一种磷回收反应器制造技术

本发明专利技术涉及环境工程水处理机械领域，特别涉及一种磷回收反应器。本发明专利技术将进料口与进水口以上下交叉对置设计，使得水化硅酸钙晶体刚进入反应器就迅速与含磷废水充分混合、反应，提升了晶体的使用效率，具有较高的磷回收效率（磷回收产品的含磷率普遍大于15%）。该反应器可辅助生物除磷系统实现磷资源的回收。采用回流孔和扰流挡板相结合，使得固液分离效果明显，减少晶体流失的几率。另外，位于内、外筒顶部的喇叭口，可使少量溢流的晶体重新沉淀回反应器中，进一步保障晶体不被流失。本发明专利技术在流态条件下实现晶体的循环利用，整个系统可以自动化操作，运行能耗低，操作简便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环境工程水处理机械领域，特别涉及一种磷回收反应器。
技术介绍
磷矿是一种重要的、具有战略意义的非金属资源，主要用于生产磷肥、磷酸及磷化工产品。国土资源部于2007年已将磷矿列入2010年后不能满足国民经济发展需求的重要矿种之一。据统计，预测2020年长江流域点源排放磷量在12.3×104t左右，比2003年增长了近一倍。假设污水排放量的年增长率控制在3%左右，2020年长江流域污水排放量将达到447×108t，初步预计污水日处理能力将达到1.16×108t，投建污水厂的资金和运行费用将超过5000亿，因此，控制和治理长江流域点源磷污染的任务十分艰巨。为此，磷的可持续利用问题已急迫的摆在了世人的面前，从生产、生活中的各个环节实现磷的人工再循环利用也就成了资源与环境管理方面的国际热点研究课题。就污水处理而言，变传统的“处理”为现代的“回收”越来越得到世界各国学者与政府的高度重视，特别是从城市污水中实现磷回收。针对目前生物除磷系统的低碳源问题，有研究提出了污泥外循环-侧流除磷工艺，部分好氧吸磷污泥外循环强化厌氧释磷，获得高浓度厌氧释磷液，再将厌氧释磷液在化学除磷池中通过投加化学药剂（钙盐、铁盐、铝盐等），以混凝沉淀的形式将磷以化学污泥的形式去除。但是，在厌氧释磷液中存在各种形态的碳酸盐，当把钙盐投加到厌氧释磷液中，它既可以和污水中磷酸盐（HPO42－、H2PO4－）反应，也可以和污水中的HCO3-反应，由于磷酸钙沉淀系统较易产生过饱和溶液，为了获得良好的除磷效果，通常钙盐除磷系统的pH值需要控制在10.5。这样的pH值范围显然不能与生物除磷系统的水质条件（pH=6.0~8.0）相匹配，因此，还需要在化学除磷池之后设置酸碱条件池以满足出水的pH值（＜8.0）条件，这必然会增大污水处理成本。在磷酸盐浓度低且缺乏晶种的情况下，无论从热力学还是动力学角度分析都不利于磷酸钙沉淀生成，此时与磷酸盐共存于污水中的碳酸盐对石灰沉淀剂钙离子的竞争优势可以得到充分展现，投加的沉淀剂将主要用于生成碳酸钙沉淀和积累生成磷酸钙的离子积，而真正用于生成磷酸钙的药剂比率低，这就是常规城市污水化学除磷系统药剂利用率低且由污水碱度决定石灰投加量的根本原因。以铁盐与铝盐除磷时，pH值过高过低都将导致溶解性磷酸盐浓度增加，理想的pH范围较难准确控制，尤其是选用硫酸铝、三氯化铁、聚铝、聚铁做沉淀剂时，它们固有的酸性，使高浓度磷酸盐沉淀系统的pH值控制更加困难，为了维持合理的pH值条件，甚至不得不增加污水碱度，进一步增加了化学除磷过程的运行成本。从回收磷的角度来看，厌氧释磷液中的磷浓度最高可达40~50mg/L，而混凝沉淀法除磷后的产物主要是含有磷酸盐的化学污泥，这些化学污泥中由于含有大量的有害物质，因此将其作为含磷产品加以利用存在很大的风险，这无疑是极大的造成了磷资源的浪费，限制了磷的循环利用途径。结晶法磷回收技术辅助生物除磷系统时不会产生大量的化学污泥，避免了化学药剂的大量使用，且生成的磷结晶产品理论上可替代含磷矿石（含磷量≥15%，以磷计），因此逐渐成为研究的热点，也是未来磷回收技术的发展趋势。目前的结晶法磷回收技术主要是将废水中的磷酸盐以鸟粪石（MAP）或羟基磷灰石（HAP）的形式回收，其存在以下不足之处：（1）以MAP形式回收磷，需要提供充足的镁源，而这在内陆镁源较为缺乏的地区是无法实现的，无疑会增加实际运行成本；（2）以HAP形式回收磷，在HAP系统中，过饱和现象普遍存在，虽然维持较高pH值(＞10.5)是HAP生成的必要条件，但是值得注意的是，高pH值环境，不仅使化学除磷（回收）系统与污水生物处理系统难以协调，在增加化学处理成本的同时降低磷回收产品中有效磷的成分；（3）以HAP形式回收磷时，当晶体表面覆盖HAP后，由于HAP致密的孔隙结构对晶体颗粒的包覆作用，使得晶体不再具有溶钙释碱能力，限制了晶体颗粒的磷回收性能；（4）由于废水中往往存在碳酸盐，因此目前的HAP磷回收反应器在磷回收过程中经常会因为副产物碳酸钙的大量生成而产生结垢现象，造成反应器管壁的堵塞；为了避免碳酸根的存在对磷回收效率的影响，现有的技术往往会通过投加药剂降低pH值以及曝气的形式来吹脱CO2，然后再加入碱液使pH维持在碱性环境以实现磷回收过程，在实际运行中势必会增大运行成本；（5）现有的磷回收反应器，由于没有有效的固液分离措施，往往会出现磷回收晶体颗粒随出水水流流失的问题，造成了晶体的浪费，也影响磷回收效果。因此，提供一种磷回收反应器具有现实意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种磷回收反应器。该磷回收反应器使得水化硅酸钙晶体刚进入反应器就迅速与含磷废水充分混合、反应，提升了晶体的使用效率，具有较高的磷回收效率（磷回收产品的含磷率普遍大于15%）。本专利技术在流态条件下实现晶体的循环利用，整个系统可以自动化操作，运行能耗低，操作简便。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种磷回收反应器，包括内筒（7）和外筒（6），所述内筒（7）和所述外筒（6）嵌套，所述内筒（7）和所述外筒（6）的顶部为出水沉淀区（26），所述外筒（6）的底部连接晶体收集区（20），所述晶体收集区（20）的底部设有排出口（1），所述内筒（7）的底部以开放口形式与所述外筒（6）连通；所述内筒（7）从顶部往下依次分为离心固液分离区（23）、结晶反应区（22）和混合反应区（21）；所述外筒（6）与所述内筒（7）之间的嵌套区域从顶部往下依次分为产物生成区（24）和循环结晶沉淀区（25）；所述混合反应区（21）设置有进料口（5）和进水口（4），所述进料口（5）和所述进水口（4）分别贯穿所述外筒（6）与外部连通；混合反应区（21）内设有螺旋搅拌桨叶（13），所述螺旋搅拌桨叶（13）通过传动轴（18）连接所述磷回收反应器顶部的电机（11）；所述结晶反应区（22）内设有搅拌桨叶（14），所述搅拌桨叶（14）通过传动轴（18）连接所述磷回收反应器顶部的电机（11）；所述离心固液分离区（23）的内壁上设有与产物生成区（24）连通的回流孔（17），并沿所述内筒（70筒壁周向均匀设置有向中心延伸的扰流挡板（19）；所述产物生成区（24）设置有进药口（8）贯穿所述外筒（6）与外部联通；所述循环结晶沉淀区（25）的底部与所述晶体收集区（20）连通，所述晶体收集区（20）为锥形收集斗。作为优选，所述进料口（5）与所述进水口（4）相对设置。作为优选，所述进料口（5）的位置高于所述进水口（4）的位置。作为优选，所述回流孔（17）的个数不少于2个。作为优选，所述回流孔（17）的个数为4个，所述回流孔（17）均匀对称设置于所述内筒（7）筒壁的同一断面上。作为优选，所述扰流挡板（19）设置于所述回流孔（17）的孔口处。作为优选，所述进药口（8）个个数不少于2个，所述进药口（8）均匀设置于所述外筒（6）筒壁的同一圆周上。作为优选，所述出水沉淀区（26）为喇叭口形，所述出水沉淀区（26）的底部与内筒（7）的顶部连接的区域为内喇叭口（10），所述出水沉淀区（26）的底部与外筒（6）的顶部连接的区域为外喇叭口（9），所述外喇叭口（9）外设置有出水槽（16），所述出水槽（16）的槽底设置有出水口（15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷回收反应器，包括内筒（7）和外筒（6），所述内筒（7）和所述外筒（6）嵌套，所述内筒（7）和所述外筒（6）的顶部为出水沉淀区（26），所述外筒（6）的底部连接晶体收集区（20），所述晶体收集区（20）的底部设有排出口（1），所述内筒（7）的底部以开放口形式与所述外筒（6）连通；其特征在于，所述内筒（7）从顶部往下依次分为离心固液分离区（23）、结晶反应区（22）和混合反应区（21）；所述外筒（6）与所述内筒（7）之间的嵌套区域从顶部往下依次分为产物生成区（24）和循环结晶沉淀区（25）；所述混合反应区（21）设置有进料口（5）和进水口（4），所述进料口（5）和所述进水口（4）分别贯穿所述外筒（6）与外部连通；混合反应区（21）内设有螺旋搅拌桨叶（13），所述螺旋搅拌桨叶（13）通过传动轴（18）连接所述磷回收反应器顶部的电机（11）；所述结晶反应区（22）内设有搅拌桨叶（14），所述搅拌桨叶（14）通过传动轴（18）连接所述磷回收反应器顶部的电机（11）；所述离心固液分离区（23）的内壁上设有与产物生成区（24）连通的回流孔（17），并沿所述内筒（70筒壁周向均匀设置有向中心延伸的扰流挡板（19）；所述产物生成区（24）设置有进药口（8）贯穿所述外筒（6）与外部联通；所述循环结晶沉淀区（25）的底部与所述晶体收集区（20）连通，所述晶体收集区（20）为锥形收集斗。...

【技术特征摘要】
1.一种磷回收反应器，包括内筒（7）和外筒（6），所述内筒（7）和所述外筒（6）嵌套，所述内筒（7）和所述外筒（6）的顶部为出水沉淀区（26），所述外筒（6）的底部连接晶体收集区（20），所述晶体收集区（20）的底部设有排出口（1），所述内筒（7）的底部以开放口形式与所述外筒（6）连通；其特征在于，所述内筒（7）从顶部往下依次分为离心固液分离区（23）、结晶反应区（22）和混合反应区（21）；所述外筒（6）与所述内筒（7）之间的嵌套区域从顶部往下依次分为产物生成区（24）和循环结晶沉淀区（25）；所述混合反应区（21）设置有进料口（5）和进水口（4），所述进料口（5）和所述进水口（4）分别贯穿所述外筒（6）与外部连通；混合反应区（21）内设有螺旋搅拌桨叶（13），所述螺旋搅拌桨叶（13）通过传动轴（18）连接所述磷回收反应器顶部的电机（11）；所述结晶反应区（22）内设有搅拌桨叶（14），所述搅拌桨叶（14）通过传动轴（18）连接所述磷回收反应器顶部的电机（11）；所述离心固液分离区（23）的内壁上设有与产物生成区（24）连通的回流孔（17），并沿所述内筒（70筒壁周向均匀设置有向中心延伸的扰流挡板（19）；所述产物生成区（24）设置有进药口（8）贯穿所述外筒（6）与外部联通；所述循环结晶沉淀区（25）的底部与所述晶体收集区（20）连通，所述晶体收集区（20）为锥形收集斗。2.根据权利要求1所述的磷回收反应器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：关伟，谢志刚，吉芳英，
申请(专利权)人：重庆文理学院，
类型：发明
国别省市：重庆;50