一種螺旋流除磷反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種螺旋流除磷反應(yīng)器，包括由下至上設(shè)置的待反沖洗區(qū)、氣提上升區(qū)、出水區(qū)、過濾區(qū)、進(jìn)水區(qū)、反沖洗區(qū)、固液分離區(qū)；待反沖洗區(qū)包括倒臺體，倒臺體下方設(shè)有放空管；氣提上升區(qū)包括氣提管，氣提管下端設(shè)有氣提進(jìn)氣管；出水區(qū)包括濾后水收集管，濾后水收集管同軸設(shè)于氣提管外部；過濾區(qū)包括下柱體，下柱體同軸設(shè)于濾后水收集管外部；進(jìn)水區(qū)包括進(jìn)水管，進(jìn)水管與下柱體上端連接；反沖洗區(qū)包括反沖洗空氣管，反沖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(qū)包括上柱體，上柱體與下柱體頂部連接。本發(fā)明運(yùn)行連續(xù)、趨于平推流態(tài)、死區(qū)面積小、過濾與反沖洗效率高，結(jié)構(gòu)合理簡潔，加工方便，便于推廣應(yīng)用。
【專利說明】 一種螺旋流除鱗反應(yīng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬廢水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種螺旋流除磷反應(yīng)器。

【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境污染和資源短缺是當(dāng)今世界面臨的兩大難題。化工廠、養(yǎng)殖場、洗衣房等都會(huì)產(chǎn)生大量的含磷廢水，如果不加處理直接排放，會(huì)使水體富營養(yǎng)化，造成水體污染，繼而引發(fā)嚴(yán)重的生態(tài)問題，如水體富營養(yǎng)化等。而另一方面，磷又是作物生長和化工產(chǎn)品的必要元素，不僅可以作為緩釋肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和花丼種植，甚至還可以制成清潔劑、化妝品。一般的生物除磷方法，受溶解氧、溫度、水力沖擊負(fù)荷、操作條件等的影響很大，除磷效果也不穩(wěn)定。
[0003]目前常用的化學(xué)除磷有鳥糞石結(jié)晶沉淀法和鈣法除磷等。鳥糞石結(jié)晶沉淀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(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成復(fù)鹽- 6^0)晶體沉淀，其化學(xué)反應(yīng)方程式為:
[0004]順4、？043—十6??！20 一 ％順4？〇4.6?。?0 (1)
[0005]通過結(jié)晶過濾將廢水中的順/、？043—去除，同時(shí)回收1挪！4？04 - 6??！20晶體，變廢為寶。該方法除磷高效、完全，產(chǎn)物1砂！！4？04 - 6！！20可作為復(fù)合肥料用于農(nóng)田或綠化，具有較高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)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(yīng)，生成羥基磷酸鈣沉淀，其化學(xué)反應(yīng)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(yīng)體系的邱值越高，磷的去除率越高。
[0009]上述常用化學(xué)除磷方法的共同點(diǎn)是利用鎂鹽或鈣鹽與磷酸根發(fā)生反應(yīng)形成磷酸鹽沉淀，均勻附著在顆粒上形成結(jié)晶體，從而達(dá)到除磷目的。
[0010]對于普通的結(jié)晶過濾技術(shù)，由于其分為過濾和反沖洗兩個(gè)獨(dú)立的操作過程，當(dāng)濾料層過濾通道被阻塞時(shí)，過濾過程不得不停止，進(jìn)行反沖洗，因此工作效率受到限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種運(yùn)行連續(xù)、趨于平推流態(tài)、死區(qū)面積小，集廢水中磷的去除與鳥糞石回收于一體，結(jié)構(gòu)合理簡潔，加工方便，便于推廣應(yīng)用的螺旋流除磷反應(yīng)器。
[0012]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種螺旋流除磷反應(yīng)器，其特征在于:包括由下至上設(shè)置的待反沖洗區(qū)、氣提上升區(qū)、出水區(qū)、過濾區(qū)、進(jìn)水區(qū)、反沖洗區(qū)、固液分離區(qū)；
[0013]待反沖洗區(qū)包括倒臺體，倒臺體下方中心設(shè)有放空管，倒臺體外側(cè)設(shè)有支腳；
[0014]氣提上升區(qū)包括氣提管，氣提管下端側(cè)面設(shè)有氣提進(jìn)氣管；
[0015]出水區(qū)包括濾后水收集管，濾后水收集管同軸設(shè)于氣提管外部，濾后水收集管頂部設(shè)有出水管；
[0016]過濾區(qū)包括下柱體，下柱體底部與倒臺體連接，下柱體同軸設(shè)于濾后水收集管外部，下柱體與濾后水收集管之間設(shè)有濾料和螺旋導(dǎo)流板，濾料高度不高于濾料高位線；
[0017]進(jìn)水區(qū)包括進(jìn)水管，進(jìn)水管與下柱體上端連接，加藥管連接進(jìn)水管，加藥管與進(jìn)水管連接處至下柱體之間的管路內(nèi)設(shè)有管道混合器；
[0018]反沖洗區(qū)包括反沖洗空氣管，反沖洗空氣管與氣提管上端側(cè)面連接，高效脫膜管與氣提管頂部連接；
[0019]濾料高位線位于出水管之上、反沖洗空氣管之下、進(jìn)水管之下；
[0020]固液分離區(qū)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(shè)有濾料回流管，上柱體內(nèi)設(shè)有鋸齒形溢流堰，鋸齒形溢流堰位于高效脫膜管上方，上柱體上端側(cè)面連接反沖洗廢水排出管，反沖洗廢水排出管位于鋸齒形溢流堰上方。
[0021]優(yōu)選地，所述氣提管底部設(shè)有喇叭口，且喇叭口底面與所述待反沖洗區(qū)的底面平行，兩底面間的距離為5?8(3111。
[0022]優(yōu)選地，所述濾后水收集管底部設(shè)有喇叭口，且喇叭口底面與所述待反沖洗區(qū)的底面平行，兩底面間的距離為7?10(31110
[0023]優(yōu)選地，所述氣提管與濾后水收集管的管徑比為1: 3?1: 6。
[0024]優(yōu)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(yōu)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，不均勾系數(shù)‘? 1.4。
[0026]優(yōu)選地，所述螺旋導(dǎo)流板高徑比為4: 1?6: 1。
[0027]優(yōu)選地，所述高效脫膜管由三個(gè)臺體串聯(lián)組成，從下至上三個(gè)臺體的高度比為2:2:1。
[0028]優(yōu)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(yōu)選地，所述濾料回流管管徑大小為25?50臟。
[0030]本發(fā)明的開發(fā)集成了平推流理論、旋流理論和離心分離技術(shù)，在過濾區(qū)，采用的螺旋導(dǎo)流板，強(qiáng)化了濾料和廢水的平推流流態(tài)，減少了死區(qū)，提高了反應(yīng)器效能；在反沖洗區(qū)，由于曝氣和水流的旋流作用，濾料顆粒相互碰撞、摩擦，并受到空氣氣泡上升時(shí)的沖刷作用，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(qū)，由于環(huán)流產(chǎn)生的離心力，把相對密度較大的濾料顆粒甩向外層并下沉，相對密度較輕的鳥糞石晶體則在旋至分離區(qū)中心部位隨水溢流帶走。同時(shí)，本發(fā)明的開發(fā)結(jié)合了直接過濾理論，本發(fā)明的進(jìn)水不經(jīng)沉淀或澄清處理直接進(jìn)入濾料層，濾料同時(shí)發(fā)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，有助于提高整個(gè)濾料層的含污能力。
[0031]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0032]1)廢水過濾與濾料反沖洗同時(shí)進(jìn)行，保證了運(yùn)行的連續(xù)性，提高了過濾效率；
[0033]2)氣提管與濾后水收集管底部喇叭口具有布水均勻、不易堵塞、易維護(hù)等綜合性會(huì)泛；
[0034]3)過濾區(qū)采用螺旋導(dǎo)流板，強(qiáng)化了平推流態(tài)，避免了短流，減少了死區(qū)；
[0035]4)過濾區(qū)采用螺旋導(dǎo)流板，有效調(diào)節(jié)了濾料在豎直方向上的作用力，使濾料均勻、平穩(wěn)的進(jìn)入待反沖洗區(qū)；
[0036]5)采用均質(zhì)濾料，濾料采取循環(huán)形式，使反沖洗過后的潔凈濾料位于濾料層的最上部，充分發(fā)揮濾料的截留雜質(zhì)能力，增強(qiáng)過濾效果；
[0037]6)濾料含污量從上到下逐漸增加，含污量最大的濾料最先到達(dá)待反沖洗區(qū)，最先得到反沖洗，提高了反沖洗效率；
[0038]7)待反沖洗濾料的提升采用氣提技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于控制、能耗較低等優(yōu)勢；
[0039]8)高效脫膜管采用多臺體組合串聯(lián)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化了旋流、撞擊流的形成，提高了對濾料的反沖洗效果；
[0040]9)固液分離區(qū)設(shè)置的反沖洗廢水排出管，可用來收集具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的鳥糞石^\14？04 - 6^0)等溶液，便于后續(xù)處理利用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖1為本發(fā)明提供的螺旋流除磷反應(yīng)器示意圖；
[0042]其中:
[0043]1-待反沖洗區(qū)；11-出水區(qū)；111-過濾區(qū)進(jìn)水區(qū)…-固液分離區(qū)反沖洗區(qū)”11-氣提上升區(qū)；
[0044]1-支腳；2-下柱體；3-濾料；4-管道混合器；5-進(jìn)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-反沖洗廢水排出管；11-上柱體；12-反沖洗空氣管；13-濾料高位線；14-出水管；15-螺旋導(dǎo)流板；16-氣提管；17-濾后水收集管；18-氣提進(jìn)氣管；19-倒臺體；20-放空管。

【具體實(shí)施方式】
[0045]為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以一優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0046]圖1為本發(fā)明提供的螺旋流除磷反應(yīng)器示意圖，所述的螺旋流除磷反應(yīng)器由下至上分別為待反沖洗區(qū)1、氣提上升區(qū)VI1、出水區(qū)I1、過濾區(qū)II1、進(jìn)水區(qū)IV、反沖洗區(qū)V1、固液分離區(qū)乂。
[0047]待反沖洗區(qū)I包括倒臺體19，倒臺體19下方中心設(shè)有放空管20，外側(cè)設(shè)有支腳1。
[0048]氣提上升區(qū)VII包括氣提管16，氣提管16底部設(shè)有喇叭口，且喇叭口底面與待反沖洗區(qū)I的底面平行，兩底面間的距離為5?8挪。氣提管16下端側(cè)面設(shè)有氣提進(jìn)氣管18。
[0049]出水區(qū)II包括濾后水收集管17，濾后水收集管17同軸設(shè)于氣提管16外部，氣提管16與濾后水收集管17的管徑比為1: 3?1: 6，濾后水收集管17底部也設(shè)有喇叭口，且喇叭口底面與待反沖洗區(qū)I的底面平行，兩底面間的距離為7?10^。濾后水收集管17頂部設(shè)有出水管14。
[0050]過濾區(qū)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(shè)于濾后水收集管17外部，下柱體2與濾后水收集管17之間設(shè)有濾料3和螺旋導(dǎo)流板15，螺旋導(dǎo)流板15高徑比為4: 1?6: 1。濾料3高度不應(yīng)高于濾料高位線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，不均勾系數(shù)
1-40
[0051]進(jìn)水區(qū)IV包括進(jìn)水管5、加藥管6、管道混合器4，進(jìn)水管5與下柱體2上端連接，加藥管6連接進(jìn)水管5，加藥管6與進(jìn)水管5連接處至下柱體2之間的管路內(nèi)設(shè)有管道混合器4。
[0052]反沖洗區(qū)VI包括反沖洗空氣管12、高效脫膜管8，反沖洗空氣管12與氣提管16上端側(cè)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(gè)臺體串聯(lián)組成，從下至上三個(gè)臺體的高度比為2: 2: 1。
[0053]濾料高位線13位于出水管14之上、反沖洗空氣管12之下、進(jìn)水管5之下。
[0054]固液分離區(qū)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(shè)有濾料回流管7，上柱體11內(nèi)設(shè)有鋸齒形溢流堰9，鋸齒形溢流堰9位于高效脫膜管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(cè)面連接反沖洗廢水排出管10，反沖洗廢水排出管10位于鋸齒形溢流堰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(fā)明提供的螺旋流除磷反應(yīng)器運(yùn)行方式如下:
[0056]含磷廢水在進(jìn)水區(qū)IV中，經(jīng)進(jìn)水管5與經(jīng)加藥管6進(jìn)入的鎂鹽在管道混合器4混合反應(yīng)，生成鳥糞石晶體- 6^0)后，進(jìn)入過濾區(qū)III，在螺旋導(dǎo)流板15的導(dǎo)流作用下，以平推流的流態(tài)通過濾料3進(jìn)行過濾處理，濾后水在出水區(qū)II中，通過濾后水收集管17收集，最后由出水管14引導(dǎo)流出；截留了鳥糞石晶體的濾料在螺旋導(dǎo)流板15的引導(dǎo)下，由于重力作用，進(jìn)入待反沖洗區(qū)I，然后在氣體上升區(qū)VII中，經(jīng)氣提管16的氣提作用，進(jìn)入反沖洗區(qū)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(lián)合反沖洗的作用下，鳥糞石晶體被洗脫下來，反沖洗后的干凈濾料與含鳥糞石的溶液進(jìn)入固液分離區(qū)V ；在沉淀分離V中，由于環(huán)流產(chǎn)生的離心力，把相對密度較大的濾料顆粒甩向外層并下沉，通過濾料回流管7，返回到過濾區(qū)III，相對密度較輕的含鳥糞石晶體的反沖洗廢水則在旋至分離區(qū)中心部位至鋸齒形溢流堰9溢流，通過反沖洗廢水排出管10排出。
[0057]本發(fā)明的開發(fā)集成了平推流理論、旋流理論和離心分離技術(shù)，在過濾區(qū)，采用的螺旋導(dǎo)流板，強(qiáng)化了濾料和廢水的平推流流態(tài)，減少了死區(qū)，提高了反應(yīng)器效能；在反沖洗區(qū)，由于曝氣和水流的旋流作用，濾料顆粒相互碰撞、摩擦，并受到空氣氣泡上升時(shí)的沖刷作用，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(qū)，由于環(huán)流產(chǎn)生的離心力，把相對密度較大的濾料顆粒甩向外層并下沉，相對密度較輕的鳥糞石晶體則在旋至分離區(qū)中心部位隨水溢流帶走。同時(shí)，本發(fā)明的開發(fā)結(jié)合了直接過濾理論，本發(fā)明的進(jìn)水不經(jīng)沉淀或澄清處理直接進(jìn)入濾料層，濾料同時(shí)發(fā)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，有助于提高整個(gè)濾料層的含污能力。
[0058]過濾區(qū)利用螺旋導(dǎo)流板對廢水和濾料進(jìn)行引導(dǎo)，使整個(gè)過濾器呈現(xiàn)平推流流態(tài)，減少死區(qū)，既充分發(fā)揮了濾料的截留雜質(zhì)能力，又防止了濾料的堵塞。
[0059]高效脫膜管采用多臺體組合串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化了旋流、撞擊流的形成，增強(qiáng)了濾料間的碰撞、摩擦，提高了反沖洗效果。
[0060]固液分離區(qū)利用環(huán)流產(chǎn)生的離心力和濾料與鳥糞石溶液間的密度差，實(shí)現(xiàn)相對密度大的濾料被甩向外層并下沉、回流過濾區(qū)，相對密度輕的鳥糞石溶液旋至中心溢流堰，通過反沖洗廢水排出管排出，具有分離效果好，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。
[0061]本發(fā)明一種螺旋流除磷反應(yīng)器，采用連續(xù)運(yùn)行方式，避免了反沖洗時(shí)段過濾必須停止的影響，提高了耐水力沖擊能力和處理效率。
【權(quán)利要求】
1.一種螺旋流除磷反應(yīng)器，其特征在于:包括由下至上設(shè)置的待反沖洗區(qū)(I)、氣提上升區(qū)(VII)、出水區(qū)(II)、過濾區(qū)(III)、進(jìn)水區(qū)(IV)、反沖洗區(qū)(VI)、固液分離區(qū)(V); 待反沖洗區(qū)(I)包括倒臺體(19)，倒臺體(19)下方中心設(shè)有放空管(20)，倒臺體(19)外側(cè)設(shè)有支腳(I); 氣提上升區(qū)(VII)包括氣提管(16)，氣提管(16)下端側(cè)面設(shè)有氣提進(jìn)氣管(18); 出水區(qū)(II)包括濾后水收集管(17)，濾后水收集管(17)同軸設(shè)于氣提管(16)外部，濾后水收集管(17)頂部設(shè)有出水管(14); 過濾區(qū)(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(shè)于濾后水收集管(17)外部，下柱體(2)與濾后水收集管(17)之間設(shè)有濾料(3)和螺旋導(dǎo)流板(15)，濾料(3)高度不高于濾料高位線(13)； 進(jìn)水區(qū)(IV)包括進(jìn)水管(5)，進(jìn)水管(5)與下柱體(2)上端連接，加藥管(6)連接進(jìn)水管(5)，加藥管(6)與進(jìn)水管(5)連接處至下柱體(2)之間的管路內(nèi)設(shè)有管道混合器(4); 反沖洗區(qū)(VI)包括反沖洗空氣管(12)，反沖洗空氣管(12)與氣提管(16)上端側(cè)面連接，高效脫膜管(8)與氣提管(16)頂部連接； 濾料高位線(13)位于出水管(14)之上、反沖洗空氣管(12)之下、進(jìn)水管(5)之下； 固液分離區(qū)(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(shè)有濾料回流管(7)，上柱體(11)內(nèi)設(shè)有鋸齒形溢流堰(9)，鋸齒形溢流堰(9)位于高效脫膜管(8)上方，上柱體(11)上端側(cè)面連接反沖洗廢水排出管(10)，反沖洗廢水排出管(10)位于鋸齒形溢流堰(9)上方。
2.如權(quán)利要求1所述的一種螺旋流除磷反應(yīng)器，其特征在于:所述氣提管(16)底部設(shè)有喇叭口，且喇叭口底面與所述待反沖洗區(qū)(I)的底面平行，兩底面間的距離為5?8cm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種螺旋流除磷反應(yīng)器，其特征在于:所述濾后水收集管(17)底部設(shè)有喇叭口，且喇叭口底面與所述待反沖洗區(qū)(I)的底面平行，兩底面間的距離為7?1cm0
4.如權(quán)利要求1所述的一種螺旋流除磷反應(yīng)器，其特征在于:所述氣提管(16)與濾后水收集管(17)的管徑比為1: 3?1: 6。
5.如權(quán)利要求1所述的一種螺旋流除磷反應(yīng)器，其特征在于: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(quán)利要求1所述的一種螺旋流除磷反應(yīng)器，其特征在于: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，不均勾系數(shù)K 80< 1.4。
7.如權(quán)利要求1所述的一種螺旋流除磷反應(yīng)器，其特征在于:所述螺旋導(dǎo)流板(15)高徑比為4:1?6:1。
8.如權(quán)利要求1所述的一種螺旋流除磷反應(yīng)器，其特征在于:所述高效脫膜管(8)由三個(gè)臺體串聯(lián)組成，從下至上三個(gè)臺體的高度比為2: 2:1。
9.如權(quán)利要求1所述的一種螺旋流除磷反應(yīng)器，其特征在于: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(quán)利要求1所述的一種螺旋流除磷反應(yīng)器，其特征在于: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(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】陳小光, 張劍, 柳建設(shè), 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(xué)