公布日：2023.11.21
申請(qǐng)日：2023.08.04
分類號(hào)：C02F1/52(2023.01)I;C02F1/62(2023.01)I;C02F5/02(2023.01)I;C02F101/20(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及誘導(dǎo)結(jié)晶造粒流化床設(shè)備以及廢水處理方法，流化床設(shè)備包括：筒體，被構(gòu)造成直筒形狀；收流混合罩，設(shè)置在所述筒體的底部；進(jìn)水管，連接到所述筒體的底部，所述進(jìn)水管的出水端延伸到所述收流混合罩內(nèi)側(cè)；藥劑投加管、晶種投加管，連接到所述筒體，所述藥劑投加管、晶種投加管的出口延伸到所述收流混合罩的內(nèi)側(cè)。本發(fā)明采用誘導(dǎo)結(jié)晶造粒技術(shù)，與傳統(tǒng)工藝相比，水力負(fù)荷高，沉淀速率能提高2-5倍；本發(fā)明采用兩段式混合系統(tǒng)，混合效果好，設(shè)備無需投加助凝劑和絮凝劑，根據(jù)誘導(dǎo)結(jié)晶原理，促成過飽和溶液所使用的化學(xué)藥劑的使用量會(huì)比傳統(tǒng)方法少很多，本設(shè)備因?yàn)轶w積小，比傳統(tǒng)工藝更加節(jié)省投資成本。
權(quán)利要求書
1.一種誘導(dǎo)結(jié)晶造粒流化床設(shè)備，其特征在于，包括：筒體(22)，被構(gòu)造成直筒形狀；收流混合罩(5)，設(shè)置在所述筒體(22)的底部；進(jìn)水管(24)，連接到所述筒體(22)的底部，所述進(jìn)水管(24)的出水端(17)延伸到所述收流混合罩(5)內(nèi)側(cè)；藥劑投加管(11)、晶種投加管(10)，連接到所述筒體(22)，所述藥劑投加管(11)、晶種投加管(10)的出口延伸到所述收流混合罩(5)的內(nèi)側(cè)，并處于進(jìn)水管(24)出水端(17)的延伸處；結(jié)晶排料管(19)，連接到所述筒體(22)的底部，所述結(jié)晶排料管(19)上設(shè)有控制所述結(jié)晶排料管(19)通斷的閥門(25)；導(dǎo)流筒(6)，設(shè)置在所述收流混合罩(5)的上方，被構(gòu)造成直筒型；攪拌電機(jī)(9)，連接到所述筒體(22)的頂部，所述攪拌電機(jī)(9)的輸出端連接有反射助沉攪拌器(8)和推進(jìn)式攪拌器(7)，所述推進(jìn)式攪拌器(7)處于導(dǎo)流筒(6)中，所述射助沉攪拌器(8)處于所述導(dǎo)流筒(6)的上方；溢流出水堰(21)，處于所述筒體(22)內(nèi)的頂部；排水管(20)，連接到所述筒體(22)，并對(duì)應(yīng)于所述溢流出水堰(21)的高度；其中，所述收流混合罩(5)被構(gòu)造成下部寬上部窄的結(jié)構(gòu)；所述射助沉攪拌器(8)設(shè)有錐形的第一斜面(12)；所述導(dǎo)流筒(6)與所述筒體(22)之間形成第一環(huán)形通道，所述收流混合罩(5)與所述導(dǎo)流筒(6)之間形成第二環(huán)形通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)結(jié)晶造粒流化床設(shè)備，其特征在于，所述推進(jìn)式攪拌器(7)設(shè)置在所述導(dǎo)流筒(6)的底部，所述收流混合罩(5)的輸出端作為所述導(dǎo)流筒(6)的第一輸入通道，所述第二環(huán)形通道作為所述導(dǎo)流筒(6)的第二輸入通道，在所述導(dǎo)流筒(6)內(nèi)形成混合區(qū)域(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)結(jié)晶造粒流化床設(shè)備，其特征在于，所述導(dǎo)流筒(6)的輸出端在其軸線上的投影處于第一斜面(12)的輪廓范圍以內(nèi)，所述第一斜面(12)的下方、導(dǎo)流筒(6)的外側(cè)至所述第一環(huán)形通道的區(qū)域形成晶核重復(fù)反應(yīng)區(qū)域(2)，其中，所述第一環(huán)形通道和所述收流混合罩(5)的入口形成晶核回用區(qū)(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)結(jié)晶造粒流化床設(shè)備，其特征在于，所述第一斜面(12)在徑向平面內(nèi)的夾角范圍α＝120-146°,所述反射助沉攪拌器(8)的上端面設(shè)有第二斜面(13)，所述第二斜面(13)在徑向平面內(nèi)的夾角范圍α’＝120-146°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的誘導(dǎo)結(jié)晶造粒流化床設(shè)備，其特征在于，所述第二斜面(13)上設(shè)有攪拌柵條(14)，所述攪拌柵條(14)用于對(duì)第二斜面(13)上方的水體形成攪拌，在所述第二斜面(13)上方至溢流出水堰(21)之間的區(qū)域形成澄清區(qū)域(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的誘導(dǎo)結(jié)晶造粒流化床設(shè)備，其特征在于，所述反射助沉攪拌器(8)的直徑是導(dǎo)流筒(6)直徑的1.2-1.35倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)結(jié)晶造粒流化床設(shè)備，其特征在于，所述筒體(22)的底部被構(gòu)造成弧形，所述結(jié)晶排料管(19)處于弧形底面的最低點(diǎn)，所述弧形底面還設(shè)有壓力檢測(cè)以及取樣裝置(18)，用于檢測(cè)所述弧形底面的壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的誘導(dǎo)結(jié)晶造粒流化床設(shè)備，其特征在于，所述藥劑投加管(11)的出料口處于所述晶種投加管(10)的出料口的下方，所述藥劑投加管(11)的出料口、晶種投加管(10)的出料口以及進(jìn)水管(24)的出料口與導(dǎo)流筒(6)的軸線重合。
9.一種廢水處理方法，使用根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任意一項(xiàng)所述的誘導(dǎo)結(jié)晶造粒流化床設(shè)備，其特征在于，包括以下步驟：步驟1、通過進(jìn)水管(24)向收流混合罩(5)的內(nèi)側(cè)注入廢水，同時(shí)向收流混合罩(5)內(nèi)加入預(yù)定量的藥劑以及晶種，啟動(dòng)攪拌電機(jī)(9)，在導(dǎo)流筒(6)對(duì)注入的廢水形成攪拌，晶種生長(zhǎng)直至形成大顆粒結(jié)晶；步驟2、當(dāng)排水管(20)中溢出廢水后，持續(xù)的對(duì)筒體(22)的底部進(jìn)行壓力檢測(cè)，定義廢水溢出時(shí)刻的壓力為P1，當(dāng)前時(shí)刻的壓力為P2，在廢水持續(xù)注入筒體(22)內(nèi)后，產(chǎn)生的大顆粒結(jié)晶增多，P2增加；步驟3、當(dāng)P2停止增加時(shí)，打開結(jié)晶排料管(19)，排出筒體(22)底部的大顆粒結(jié)晶；步驟4、重新向筒體(22)內(nèi)加入預(yù)定量的藥劑以及晶種；步驟5、重復(fù)步驟3-4，直至廢水停止向筒體(22)內(nèi)注入。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中流化床存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的第一方面提出誘導(dǎo)結(jié)晶造粒流化床設(shè)備，包括：
筒體，被構(gòu)造成直筒形狀；
收流混合罩，設(shè)置在所述筒體的底部；
進(jìn)水管，連接到所述筒體的底部，所述進(jìn)水管的出水端延伸到所述收流混合罩內(nèi)側(cè)；
藥劑投加管、晶種投加管，連接到所述筒體，所述藥劑投加管、晶種投加管的出口延伸到所述收流混合罩的內(nèi)側(cè)，并處于進(jìn)水管出水端的延伸處；
結(jié)晶排料管，連接到所述筒體的底部，所述結(jié)晶排料管上設(shè)有控制所述結(jié)晶排料管通斷的閥門；
導(dǎo)流筒，設(shè)置在所述收流混合罩的上方，被構(gòu)造成直筒型；
攪拌電機(jī)，連接到所述筒體的頂部，所述攪拌電機(jī)的輸出端連接有反射助沉攪拌器和推進(jìn)式攪拌器，所述推進(jìn)式攪拌器處于導(dǎo)流筒中，所述射助沉攪拌器處于所述導(dǎo)流筒的上方；
溢流出水堰，處于所述筒體內(nèi)的頂部；
排水管，連接到所述筒體，并對(duì)應(yīng)于所述溢流出水堰的高度；
其中，所述收流混合罩被構(gòu)造成下部寬上部窄的結(jié)構(gòu)；
所述射助沉攪拌器設(shè)有錐形的第一斜面；
所述導(dǎo)流筒與所述筒體之間形成第一環(huán)形通道，所述收流混合罩與所述導(dǎo)流筒之間形成第二環(huán)形通道。
優(yōu)選的，所述推進(jìn)式攪拌器設(shè)置在所述導(dǎo)流筒的底部，所述收流混合罩的輸出端作為所述導(dǎo)流筒的第一輸入通道，所述第二環(huán)形通道作為所述導(dǎo)流筒的第二輸入通道，在所述導(dǎo)流筒內(nèi)形成混合區(qū)域。
優(yōu)選的，所述導(dǎo)流筒的輸出端在其軸線上的投影處于第一斜面的輪廓范圍以內(nèi)，所述第一斜面的下方、導(dǎo)流筒的外側(cè)至所述第一環(huán)形通道的區(qū)域形成晶核重復(fù)反應(yīng)區(qū)域，其中，所述第一環(huán)形通道和所述收流混合罩的入口形成晶核回用區(qū)。
優(yōu)選的，所述第一斜面在徑向平面內(nèi)的夾角范圍α＝120-146°,所述反射助沉攪拌器的上端面設(shè)有第二斜面，所述第二斜面在徑向平面內(nèi)的夾角范圍α’＝120-146°。
優(yōu)選的，所述第二斜面上設(shè)有攪拌柵條，所述攪拌柵條用于對(duì)第二斜面上方的水體形成攪拌，在所述第二斜面上方至溢流出水堰之間的區(qū)域形成澄清區(qū)域。
優(yōu)選的，所述反射助沉攪拌器的直徑是導(dǎo)流筒直徑的1.2-1.35倍。
優(yōu)選的，所述筒體的底部被構(gòu)造成弧形，所述結(jié)晶排料管處于弧形底面的最低點(diǎn)，所述弧形底面還設(shè)有壓力檢測(cè)以及取樣裝置，用于檢測(cè)所述弧形底面的壓力。
優(yōu)選的，所述藥劑投加管的出料口處于所述晶種投加管的出料口的下方，所述藥劑投加管的出料口、晶種投加管的出料口以及進(jìn)水管的出料口與導(dǎo)流筒的軸線重合。
本發(fā)明第二方面提出一種技術(shù)方案，一種廢水處理方法，上述的誘導(dǎo)結(jié)晶造粒流化床設(shè)備，包括以下步驟：
步驟1、通過進(jìn)水管向收流混合罩的內(nèi)側(cè)注入廢水，同時(shí)向收流混合罩內(nèi)加入預(yù)定量的藥劑以及晶種，啟動(dòng)攪拌電機(jī)，在導(dǎo)流筒對(duì)注入的廢水形成攪拌，晶種生長(zhǎng)直至形成大顆粒結(jié)晶；
步驟2、當(dāng)排水管中溢出廢水后，持續(xù)的對(duì)筒體的底部進(jìn)行壓力檢測(cè)，定義廢水溢出時(shí)刻的壓力為P1，當(dāng)前時(shí)刻的壓力為P2，在廢水持續(xù)注入筒體內(nèi)后，產(chǎn)生的大顆粒結(jié)晶增多，P2增加；
步驟3、當(dāng)P2停止增加時(shí)，打開結(jié)晶排料管，排出筒體底部的大顆粒結(jié)晶；
步驟4、重新向筒體內(nèi)加入預(yù)定量的藥劑以及晶種；
步驟5、重復(fù)步驟3-4，直至廢水停止向筒體內(nèi)注入。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
1.效果好：本發(fā)明采用誘導(dǎo)結(jié)晶造粒技術(shù)，在設(shè)備內(nèi)部設(shè)置混合反應(yīng)系統(tǒng)和晶體重復(fù)利用反應(yīng)區(qū)，應(yīng)用0.04mm-0.6mm的硅砂或自然礦物顆粒作為誘導(dǎo)結(jié)晶晶種，促使廢水中的多價(jià)金屬離子、重金屬離子等物質(zhì)以不溶性鹽或氫氧化物沉淀等形式，在晶種表面結(jié)晶析出，成品的結(jié)晶顆粒，可以達(dá)到2～3mm左右，誘導(dǎo)結(jié)晶造粒技術(shù)，提高了去除效率的同時(shí)，保證了良好的結(jié)晶造粒效果，成品結(jié)晶顆粒含水率低，可以直接回用。
2.負(fù)荷高：本發(fā)明設(shè)備通過誘導(dǎo)結(jié)晶造粒技術(shù)，與一般的藥劑軟化法有所不同，較高的流速能夠給結(jié)晶顆粒帶來產(chǎn)生較高的動(dòng)能，高流速的設(shè)計(jì)和混合反應(yīng)系統(tǒng)中反射盤設(shè)置，加速了結(jié)晶顆粒的碰撞，因此，多價(jià)金屬離子以及重金屬氫氧化物沉淀等極易附著在晶核上，形成晶體析出，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.占地小：本發(fā)明采用誘導(dǎo)結(jié)晶造粒技術(shù)，與傳統(tǒng)工藝相比，水力負(fù)荷高，沉淀速率能提高2-5倍，設(shè)備本身集成化程度高，體積小，占地面積也小，因此設(shè)備安裝使用條件更加靈活多變，適應(yīng)性更強(qiáng)。
4.投資�。罕景l(fā)明采用兩段式混合系統(tǒng)，混合效果好，設(shè)備無需投加助凝劑和絮凝劑，根據(jù)誘導(dǎo)結(jié)晶原理，促成過飽和溶液所使用的化學(xué)藥劑的使用量會(huì)比傳統(tǒng)方法少很多，本設(shè)備因?yàn)轶w積小，加工方便，比傳統(tǒng)工藝更加節(jié)省投資成本。
5.零排放：本發(fā)明中，結(jié)晶濃縮沉淀區(qū)的大體積結(jié)晶顆粒，通過結(jié)晶外排管道排出系統(tǒng)，經(jīng)過分離可得到純度極高的結(jié)晶顆粒，結(jié)晶顆粒可以回用做工業(yè)原料實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的零排放，有一些重金屬離子或者有機(jī)化合物鹽，可以探索重金屬回收，以及有機(jī)磷鹽的回用等。傳統(tǒng)工藝對(duì)于沉淀廢物的處置方面，成本也比較高，本發(fā)明在這方面有較大優(yōu)勢(shì)。
（發(fā)明人：胡卜元;高桂新;繆強(qiáng)強(qiáng);鄭建偉;董凱）
