制为1.2立方米/小时。
四，在上述工况稳定运行情况下，连续进水，装置内混合液pH值达到8.49～8.63，进水氨氮的浓度为620mg/L，出水检出氨氮浓度为231mg/L，氨氮回收率为62.7％，镁盐及磷酸盐使用率分别为57.0％和89.5％。
实施例3
一，采用本实用新型装置处理含高浓度氨氮的养猪废水，装置的有效容积为42升，反应区有效容积为9升，废水的进水流量为25毫升/分钟，总处理水量为2.160立方米/天。采用市售12×12目的不锈钢钢丝网作为载体，市售的微孔曝气盘进行曝气，通过气体流量计控制曝气流量。
二，分别将市售食品级(含量>99.5％)的硫酸镁(MgSO4·7H2O)和市售食品级(含量>98.0％)的磷酸氢二钠(Na2HPO4·12H2O)溶于自来水中，配制成50克/升的硫酸镁溶液和50克/升的磷酸盐溶液。
三，分别按质量比Mg2+：NH4 +-N＝1.89：1.00，PO4 3-：NH4 +-N＝6.11：1.00的比例控制药剂投加流量，镁盐投加流量为6.2毫升/分钟，磷酸盐投加流量为7.5毫升/分钟，曝气流量控制为0.6立方米/小时。
四，在上述工况稳定运行情况下，连续进水，装置内混合液pH值达到8.12～8.22，进水氨氮的浓度为650mg/L，出水检出氨氮浓度为164mg/L，氨氮回收率为74.8％，镁盐及磷酸盐使用率分别为68％和83.1％。
工作原理
本实用新型制作时，应首先制作内筒筒体18、曝气盘14、支撑肋板15、承托肋板19和载体20，再制作外筒筒体3，将内筒筒体18及其附属嵌入外筒筒体3，并通过固定肋板4连接。然后制作三相分离器1、出水区筒体2、沉降区筒体9、收集区筒体10，通过可拆卸的连接组装三相分离器1、出水区筒体2、沉降区筒体9、收集区筒体10和外筒筒体3。最后制作进水管6、镁盐投加管7、进气管8、晶体排放管12和阀门13。本实用新型装置运行时，采用鼓风机为曝气盘14提供空气，空气以一定的压力通过进气管8进入到曝气盘14内，再由曝气盘14向反应区17内扩散；含有高浓度氨氮的废水由进水口6进入反应区，同时镁盐和磷酸盐分别由镁盐投加管6和磷酸盐投加管16进入内筒筒体18内部，从出水区22的出水管21溢流。运行时，废水、镁盐和磷酸盐按设定的比例进水，曝气装置启动，气泡在浮力作用下向上运动并产生扰动，使污水呈完全混合流。同时，废水中的CO2通过曝气被吹脱，污水pH由7.0～7.5提升至8.5～9.5，在这种条件下污水中的NH4 +-N、Mg2+和PO4 3-离子相互接触并发生化学反应，生成鸟粪石晶体MgNH4PO4·6H2O。形成的晶体中，较大的晶体在重力作用下沉降至沉降区；较轻的晶体在水流作用下向上运动，被不锈钢丝载体20截留后，附着在载体20上继续生长。水流到达反应区17顶部后，经过三相分离器1的作用，晶体颗粒由于重力作用沿循环区5沉降，水流中的气泡从排气口23排出，处理后的废水进入到出水区22。部分小晶体沉降至循环区5底部，在曝气形成的负压作用下，经内筒筒体底部回流孔回流至反应区17进行重结晶反应。
Claims (5)
1.一种内循环式鸟粪石结晶装置，其特征在于：外筒筒体(3)通过法兰与出水区筒体(2)连接，出水区筒体(2)与三相分离器(1)固定连接；外筒筒体(3)内部设有内筒筒体(18)，通过固定肋板(4)与内筒筒体(18)固定连接，内筒筒体(18)上部填充可拆卸的不锈钢丝载体(20)，下部设有曝气循环装置；外筒筒体(3)底端设有与内筒筒体(18)贯通的进水管(6)、镁盐投加管(7)和磷酸盐投加管(16)；外筒筒体(3)底端依次设有沉降区筒体(9)、收集区筒体(10)、阀门(13)和晶体排放管(12)，打开阀门(13)将晶体收集区(11)的鸟粪石结晶从装置中取出。
2.根据权利要求1所述的一种内循环式鸟粪石结晶装置，其特征是：所述的三相分离器(1)为竖立的直角梯形，梯形的斜边与出水区筒体(2)形成45°-60°角。
3.根据权利要求1所述的一种内循环式鸟粪石结晶装置，其特征是：所述的可拆卸的不锈钢丝载体(20)通过与内筒筒体(18)固定连接的承托肋板(19)被固定在在内筒筒体(18)上部；所述的可拆卸的载体(20)为市售的10×10目、12×12目、14×14目的不锈钢钢丝网。
4.根据权利要求1所述的一种内循环式鸟粪石结晶装置，其特征是：所述的曝气循环装置包括曝气盘(14)、穿过外筒筒体(3)和内筒筒体(18)与曝气盘(14)连通的进气管(8)，所述的曝气盘通过支撑肋板(15)与内筒筒体(18)连接。
5.根据权利要求1所述的一种内循环式鸟粪石结晶装置，其特征是：所述的曝气盘(14)为市售的微孔曝气盘，或者为环状上部开孔的曝气管。
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