本发明专利技术公开一种高负荷晶核固液分离装置及方法，装置包括内壳体和外壳体，外壳体内自上而下依次设有清水区、蜂窝填料、分离区、浓缩区和集泥区；内壳体设置于分离区，包括上下连通的造粒区和絮凝区，絮凝区的顶部入口尺寸大于造粒区底部出口尺寸；造粒区连接进水管、加晶种管，絮凝区连接混凝剂加药管、助凝剂加药管；造粒区和絮凝区分别设有搅拌器；集泥区与絮凝区底部之间连接有污泥回流管，污泥回流管上设有污泥回流泵。本发明专利技术通过投加晶体作为载体，增大絮体颗粒粒径，强化结晶对软化水、除浊水的净化效果，同时晶体内的机械摩擦和挤压，以及PAM的吸附架桥作用，增强了胶体态和悬浮态污染物的拦截效果，实现了对软化水、除浊水的高效净化。
【技术实现步骤摘要】
一种高负荷晶核固液分离装置及方法
本专利技术涉及一种水质净化装置，具体涉及一种集结晶、造粒、混凝、絮凝、澄清、沉淀、污泥浓缩、污泥回流及出水于一体的高负荷晶核固液分离装置及方法。可适用于循环水或除盐水软化澄清的净化处理。
技术介绍
随着国家对环境保护工作的关注和水资源短缺的加剧，水质净化和废水回收利用越来越受到重视。以悬浮层固液分离为理论基础的水处理技术与装备大量被研制开发，并广泛应用于实际工程，典型设备包括法国威立雅Actiflo澄清池、法国Degremont公司DensaDeg高密度澄清池和Philip等人研制的高效载体絮凝装置等。上述设备均成功实现了水处理技术的集成与设备化，水质净化效果明显，但同时也存在一定的技术缺陷。如Actiflo澄清池通过在蜂窝填料区下部形成高密度、大颗粒絮体悬浮层，大幅缩短了絮凝时间，表面负荷可达50m/h以上，但絮凝区占地面积较大、附属设备较多；DensaDeg高密度澄清池工艺，将混凝、澄清、蜂窝填料沉淀、污泥回流等工艺有机组合，表面负荷能达到20-50m/h，但絮凝区占地面积较大；载体絮凝装置也能实现较高的表面负荷，但附属设备过于繁杂。国内部分水厂还采用沉淀和浓缩，上清液排放或回收，污泥经脱水后排放。这种方法效率低，投资大，占地面积大，运行费用高，管理麻烦，效果也不够理想。现有设备均不同程度地存在以下几方面的不足：(1)颗粒性能差：①随机型碰撞结合模式；②絮凝体结构松散、密度低，具典型分形构造特征；③有效密度随粒径增大呈幂函数的关系降低。(2)工艺流程长、效率低。传统工艺需要经过絮凝、沉淀过程，絮凝体松散、结构密度低，分离时间长，效率低。(3)针对水质单一，适应性差。法国威立雅Actiflo澄清池、DensaDeg高密度澄清池和高效载体絮凝装置都只能针对低温低浊水，不能满足高浊度原水的要求。(4)占地面积大、附属设备多，难以实现集成化、小型化。(5)污泥的吸附作用未被利用。一般的沉淀分离设备不能将沉淀污泥循环利用，而絮凝过程和沉淀过程中沉淀的污泥，仍具有较好的吸附活性，且对于低温低浊水而言，污泥可以起到助凝作用。污泥的循环使用，可以降低絮凝剂和助凝剂的用量。(6)排泥水含固率低，设备产水率低。污泥沉淀区普遍采用自然沉降，不具备污泥浓缩的功能，沉淀效率低，导致大量水和污泥一起作为排泥水排出。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种高负荷晶核固液分离装置及方法，解决现有的造粒流化床小颗粒流失，大颗粒形成率低，导致处理效率降低的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高负荷晶核固液分离装置，包括内壳体和外壳体，所述外壳体内自上而下依次设有清水区、蜂窝填料、分离区、浓缩区和集泥区；所述内壳体设置于分离区，包括上下连通的造粒区和絮凝区，絮凝区的顶部入口尺寸大于造粒区底部出口尺寸；造粒区连接进水管、加晶种管，絮凝区连接混凝剂加药管、助凝剂加药管；造粒区和絮凝区分别设有搅拌器；所述集泥区与絮凝区底部之间连接有污泥回流管，污泥回流管上设有污泥回流泵。进一步的，所述絮凝区的底部外扩呈圆台型，该结构使絮凝区底部流通面积变大，流速变小，有助于颗粒絮凝。进一步的，所述造粒区的出口设有布水器，布水器上设有由中心向四周逐渐变密且对称布置的圆孔。进一步的，所述圆孔的孔径为40mm，相邻圆孔的中心距为100mm。进一步的，所述浓缩区的底部为V型，V型的两个边上设有刮板，V型中心设有污泥出口连通集泥区。进一步的，所述集泥区底部有锥形底板，在锥形底板底部中心安装有刮泥电机和减速器，减速器上有搅拌轴，搅拌轴延伸至浓缩区，并与刮板连接，带动刮板旋转。进一步的，所述蜂窝填料的水力直径为50mm，几何形状为正六边形，蜂窝填料厚度为0.5mm，蜂窝填料长度为1m，安装角度为60°。基于上述装置的高负荷晶核固液分离方法，包括如下步骤：步骤1：加入氢氧化钠和碳酸钠的原水从进水管进入造粒区，与从加晶种管加入的晶种在造粒区进行结晶造粒，在搅拌器的作用下晶种、氢氧化钠和碳酸钠与原水均匀混合，使原水中的钙离子发生化学反应生成碳酸钙晶体，附着在晶种表面，随着碳酸钙晶体的不断附着，晶种慢慢长大，最终形成大颗粒晶种，进入絮凝区；步骤2：絮凝区通过混凝剂投加管加入混凝剂、助凝剂投加管加入助凝剂，在搅拌器的作用下混凝剂、助凝剂以及通过污泥回流管加入的回流污泥混合均匀，并逐步形成微絮凝体；步骤3：微絮凝体结团絮凝，绝大部分逐渐形成了具有有效密度的球形体，形成悬浮层，悬浮层位于絮凝区上部，拦截絮凝区底部上升来的颗粒，拦截住的颗粒将继续增大球形体体积，未拦截住的颗粒一部分随着水流上升，从絮凝区顶部开口进入分离区实现固液分离，分离出的污泥落入浓缩区，另外一部分从絮凝区底部落入浓缩区；步骤4：污泥自浓缩区下沉至集泥区；步骤5：固液分离后的水和部分微絮凝体继续上升，微絮凝体经过蜂窝填料时被截留，经沉淀处理后的水进入清水区，然后从清水区的出水口排出。进一步的，所述浓缩区的底部为V型陡坡区，V型陡坡区底板上设有刮板，刮板旋转使水流上升流速较高，水流将颗粒冲起，继续结团絮凝，体积继续增大，如此循环，实现小颗粒的循环增长。进一步的，所述造粒区搅拌器的转速为60～80r/min，絮凝区搅拌器的转速为20～40r/min。造粒区和絮凝区的搅拌器的搅拌设备动力部分采用双电机减速机同轴线不同速输出，搅拌部分同样分为两个部分：较大功率及速比的电机减速机带动造粒区搅拌器，较小功率及速比的电机减速机带动絮凝区搅拌器。本专利技术具有如下有益效果：(1)处理效率高，出水水质稳定。絮凝区上部的内回流以及下部的外回流过程不仅可以解决内筒与外筒之间环形区域小颗粒的无法增长的问题，还可以解决进入垂向分离区经过剪切作用而落入底部的小颗粒的增长问题，有效提高了设备较小絮团增长的效率。同时，由于分离层内结晶的颗粒整体粒径和有效密度的提高，将会提高上升流速，增大小颗粒拦截效率，且不会造成出水浊度升高，对浊度较高的水体还有一定的除浊作用。(2)污泥浓度高，降低污泥含水率。循环增大后的颗粒大到一定程度后，上升流速不足以将其悬浮，随后落入到锥形筒，通过锥形筒上的环形排泥口落入到污泥浓缩区。由于颗粒经过了循环增长，粒径和有效密度都有所提高，落入污泥浓缩区以后经过短暂时间的浓缩，即可通过排泥管排出。(3)药剂单一，副产物可回收。高负荷晶核固液分离装置以晶种为核心使碳酸钙更易聚合成大的沉淀，因此只需要加入氢氧化钠，对浊度较高的水辅加入混凝剂和助凝剂，产生的沉淀为包裹了晶种的碳酸钙晶体，颗粒粒径2-3mm，颗粒中碳酸钙含量在85％以上，可以直接回用于电厂脱硫系统，除此之外不产生任何副产物，也不产生任何废水。(4)高负荷，大流量，占地小。结晶软化过程完全在高负荷晶核固液分离装置中完成，由于晶种颗粒密度较大，结构设计合理，通过控制结晶碳酸钙颗粒大小，可以使上升流速达到60m/h-1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高负荷晶核固液分离装置，其特征在于，包括内壳体(26)和外壳体(27)，所述外壳体内自上而下依次设有清水区(15)、蜂窝填料(14)、分离区(12)、浓缩区(11)和集泥区(25)；所述内壳体(26)设置于分离区(12)，包括上下连通的造粒区(4)和絮凝区(9)，絮凝区(9)的顶部入口尺寸大于造粒区(4)底部出口尺寸；造粒区(4)连接进水管(1)、加晶种管(3)，絮凝区(9)连接混凝剂加药管(7)、助凝剂加药管(8)；造粒区(4)和絮凝区(9)分别设有搅拌器；所述集泥区(25)与絮凝区(9)底部之间连接有污泥回流管(21)，污泥回流管(21)上设有污泥回流泵(20)。/n
【技术特征摘要】
1.一种高负荷晶核固液分离装置，其特征在于，包括内壳体(26)和外壳体(27)，所述外壳体内自上而下依次设有清水区(15)、蜂窝填料(14)、分离区(12)、浓缩区(11)和集泥区(25)；所述内壳体(26)设置于分离区(12)，包括上下连通的造粒区(4)和絮凝区(9)，絮凝区(9)的顶部入口尺寸大于造粒区(4)底部出口尺寸；造粒区(4)连接进水管(1)、加晶种管(3)，絮凝区(9)连接混凝剂加药管(7)、助凝剂加药管(8)；造粒区(4)和絮凝区(9)分别设有搅拌器；所述集泥区(25)与絮凝区(9)底部之间连接有污泥回流管(21)，污泥回流管(21)上设有污泥回流泵(20)。
2.根据权利要求1所述的一种高负荷晶核固液分离装置，其特征在于，所述絮凝区(9)的底部外扩呈圆台型。
3.根据权利要求1所述的一种高负荷晶核固液分离装置，其特征在于，所述造粒区(4)的出口设有布水器(6)，布水器(6)上设有由中心向四周逐渐变密且对称布置的圆孔(32)。
4.根据权利要求3所述的一种高负荷晶核固液分离装置，其特征在于，所述圆孔(32)的孔径为40mm，相邻圆孔的中心距为100mm。
5.根据权利要求1所述的一种高负荷晶核固液分离装置，其特征在于，所述浓缩区(11)的底部为V型，V型的两个边上设有刮板(24)，V型中心设有污泥出口连通集泥区(25)。
6.根据权利要求5所述的一种高负荷晶核固液分离装置，其特征在于，所述集泥区(25)底部有锥形底板，在锥形底板底部中心安装有刮泥电机(23)和减速器(29)，减速器(29)上有搅拌轴(31)，搅拌轴(31)延伸至浓缩区(11)，并与刮板(24)连接，带动刮板(24)旋转。
7.根据权利要求1所述的一种高负荷晶核固液分离装置，其特征在于，所述蜂窝填料(14)的水力直径为50mm，几何形状为正六边形...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦正兵，程星耀，王金晨，李娜，张雨轩，
申请(专利权)人：南京中电环保水务有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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