專利名稱：一種低能耗一體化氮磷回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種低能耗一體化氮磷回收裝置，用于對含氮磷廢水進行處理并回收氮磷元素，屬于含氮磷廢水處理裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磷是一種十分寶貴且稀缺的不可再生資源。據(jù)預(yù)測，全球磷礦儲量僅夠維持100 年左右，磷將成為人類和陸地生命活動的限制因素。我國磷礦資源豐富，已探明儲量居世界第3位。但與其它國家相比，在礦石質(zhì)量、可選性和磷礦石開采等方面存以下幾方面的差距第一是富礦少，中低品位礦多。在已探明的磷礦儲量中，P205大于30%的富礦僅11億噸，占總儲量的8%，而且主要集中在云南省和貴州省。第二是難選礦多，易選礦少。在已探明的儲量中，沉積型磷塊巖占我國總儲量的85%，而且大部分為中低品位礦石，開采難度相當(dāng)大。因此，我國磷礦資源真正可利用量并不豐富，國土資源部已將磷礦列為到2010年不能保證需求的礦種之一。與之形成鮮明對比的是各種含磷消費品在消費以后，大部分磷元素通過各種途徑進入環(huán)境中，其中殘留農(nóng)田土壤約499萬噸/每年，殘留自然土壤約206萬噸/每年，直接、間接進入水體環(huán)境約113萬噸/每年。同時，水體由于含磷元素過量造成的富營養(yǎng)化現(xiàn)象越來越明顯，數(shù)據(jù)顯示，2002年我國通過各種途徑進入水體的磷元素約113萬噸(折標(biāo)礦846萬噸，高于當(dāng)年全國黃磷生產(chǎn)所需原料磷礦石總量)，其中11. 4%來源于含磷洗滌劑，21. 5%來源于農(nóng)業(yè)面源污染，54. 6%由人和禽畜糞便排入水體造成，其余12. 5%來源于工業(yè)污染。因此，磷的可持續(xù)利用問題已嚴峻地擺在了我們面前，從生產(chǎn)、生活中的各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)磷的人工再循環(huán)利用已成為資源與環(huán)境管理方面的國際熱點研究課題。自然界中的磷80%來自生活污水的排放，就污水處理而言，變傳統(tǒng)的處理為現(xiàn)代的回收，特別是從污水中實現(xiàn)磷回收的課題，越來越得到世界各國學(xué)者與政府的高度重視。瑞典政府已明確規(guī)定，在2015年之前的中期目標(biāo)是從污水中回收不少于60%的磷用于生產(chǎn)用地，其中不少于50%用于可耕地。利用先進技術(shù)實現(xiàn)廢水處理廠磷回收是一條有效可行的阻止磷大量流失的途徑， 符合循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展理念。目前日本、意大利、英國、澳大利亞等國的廢水處理廠已開始中、 小規(guī)模的磷回收，回收方法多為向所收集的富含磷、氮的消化污泥、污泥濃縮上清液及脫水濾液等投加Mg(OH)2,再投加NaOH或采用(X)2吹脫法調(diào)節(jié)pH值，最終產(chǎn)品為鳥糞石。鳥糞石含有氮磷兩種營養(yǎng)元素，可以直接作為緩慢釋放磷肥或在肥料生產(chǎn)中被利用。而鳥糞石晶種是一種通過簡單技術(shù)就能生產(chǎn)的產(chǎn)品，其分子式為MgNH4P046H20，是一種難溶于水的白色晶體。常溫下，鳥糞石晶種在水中的溶解度積為2. 5 X 10_13，通過投加化學(xué)試劑，可使廢水中的氨和磷酸鹽形成鳥糞石，實現(xiàn)對氮磷污染物的同時去除。目前國內(nèi)磷回收工藝研究相對較少，且多集中在中、小試階段，研究的內(nèi)容尚缺乏深度與廣度，尚無工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種成本低、能耗低、效率高的低能耗一體化氮磷回收裝置以減輕生化處理工藝的氮磷負荷，提高廢水達標(biāo)排放的穩(wěn)定性和可靠性，降低設(shè)備運行能耗，使運行管理一體化、智能化及簡單化。為了達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是提供了一種低能耗一體化氮磷回收裝置，包括立式罐體，在立式罐體的底部設(shè)有進水射流器，加藥裝置及進水管連接進水射流器，清水出水管的一端與立式罐體的頂部相連通，其特征在于，在立式罐體內(nèi)的中下部設(shè)有流化區(qū)，流化區(qū)內(nèi)置有鳥糞石晶種顆粒，在流化區(qū)的中心設(shè)有導(dǎo)流混合器，導(dǎo)流混合器下方的罐體空間為接通進水射流器的布水區(qū)，在立式罐體的頂部設(shè)有提升設(shè)備，導(dǎo)流混合器置于提升設(shè)備的輸出軸上。進一步，所述提升設(shè)備為變頻攪拌提升設(shè)備或空氣提升設(shè)備。進一步，所述加藥裝置為外加鎂源投加管。進一步，所述加藥裝置為外加堿源投加管和外加鎂源投加管。本實用新型可以通過變頻控制提升設(shè)備實現(xiàn)廢水回流比自動控制。廢水(液)與 NaOH及MgCl2同步通過底部導(dǎo)流混合器進入床體中，整個裝置可以通過體系pH變化，實現(xiàn)自動加藥調(diào)整PH。在中心導(dǎo)流混合器中強烈的混合攪拌作用下，廢水中的氨氮及溶解性磷酸鹽與外加鎂源進行化學(xué)沉淀反應(yīng)，在鳥糞石晶種表面形成鳥糞石層，大顆粒鳥糞石層在導(dǎo)流混合器外側(cè)的鳥糞石層下降區(qū)內(nèi)在混合液摩擦作用下脫落，達到固定氮磷并與處理水分離的目的。本實用新型投加鳥糞石晶種有助于鳥糞石沉淀的形成，氨氮、磷酸鹽和鎂離子進行絮凝沉淀反應(yīng)并在晶種表面繼續(xù)生產(chǎn)；隨著晶種表面鳥糞石膜的增厚，其不穩(wěn)定性增加，在反應(yīng)器流化狀態(tài)下形成較大顆粒沉淀物沉淀到反應(yīng)器底部。這種晶種的粒徑通常為 0. 2 1cm，粒徑較小的晶種易于沉淀鳥糞石，特別是對于濃度較大的廢水。同時，盡管好氧處理、厭氧生物處理及物理化學(xué)法等及其各種組合工藝對高濃度氮磷廢水的處理效果很明顯，但采用本實用新型提供的裝置，對現(xiàn)有廢水處理系統(tǒng)的厭氧段末端上清液、污泥消化液上清液和脫水濾液、畜禽養(yǎng)殖廢水、工業(yè)高濃度含氮或含磷廢水進行處理或預(yù)處理更為有效，可大大減輕后續(xù)廢水處理工藝的氮磷負荷，提高氮磷達標(biāo)排放的穩(wěn)定性和可靠性。本裝置將混合反應(yīng)、絮凝-沉淀和分離組合在一個反應(yīng)器里，大大減少了裝置費用和占地面積，又實現(xiàn)了廢水氮磷的大量截留與回收。本實用新型具體的優(yōu)點體現(xiàn)為1、本反應(yīng)器在技術(shù)上將自動內(nèi)部回流、外加堿和鎂源在體系均勻分布并與鳥糞石晶種流化有機結(jié)合起來，加快了體系傳質(zhì)過程，從根本上解決了傳統(tǒng)鳥糞石回收系統(tǒng)晶體生長緩慢且需要連續(xù)投加晶種等問題，而且延長了鳥糞石晶體生產(chǎn)時間，同時大顆粒鳥糞石沉淀物定期排除，大大降低運行成本和操作難度，提高氮磷截留效率和回收效果；2、整個裝置結(jié)構(gòu)緊湊，自動化程度高；3、可以根據(jù)不同的水處理量和具體的水質(zhì)選擇反應(yīng)器的流化強度和反應(yīng)器體積，因此工程設(shè)計簡便，施工安裝期短； 4、無需外部回流，內(nèi)部回流能耗低，變頻可調(diào)速，外部投加鎂源易控制，出水中鎂含量低。

圖1為本實用新型提供的一種低能耗一體化氮磷回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合實施例來具體說明本實用新型。如圖1，為本實用新型提供的一種低能耗一體化氮磷回收裝置結(jié)構(gòu)示意圖，包括立式罐體9，在立式罐體9的底部設(shè)有進水射流器5，外加堿源投加管2、外加鎂源投加管3及進水管1連接進水射流器5，清水出水管11的一端與立式罐體9的頂部相連通，在立式罐體 9內(nèi)的中下部設(shè)有流化區(qū)7，流化區(qū)7內(nèi)置有鳥糞石晶種顆粒，在流化區(qū)7的中心設(shè)有導(dǎo)流混合器6，導(dǎo)流混合器6下方的罐體空間為接通進水射流器5的布水區(qū)，在立式罐體9的底部設(shè)有鳥糞石外排管道10，在鳥糞石外排管道10上設(shè)有截止隔膜閥，在立式罐體9的頂部設(shè)有變頻攪拌提升設(shè)備8，導(dǎo)流混合器6置于變頻攪拌提升設(shè)備8的輸出軸上。本反應(yīng)器主要以液體鎂源投加為主，一般多采用氯化鎂，堿液基本采用NaOH溶液；也可以根據(jù)實際情況，只投加氧化鎂或氫氧化鎂，并預(yù)先混合反應(yīng)后才能使用，也可根據(jù)廢水水質(zhì)特點，設(shè)置其他形態(tài)鎂源投加方式。本實用新型的工作過程為含無機氨氮、正磷廢水經(jīng)預(yù)處理后，通過進水泵4進水，同時一定濃度的堿源和鎂源進入進水泵4的進水管，鎂源與水中氮、磷在泵高速攪拌下混合，通過進水射流器5進入反應(yīng)器布水區(qū)并均勻布水，經(jīng)連續(xù)進水和機械攪拌提升設(shè)備的推動下，進入導(dǎo)流混合器6后進入流化區(qū)7，廢水在流化區(qū)7經(jīng)過一定時間的流化、反應(yīng)和停留后，大部分廢水回流至反應(yīng)器底部，再通過提升進入導(dǎo)流混合器6。流化區(qū)7內(nèi)的鳥糞石晶種通過不斷循環(huán)始終停留在流化區(qū)7，同時大顆粒鳥糞石定期外排，固體鳥糞石收集。對于特定的高濃度氮磷廢水，可根據(jù)其特點，增大鎂源的投加量，在反應(yīng)器中加大流化區(qū)7、導(dǎo)流混合器6的體積和攪拌提升設(shè)備8規(guī)格，也可根據(jù)實際操作條件增減反應(yīng)器的個數(shù)，來達到預(yù)期的理想效果。
權(quán)利要求1.一種低能耗一體化氮磷回收裝置，包括立式罐體(9)，在立式罐體(9)的底部設(shè)有進水射流器(5)，加藥裝置及進水管(1)連接進水射流器(5)，清水出水管(11)的一端與立式罐體(9)的頂部相連通，其特征在于，在立式罐體(9)內(nèi)的中下部設(shè)有流化區(qū)(7)，流化區(qū) (7)內(nèi)置有鳥糞石晶種顆粒，在流化區(qū)(7)的中心設(shè)有導(dǎo)流混合器(6)，導(dǎo)流混合器(6)下方的罐體空間為接通進水射流器(5)的布水區(qū)，在立式罐體(9)的頂部設(shè)有提升設(shè)備，導(dǎo)流混合器(6)置于提升設(shè)備的輸出軸上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種低能耗一體化氮磷回收裝置，其特征在于，所述提升設(shè)備為變頻攪拌提升設(shè)備(8)或空氣提升設(shè)備。
3.如權(quán)利要求2所述的一種低能耗一體化氮磷回收裝置，其特征在于，在所述立式罐體(9)的底部設(shè)有鳥糞石外排管道(10)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種低能耗一體化氮磷回收裝置，其特征在于，在所述鳥糞石外排管道(10)上設(shè)有截止隔膜閥。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的一種低能耗一體化氮磷回收裝置，其特征在于，所述加藥裝置為外加鎂源投加管(3 )。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的一種低能耗一體化氮磷回收裝置，其特征在于，所述加藥裝置為外加堿源投加管(2)和外加鎂源投加管(3)。
專利摘要本實用新型涉及一種低能耗一體化氮磷回收裝置，包括立式罐體，在立式罐體的底部設(shè)有進水射流器，加藥裝置及進水管連接進水射流器，清水出水管的一端與立式罐體的頂部相連通，其特征在于，在立式罐體內(nèi)的中下部設(shè)有流化區(qū)，流化區(qū)內(nèi)置有鳥糞石晶種顆粒，在流化區(qū)的中心設(shè)有導(dǎo)流混合器，導(dǎo)流混合器下方的罐體空間為接通進水射流器的布水區(qū)，在立式罐體的頂部設(shè)有提升設(shè)備，導(dǎo)流混合器置于提升設(shè)備的輸出軸上。本實用新型的優(yōu)點是加快了體系傳質(zhì)過程，大大降低運行成本和操作難度，提高氮磷截留效率和回收效果；工程設(shè)計簡便，施工安裝期短；無需外部回流，內(nèi)部回流能耗低，變頻可調(diào)速，外部投加鎂源易控制，出水中鎂含量低。
文檔編號C02F3/30GK202297252SQ20112032511
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者張紹順 申請人:上海潤德環(huán)境工程有限公司