一種螺旋流除磷反應器的製造方法

2023-04-25 15:30:21

一種螺旋流除磷反應器的製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種螺旋流除磷反應器，包括由下至上設置的待反衝洗區、氣提上升區、出水區、過濾區、進水區、反衝洗區、固液分離區；待反衝洗區包括倒臺體，倒臺體下方設有放空管；氣提上升區包括氣提管，氣提管下端設有氣提進氣管；出水區包括濾後水收集管，濾後水收集管同軸設於氣提管外部；過濾區包括下柱體，下柱體同軸設於濾後水收集管外部；進水區包括進水管，進水管與下柱體上端連接；反衝洗區包括反衝洗空氣管，反衝洗空氣管與氣提管上端連接，高效脫膜管與氣提管頂部連接；固液分離區包括上柱體，上柱體與下柱體頂部連接。本發明運行連續、趨於平推流態、死區面積小、過濾與反衝洗效率高，結構合理簡潔，加工方便，便於推廣應用。
【專利說明】 一種螺旋流除鱗反應器

【技術領域】
[0001]本發明屬廢水處理【技術領域】，特別是涉及一種螺旋流除磷反應器。

【背景技術】
[0002]環境汙染和資源短缺是當今世界面臨的兩大難題。化工廠、養殖場、洗衣房等都會產生大量的含磷廢水，如果不加處理直接排放，會使水體富營養化，造成水體汙染，繼而引發嚴重的生態問題，如水體富營養化等。而另一方面，磷又是作物生長和化工產品的必要元素，不僅可以作為緩釋肥料用於農業生產和花丼種植，甚至還可以製成清潔劑、化妝品。一般的生物除磷方法，受溶解氧、溫度、水力衝擊負荷、操作條件等的影響很大，除磷效果也不穩定。
[0003]目前常用的化學除磷有鳥糞石結晶沉澱法和鈣法除磷等。鳥糞石結晶沉澱法是目前處理含磷廢水效果較好也較成熟的方法之一，它的基本原理是通過向廢水中投加鎂鹽，使1&+與廢水中的順/、？043—發生化學反應，生成復鹽- 6^0)晶體沉澱，其化學反應方程式為:
[0004]順4、？043—十6！！20 一 ％順4？〇4.6！！20 (1)
[0005]通過結晶過濾將廢水中的順/、？043—去除，同時回收1挪！4？04 - 6！！20晶體，變廢為寶。該方法除磷高效、完全，產物1砂！！4？04 - 6！！20可作為複合肥料用於農田或綠化，具有較高的經濟和社會價值。
[0006]鈣法除磷的基本原理是通過投加石灰，使廢水中的磷酸氫根離子與鈣離子反應，生成羥基磷酸鈣沉澱，其化學反應方程式為:
[0007]5032^40！！?3！1？042^ (? 5 (0?) (^0^) 3十3！！20 (2)
[0008]研宄表明，反應體系的邱值越高，磷的去除率越高。
[0009]上述常用化學除磷方法的共同點是利用鎂鹽或鈣鹽與磷酸根發生反應形成磷酸鹽沉澱，均勻附著在顆粒上形成結晶體，從而達到除磷目的。
[0010]對於普通的結晶過濾技術，由於其分為過濾和反衝洗兩個獨立的操作過程，當濾料層過濾通道被阻塞時，過濾過程不得不停止，進行反衝洗，因此工作效率受到限制。


【發明內容】

[0011]本發明要解決的技術問題是提供一種運行連續、趨於平推流態、死區面積小，集廢水中磷的去除與鳥糞石回收於一體，結構合理簡潔，加工方便，便於推廣應用的螺旋流除磷反應器。
[0012]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種螺旋流除磷反應器，其特徵在於:包括由下至上設置的待反衝洗區、氣提上升區、出水區、過濾區、進水區、反衝洗區、固液分離區；
[0013]待反衝洗區包括倒臺體，倒臺體下方中心設有放空管，倒臺體外側設有支腳；
[0014]氣提上升區包括氣提管，氣提管下端側面設有氣提進氣管；
[0015]出水區包括濾後水收集管，濾後水收集管同軸設於氣提管外部，濾後水收集管頂部設有出水管；
[0016]過濾區包括下柱體，下柱體底部與倒臺體連接，下柱體同軸設於濾後水收集管外部，下柱體與濾後水收集管之間設有濾料和螺旋導流板，濾料高度不高於濾料高位線；
[0017]進水區包括進水管，進水管與下柱體上端連接，加藥管連接進水管，加藥管與進水管連接處至下柱體之間的管路內設有管道混合器；
[0018]反衝洗區包括反衝洗空氣管，反衝洗空氣管與氣提管上端側面連接，高效脫膜管與氣提管頂部連接；
[0019]濾料高位線位於出水管之上、反衝洗空氣管之下、進水管之下；
[0020]固液分離區包括上柱體，上柱體與下柱體頂部連接，上柱體與下柱體連接處設有濾料回流管，上柱體內設有鋸齒形溢流堰，鋸齒形溢流堰位於高效脫膜管上方，上柱體上端側面連接反衝洗廢水排出管，反衝洗廢水排出管位於鋸齒形溢流堰上方。
[0021]優選地，所述氣提管底部設有喇叭口，且喇叭口底面與所述待反衝洗區的底面平行，兩底面間的距離為5?8(3111。
[0022]優選地，所述濾後水收集管底部設有喇叭口，且喇叭口底面與所述待反衝洗區的底面平行，兩底面間的距離為7?10(31110
[0023]優選地，所述氣提管與濾後水收集管的管徑比為1: 3?1: 6。
[0024]優選地，所述下柱體高徑比為3: 1?5: 1，所述上柱體高徑比為1: 1?3: 2。
[0025]優選地，所述濾料為均勾級配的粗砂濾料，濾料粒徑屯。為0.9?1.2臟，不均勾係數『? 1.4。
[0026]優選地，所述螺旋導流板高徑比為4: 1?6: 1。
[0027]優選地，所述高效脫膜管由三個臺體串聯組成，從下至上三個臺體的高度比為2:2:1。
[0028]優選地，所述高效脫膜管的上表面與鋸齒形溢流堰之間的距離為15?20^。
[0029]優選地，所述濾料回流管管徑大小為25?50臟。
[0030]本發明的開發集成了平推流理論、旋流理論和離心分離技術，在過濾區，採用的螺旋導流板，強化了濾料和廢水的平推流流態，減少了死區，提高了反應器效能；在反衝洗區，由於曝氣和水流的旋流作用，濾料顆粒相互碰撞、摩擦，並受到空氣氣泡上升時的衝刷作用，使粘附在濾料表面上的鳥糞石晶體得以剝離；在固液分離區，由於環流產生的離心力，把相對密度較大的濾料顆粒甩向外層並下沉，相對密度較輕的鳥糞石晶體則在旋至分離區中心部位隨水溢流帶走。同時，本發明的開發結合了直接過濾理論，本發明的進水不經沉澱或澄清處理直接進入濾料層，濾料同時發揮絮凝和過濾截留作用，鳥糞石晶體容易迀移到濾料層深部，有助於提高整個濾料層的含汙能力。
[0031]本發明與現有技術相比，具有以下有益效果:
[0032]1)廢水過濾與濾料反衝洗同時進行，保證了運行的連續性，提高了過濾效率；
[0033]2)氣提管與濾後水收集管底部喇叭口具有布水均勻、不易堵塞、易維護等綜合性會泛；
[0034]3)過濾區採用螺旋導流板，強化了平推流態，避免了短流，減少了死區；
[0035]4)過濾區採用螺旋導流板，有效調節了濾料在豎直方向上的作用力，使濾料均勻、平穩的進入待反衝洗區；
[0036]5)採用均質濾料，濾料採取循環形式，使反衝洗過後的潔淨濾料位於濾料層的最上部，充分發揮濾料的截留雜質能力，增強過濾效果；
[0037]6)濾料含汙量從上到下逐漸增加，含汙量最大的濾料最先到達待反衝洗區，最先得到反衝洗，提高了反衝洗效率；
[0038]7)待反衝洗濾料的提升採用氣提技術，具有結構簡單、易於控制、能耗較低等優勢；
[0039]8)高效脫膜管採用多臺體組合串聯結構，強化了旋流、撞擊流的形成，提高了對濾料的反衝洗效果；
[0040]9)固液分離區設置的反衝洗廢水排出管，可用來收集具有經濟價值的鳥糞石^\14？04 - 6^0)等溶液，便於後續處理利用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖1為本發明提供的螺旋流除磷反應器示意圖；
[0042]其中:
[0043]1-待反衝洗區；11-出水區；111-過濾區進水區…-固液分離區反衝洗區」11-氣提上升區；
[0044]1-支腳；2-下柱體；3-濾料；4-管道混合器；5-進水管；6-加藥管；7-濾料回流管；8-高效脫膜管；9-鋸齒形溢流堰；10-反衝洗廢水排出管；11-上柱體；12-反衝洗空氣管；13-濾料高位線；14-出水管；15-螺旋導流板；16-氣提管；17-濾後水收集管；18-氣提進氣管；19-倒臺體；20-放空管。

【具體實施方式】
[0045]為使本發明更明顯易懂，茲以一優選實施例，並配合附圖作詳細說明如下。
[0046]圖1為本發明提供的螺旋流除磷反應器示意圖，所述的螺旋流除磷反應器由下至上分別為待反衝洗區1、氣提上升區VI1、出水區I1、過濾區II1、進水區IV、反衝洗區V1、固液分離區乂。
[0047]待反衝洗區I包括倒臺體19，倒臺體19下方中心設有放空管20，外側設有支腳1。
[0048]氣提上升區VII包括氣提管16，氣提管16底部設有喇叭口，且喇叭口底面與待反衝洗區I的底面平行，兩底面間的距離為5?8挪。氣提管16下端側面設有氣提進氣管18。
[0049]出水區II包括濾後水收集管17，濾後水收集管17同軸設於氣提管16外部，氣提管16與濾後水收集管17的管徑比為1: 3?1: 6，濾後水收集管17底部也設有喇叭口，且喇叭口底面與待反衝洗區I的底面平行，兩底面間的距離為7?10^。濾後水收集管17頂部設有出水管14。
[0050]過濾區III包括下柱體2，下柱體2底部與倒臺體19連接，下柱體2同軸設於濾後水收集管17外部，下柱體2與濾後水收集管17之間設有濾料3和螺旋導流板15，螺旋導流板15高徑比為4: 1?6: 1。濾料3高度不應高於濾料高位線13。下柱體2高徑比為3: 1?5: 1。濾料3為均勾級配的粗砂濾料，濾料粒徑為0.9?1.2111111，不均勾係數
1-40
[0051]進水區IV包括進水管5、加藥管6、管道混合器4，進水管5與下柱體2上端連接，加藥管6連接進水管5，加藥管6與進水管5連接處至下柱體2之間的管路內設有管道混合器4。
[0052]反衝洗區VI包括反衝洗空氣管12、高效脫膜管8，反衝洗空氣管12與氣提管16上端側面連接，高效脫膜管8與氣提管16頂部連接。高效脫膜管8由三個臺體串聯組成，從下至上三個臺體的高度比為2: 2: 1。
[0053]濾料高位線13位於出水管14之上、反衝洗空氣管12之下、進水管5之下。
[0054]固液分離區V包括上柱體11，上柱體11與下柱體2頂部連接，上柱體11與下柱體2連接處設有濾料回流管7，上柱體11內設有鋸齒形溢流堰9，鋸齒形溢流堰9位於高效脫膜管8上方，高效脫膜管8的上表面與鋸齒形溢流堰9之間的距離為15?20^。上柱體11上端側面連接反衝洗廢水排出管10，反衝洗廢水排出管10位於鋸齒形溢流堰9上方。上柱體11高徑比為1: 1?3: 2，濾料回流管7管徑大小為25?50臟。
[0055]本發明提供的螺旋流除磷反應器運行方式如下:
[0056]含磷廢水在進水區IV中，經進水管5與經加藥管6進入的鎂鹽在管道混合器4混合反應，生成鳥糞石晶體- 6^0)後，進入過濾區III，在螺旋導流板15的導流作用下，以平推流的流態通過濾料3進行過濾處理，濾後水在出水區II中，通過濾後水收集管17收集，最後由出水管14引導流出；截留了鳥糞石晶體的濾料在螺旋導流板15的引導下，由於重力作用，進入待反衝洗區I，然後在氣體上升區VII中，經氣提管16的氣提作用，進入反衝洗區VI ；粘附有鳥糞石晶體的濾料在高效脫膜管8形成的旋流、撞擊流和氣水聯合反衝洗的作用下，鳥糞石晶體被洗脫下來，反衝洗後的乾淨濾料與含鳥糞石的溶液進入固液分離區V ；在沉澱分離V中，由於環流產生的離心力，把相對密度較大的濾料顆粒甩向外層並下沉，通過濾料回流管7，返回到過濾區III，相對密度較輕的含鳥糞石晶體的反衝洗廢水則在旋至分離區中心部位至鋸齒形溢流堰9溢流，通過反衝洗廢水排出管10排出。
[0057]本發明的開發集成了平推流理論、旋流理論和離心分離技術，在過濾區，採用的螺旋導流板，強化了濾料和廢水的平推流流態，減少了死區，提高了反應器效能；在反衝洗區，由於曝氣和水流的旋流作用，濾料顆粒相互碰撞、摩擦，並受到空氣氣泡上升時的衝刷作用，使粘附在濾料表面上的鳥糞石晶體得以剝離；在固液分離區，由於環流產生的離心力，把相對密度較大的濾料顆粒甩向外層並下沉，相對密度較輕的鳥糞石晶體則在旋至分離區中心部位隨水溢流帶走。同時，本發明的開發結合了直接過濾理論，本發明的進水不經沉澱或澄清處理直接進入濾料層，濾料同時發揮絮凝和過濾截留作用，鳥糞石晶體容易迀移到濾料層深部，有助於提高整個濾料層的含汙能力。
[0058]過濾區利用螺旋導流板對廢水和濾料進行引導，使整個過濾器呈現平推流流態，減少死區，既充分發揮了濾料的截留雜質能力，又防止了濾料的堵塞。
[0059]高效脫膜管採用多臺體組合串聯的結構，強化了旋流、撞擊流的形成，增強了濾料間的碰撞、摩擦，提高了反衝洗效果。
[0060]固液分離區利用環流產生的離心力和濾料與鳥糞石溶液間的密度差，實現相對密度大的濾料被甩向外層並下沉、回流過濾區，相對密度輕的鳥糞石溶液旋至中心溢流堰，通過反衝洗廢水排出管排出，具有分離效果好，結構簡單等優點。
[0061]本發明一種螺旋流除磷反應器，採用連續運行方式，避免了反衝洗時段過濾必須停止的影響，提高了耐水力衝擊能力和處理效率。
【權利要求】
1.一種螺旋流除磷反應器，其特徵在於:包括由下至上設置的待反衝洗區(I)、氣提上升區(VII)、出水區(II)、過濾區(III)、進水區(IV)、反衝洗區(VI)、固液分離區(V); 待反衝洗區(I)包括倒臺體(19)，倒臺體(19)下方中心設有放空管(20)，倒臺體(19)外側設有支腳(I); 氣提上升區(VII)包括氣提管(16)，氣提管(16)下端側面設有氣提進氣管(18); 出水區(II)包括濾後水收集管(17)，濾後水收集管(17)同軸設於氣提管(16)外部，濾後水收集管(17)頂部設有出水管(14); 過濾區(III)包括下柱體(2)，下柱體⑵底部與倒臺體(19)連接，下柱體⑵同軸設於濾後水收集管(17)外部，下柱體(2)與濾後水收集管(17)之間設有濾料(3)和螺旋導流板(15)，濾料(3)高度不高於濾料高位線(13)； 進水區(IV)包括進水管(5)，進水管(5)與下柱體(2)上端連接，加藥管(6)連接進水管(5)，加藥管(6)與進水管(5)連接處至下柱體(2)之間的管路內設有管道混合器(4); 反衝洗區(VI)包括反衝洗空氣管(12)，反衝洗空氣管(12)與氣提管(16)上端側面連接，高效脫膜管(8)與氣提管(16)頂部連接； 濾料高位線(13)位於出水管(14)之上、反衝洗空氣管(12)之下、進水管(5)之下； 固液分離區(V)包括上柱體(11)，上柱體(11)與下柱體(2)頂部連接，上柱體(11)與下柱體(2)連接處設有濾料回流管(7)，上柱體(11)內設有鋸齒形溢流堰(9)，鋸齒形溢流堰(9)位於高效脫膜管(8)上方，上柱體(11)上端側面連接反衝洗廢水排出管(10)，反衝洗廢水排出管(10)位於鋸齒形溢流堰(9)上方。
2.如權利要求1所述的一種螺旋流除磷反應器，其特徵在於:所述氣提管(16)底部設有喇叭口，且喇叭口底面與所述待反衝洗區(I)的底面平行，兩底面間的距離為5?8cm。
3.如權利要求1所述的一種螺旋流除磷反應器，其特徵在於:所述濾後水收集管(17)底部設有喇叭口，且喇叭口底面與所述待反衝洗區(I)的底面平行，兩底面間的距離為7?1cm0
4.如權利要求1所述的一種螺旋流除磷反應器，其特徵在於:所述氣提管(16)與濾後水收集管(17)的管徑比為1: 3?1: 6。
5.如權利要求1所述的一種螺旋流除磷反應器，其特徵在於:所述下柱體(2)高徑比為3: I?5: I，所述上柱體(11)高徑比為1:1?3: 2。
6.如權利要求1所述的一種螺旋流除磷反應器，其特徵在於:所述濾料(3)為均勻級配的粗砂濾料，濾料粒徑d1(l為0.9?1.2mm，不均勾係數K 80< 1.4。
7.如權利要求1所述的一種螺旋流除磷反應器，其特徵在於:所述螺旋導流板(15)高徑比為4:1?6:1。
8.如權利要求1所述的一種螺旋流除磷反應器，其特徵在於:所述高效脫膜管(8)由三個臺體串聯組成，從下至上三個臺體的高度比為2: 2:1。
9.如權利要求1所述的一種螺旋流除磷反應器，其特徵在於:所述高效脫膜管(8)的上表面與鋸齒形溢流堰(9)之間的距離為15?20cm。
10.如權利要求1所述的一種螺旋流除磷反應器，其特徵在於:所述濾料回流管(7)管徑大小為25?50mm。
【文檔編號】C02F9/04GK104478121SQ201410640420
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月13日 優先權日:2014年11月13日
【發明者】陳小光, 張劍, 柳建設, 彭立春, 李崗, 胡濤, 徐正啟, 戴若彬, 向心怡, 張愷 申請人:東華大學