CN218860421U - 一种基于自诱导结晶的固液分离一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于自诱导结晶的固液分离一体化装置，包括结晶反应器，所述结晶反应器内由下至上依次设有相互连通的污泥沉降区、循环结晶区以及固液分离区；所述循环结晶区由内筒以及外筒组成，所述内筒的内部与外筒连通，且所述内筒以及外筒之间设有循环流动通道；所述循环结晶区还设有弧形挡板，弧形挡板设置在内筒的上方，所述弧形挡板与外筒之间设有水溶液通道；所述结晶反应器的上方设有搅拌装置，所述搅拌装置的搅拌棒向下延伸设置在内筒的内部；所述结晶反应器还连通设有污水输送组件、药剂输送组件以及pH调节输送组件。通过将加药、反应、沉淀、泥水分离等工艺合成到自诱导结晶装置一体化，工艺过程简单、结构紧凑、占地面积减少。

Description

一种基于自诱导结晶的固液分离一体化装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种基于自诱导结晶的固液分离一体化装置。

背景技术

在目前污水处理中经常采用化学沉淀法进行污水处理，而化学沉淀法是指向污水中投放某些化学物质，使其与污水中需要去除的污染物发生直接的化学反应，使污染物生成难溶于水的沉淀物，从而使污染物与水分离除去的方法，也是一种常见的工业污水处理方法，其常用于处理磷酸根(PO43-)、氨氮(NH4+)、氟离子(F-)、金属离子(如Cu2+、Mg2+、Ca2+)等不同类型的污染物；传统化学沉淀法使用的沉淀设备存在很多缺点，得到的污泥粒径小、含水率高、杂质多以及不能回用等问题，最终只能作为固废甚至危废处理，导致处置费用高，亦造成环境污染。

基于此，出现了以诱导结晶为原理的结晶反应器，使要去除的物质在晶种上发生诱导结晶反应，从而沉积在晶种上，然后通过底部排泥，达到污染物处理目的，并且能够实现资源(结晶物)的回收。

但是目前现有的诱导结晶技术存在仍以下几个问题：1)需要加入诱导载体如石英砂、砂粒等，并且后续反应还需进行再次分离，操作复杂，无形中增加了运行费用成本；2)结晶反应器一般采用搅拌沉淀一体化设计，其容易出现小颗粒晶体外流以及出水不稳定等的风险。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题，提供了一种基于自诱导结晶的固液分离一体化装置，其无需添加诱导结晶载体，通过调控搅拌器的搅拌速度，使得污泥区的细小颗粒形成内循环流体，与已形成的晶种反应生成晶体颗粒，实现装置内部的自结晶；并且可以增大污泥粒径，降低污泥含水率，出水稳定，实现有价资源的回收利用，减少占地面积，节约投资，创造一定的经济效益。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种基于自诱导结晶的固液分离一体化装置，包括结晶反应器，所述结晶反应器内由下至上依次设有相互连通的污泥沉降区、循环结晶区以及固液分离区；

所述循环结晶区由内筒以及外筒组成，所述内筒的内部与外筒连通，并且所述内筒以及外筒之间设有循环流动通道；

所述循环结晶区还设有弧形挡板，弧形挡板设置在内筒的上方，所述弧形挡板与外筒之间设有水溶液通道；

所述结晶反应器的上方设有搅拌装置，所述搅拌装置的搅拌棒向下延伸设置在内筒的内部；

所述结晶反应器还连通设有污水输送组件、药剂输送组件以及pH调节输送组件。

进一步的，所述弧形挡板的弧形开口向下，并且其弧形角度为10°至20°。

进一步的，所述外筒的内壁在对应弧形挡板的位置呈漏斗状。

进一步的，所述污泥沉降区的底部呈锥形，其倾斜角度为30°至60°。

进一步的，所述结晶反应器的底部设有污泥排放口，所述污泥排放口与污泥沉降区连通。

进一步的，所述固液分离区包括沉降分离区和产水区，所述沉降分离区设置在弧形挡板的上方；所述沉降分离区的上方设有出水堰，所述出水堰与产水区连通；所述产水区设置在出水堰的周边，产水区的一侧设有出水口。

进一步的，所述出水堰为三角直角出水堰。

进一步的，所述污水输送组件包括集水罐以及蠕动提升泵，所述集水罐设有进水管与内筒的下部连通，所述蠕动提升泵设置在集水罐与内筒连通之间的进水管处。

进一步的，所述药剂输送组件包括药剂罐以及加药泵，所述药剂罐设有进药管与内筒的下部连通，所述加药泵设置在药剂罐与内筒连通之间的进药管处。

进一步的，所述pH调节输送组件包括pH调节罐以及pH调节泵，所述pH调节罐设有pH调节管与内筒的中部连通，所述pH调节泵设置在pH调节罐与内筒连通之间的进pH调节管处。

本实用新型的有益效果如下：

(1)通过将加药、反应、沉淀、泥水分离等工艺合成到自诱导结晶装置一体化中，工艺过程简单、结构紧凑、占地面积减少、节约基建投资费用；(2)通过弧形挡板的设计，可以使上升的小晶核折回到外筒向下运动，同时在搅拌装置的作用下，小晶核的循环流动，促进小晶核向晶体的生长，从而达到稳定水流状态，实现泥水的彻底分离。(3)通过在装置中设置污泥沉降区、循环结晶区、固液分离区，可以有效延长晶体的停留时间，依靠诱导结晶原理，细小污泥可以持续在晶体表面团聚，最终得到粒径大、含水率低的污泥。(4)通过结晶得到的结晶产物，可对外出售，获取一定的经济利益。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

其中，1结晶反应器；

100污泥沉降区，110污泥排放口；

200循环结晶区，210内筒，220外筒，230循环流动通道，240弧形挡板，250水溶液通道；

300固液分离区，310沉降分离区，320产水区，321出水口，330出水堰；

400搅拌装置，410搅拌棒；

500污水输送组件，510集水罐，520蠕动提升泵，530进水管；

600药剂输送组件，610药剂罐，620加药泵，630进药管；

700pH调节输送组件，710pH调节罐，720pH调节泵，730pH调节管；

800支架座。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右、顶、底等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。

参照图1所述，在一些实施例中，根据本实用新型的一种基于自诱导结晶的固液分离一体化装置，包括结晶反应器1，所述结晶反应器1内由下至上依次设有相互连通的污泥沉降区100、循环结晶区200以及固液分离区300；

所述循环结晶区200由内筒210以及外筒220组成，所述内筒210的内部与外筒220连通，并且所述内筒210以及外筒220之间设有循环流动通道230；

所述循环结晶区200还设有弧形挡板240，弧形挡板240设置在内筒210的上方，所述弧形挡板240与外筒220之间设有水溶液通道250；

所述结晶反应器1的上方设有搅拌装置400，所述搅拌装置400的搅拌棒410向下延伸设置在内筒210的内部；

所述结晶反应器1还连通设有污水输送组件500、药剂输送组件600以及pH调节输送组件700。

(1)通过将加药、反应、沉淀、泥水分离等工艺合成到自诱导结晶装置一体化中，工艺过程简单、结构紧凑、占地面积减少、节约基建投资费用；(2)通过弧形挡板240的设计，可以使上升的小晶核折回到外筒220向下运动，同时在搅拌装置400的作用下，小晶核的循环流动，促进小晶核向晶体的生长，从而达到稳定水流状态，实现泥水的彻底分离。(3)通过在装置中设置污泥沉降区100、循环结晶区200、固液分离区300，可以有效延长晶体的停留时间，依靠诱导结晶原理，细小污泥可以持续在晶体表面团聚，最终得到粒径大、含水率低的污泥。(4)通过结晶得到的结晶产物，可对外出售，获取一定的经济利益。

其中，为了使药剂与污水能够进行充分的混合反应，所述搅拌装置400为轴流式搅拌器。

其中，所述内筒210离污泥沉降区100底部锥形面的距离为其内径的1/5至1/3，内筒210高度与内径的比值为3至4。

如图1所示，为了进一步效促进结晶体下沉，所述弧形挡板240的弧形开口向下，并且其弧形角度为10°至20°。因此溶液中的结晶能够被设置在内筒210上方的弧形挡板240阻挡，使其能够向下下沉。

如图1所示，为了便于降落在外筒220筒壁的结晶体能够有效向下滑落至下方，所述外筒220的内壁在对应弧形挡板240的位置呈漏斗状，因此通过设有漏斗状的外筒220内壁，是结晶体能够沿着外筒220内壁向下滑落。

如图1所示，为了使污泥结晶体能够有效沉降，所述污泥沉降区100的底部呈锥形，其倾斜角度为30°至60°。

如图1所示，为了便于排放污泥结晶体，所述结晶反应器1的底部设有污泥排放口110，所述污泥排放口110与污泥沉降区100连通。

如图1所示，为了便于泥水分离后的上清液排出，所述固液分离区300包括沉降分离区310和产水区320，所述沉降分离区310设置在弧形挡板240的上方；所述沉降分离区310的上方设有出水堰330，所述出水堰330与产水区320连通；所述产水区320设置在出水堰330的周边，产水区320的一侧设有出水口321。

如图1所示，为了使出水可以缓慢均匀的流出，所述出水堰330优选为三角直角出水堰。

如图1所示，为了便于污水从集水罐510内输送至内筒210，所述污水输送组件500包括集水罐510以及蠕动提升泵520，所述集水罐510设有进水管530与内筒210的下部连通，所述蠕动提升泵520设置在集水罐510与内筒210连通之间的进水管530处。

如图1所示，为了便于药剂从药剂罐610内输送至内筒210，所述药剂输送组件600包括药剂罐610以及加药泵620，所述药剂罐610设有进药管630与内筒210的下部连通，所述加药泵620设置在药剂罐610与内筒210连通之间的进药管630处。

其中，所述进水管530和进药管630分布在内筒两侧，呈对角线方式，从而可以对进水和药剂起到较充分的稀释作用，降低溶液过饱和度，增大沉淀粒径；

如图1所示，为了便于酸/碱输从pH调节罐710内输送至内筒210，所述pH调节输送组件700包括pH调节罐710以及pH调节泵720，所述pH调节罐710设有pH调节管730与内筒210的中部连通，所述pH调节泵720设置在pH调节罐710与内筒210连通之间的进pH调节管730处。

如图1所示，为了便于排放接取污泥结晶，所述结晶反应器1的底部设有支架座800。

具体实施例一：某项目含磷污水，处理水量为0.5m3/h，具体处理方法为：

本装置运行前，污水通过蠕动提升泵520从集水罐510内由进水管530输送至内筒210；加药罐内加入20％硫酸镁溶液，并且通过加药泵620泵入至内筒210；pH调节罐710内加入25％氨水，并且通过pH调节泵720作泵入至内筒210，在搅拌装置400的作用下使20％硫酸镁溶液、25％氨水与污水进行充分混合反应，依靠诱导结晶原理，不断产生磷酸铵镁晶核，同时由于沉淀颗粒的异相成核反应，定向排列形成磷酸铵镁晶体沉淀；而反应后的溶液从内筒210顶部流出，通过弧形挡板240促进生成的溶液中晶核下沉进入至外筒220。

此时，含较大晶核的部分污水进入到污泥沉降区100；含较小晶核的部分污水会沿着循环流动通道230流向外筒220底部，从外筒220底部再次流入内筒210中，形成内部的循环结晶流体；然后水溶液会从外筒220与弧形挡板240间隔处的水溶液通道250继续上升至固液分离区300，随着水流高度的增加，其由湍流状态逐渐过渡到层流状态上升，加速了泥水分离，最后得出的上清液会通过出水堰330流至产水区320，最后再通过出水口321排出。

同时，在内循环的过程中，小晶核会逐渐变得越来越大，变成了较大晶核，直至其会在污泥沉降区100沉降，从而始终停留在自诱导结晶罐的底部，当底部污泥高度达到250mm时，停止通入含磷污水和药剂，停止搅拌，打开阀门，使其从污泥排放口110处排出，因此最终从本装置的底部可以得到含水率低、粒径大的磷酸铵镁产品。

对实施例1中污水的进水水质和出水口321中的出水水质进行检测，检测结果如下表1所示。

表1进水水质和出水水质检测表

项目	pH值	磷酸盐(mg/L)
			进水水质	1.5	1600
出水水质	8.5	1.2

以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。都应属于本实用新型的保护范围。在本实用新型的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种基于自诱导结晶的固液分离一体化装置，其特征在于，包括结晶反应器(1)，所述结晶反应器(1)内由下至上依次设有相互连通的污泥沉降区(100)、循环结晶区(200)以及固液分离区(300)；

所述循环结晶区(200)由内筒(210)以及外筒(220)组成，所述内筒(210)的内部与外筒(220)连通，并且所述内筒(210)以及外筒(220)之间设有循环流动通道(230)；

所述循环结晶区(200)还设有弧形挡板(240)，弧形挡板(240)设置在内筒(210)的上方，所述弧形挡板(240)与外筒(220)之间设有水溶液通道(250)；

所述结晶反应器(1)的上方设有搅拌装置(400)，所述搅拌装置(400)的搅拌棒(410)向下延伸设置在内筒(210)的内部；

所述结晶反应器(1)还连通设有污水输送组件(500)、药剂输送组件(600)以及pH调节输送组件(700)。

2.根据权利要求1所述的一种基于自诱导结晶的固液分离一体化装置，其特征在于，所述弧形挡板(240)的弧形开口向下，并且其弧形角度为10°至20°。

3.根据权利要求1所述的一种基于自诱导结晶的固液分离一体化装置，其特征在于，所述外筒(220)的内壁在对应弧形挡板(240)的位置呈漏斗状。

4.根据权利要求1所述的一种基于自诱导结晶的固液分离一体化装置，其特征在于，所述污泥沉降区(100)的底部呈锥形，其倾斜角度为30°至60°。

5.根据权利要求1所述的一种基于自诱导结晶的固液分离一体化装置，其特征在于，所述结晶反应器(1)的底部设有污泥排放口(110)，所述污泥排放口(110)与污泥沉降区(100)连通。

6.根据权利要求1所述的一种基于自诱导结晶的固液分离一体化装置，其特征在于，所述固液分离区(300)包括沉降分离区(310)和产水区(320)，所述沉降分离区(310)设置在弧形挡板(240)的上方；所述沉降分离区(310)的上方设有出水堰(330)，所述出水堰(330)与产水区(320)连通；所述产水区(320)设置在出水堰(330)的周边，产水区(320)的一侧设有出水口(321)。

7.根据权利要求6所述一种基于自诱导结晶的固液分离一体化装置，其特征在于，所述出水堰(330)为三角直角出水堰。

8.根据权利要求1所述的一种基于自诱导结晶的固液分离一体化装置，其特征在于，所述污水输送组件(500)包括集水罐(510)以及蠕动提升泵(520)，所述集水罐(510)设有进水管(530)与内筒(210)的下部连通，所述蠕动提升泵(520)设置在集水罐(510)与内筒(210)连通之间的进水管(530)处。

9.根据权利要求1所述的一种基于自诱导结晶的固液分离一体化装置，其特征在于，所述药剂输送组件(600)包括药剂罐(610)以及加药泵(620)，所述药剂罐(610)设有进药管(630)与内筒(210)的下部连通，所述加药泵(620)设置在药剂罐(610)与内筒(210)连通之间的进药管(630)处。

10.根据权利要求1所述的一种基于自诱导结晶的固液分离一体化装置，其特征在于，所述pH调节输送组件(700)包括pH调节罐(710)以及pH调节泵(720)，所述pH调节罐(710)设有pH调节管(730)与内筒(210)的中部连通，所述pH调节泵(720)设置在pH调节罐(710)与内筒(210)连通之间的进pH调节管(730)处。

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