公布日：2023.11.21
申請日：2023.08.04
分類號：C02F1/52(2023.01)I;C02F1/62(2023.01)I;C02F5/02(2023.01)I;C02F101/20(2006.01)N
摘要
本發明涉及水處理技術領域，具體而言涉及誘導結晶造粒流化床設備以及廢水處理方法，流化床設備包括：筒體，被構造成直筒形狀；收流混合罩，設置在所述筒體的底部；進水管，連接到所述筒體的底部，所述進水管的出水端延伸到所述收流混合罩內側；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側。本發明采用誘導結晶造粒技術，與傳統工藝相比，水力負荷高，沉淀速率能提高2-5倍；本發明采用兩段式混合系統，混合效果好，設備無需投加助凝劑和絮凝劑，根據誘導結晶原理，促成過飽和溶液所使用的化學藥劑的使用量會比傳統方法少很多，本設備因為體積小，比傳統工藝更加節省投資成本。
權利要求書
1.一種誘導結晶造粒流化床設備，其特征在于，包括：筒體(22)，被構造成直筒形狀；收流混合罩(5)，設置在所述筒體(22)的底部；進水管(24)，連接到所述筒體(22)的底部，所述進水管(24)的出水端(17)延伸到所述收流混合罩(5)內側；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)的內側，并處于進水管(24)出水端(17)的延伸處；結晶排料管(19)，連接到所述筒體(22)的底部，所述結晶排料管(19)上設有控制所述結晶排料管(19)通斷的閥門(25)；導流筒(6)，設置在所述收流混合罩(5)的上方，被構造成直筒型；攪拌電機(9)，連接到所述筒體(22)的頂部，所述攪拌電機(9)的輸出端連接有反射助沉攪拌器(8)和推進式攪拌器(7)，所述推進式攪拌器(7)處于導流筒(6)中，所述射助沉攪拌器(8)處于所述導流筒(6)的上方；溢流出水堰(21)，處于所述筒體(22)內的頂部；排水管(20)，連接到所述筒體(22)，并對應于所述溢流出水堰(21)的高度；其中，所述收流混合罩(5)被構造成下部寬上部窄的結構；所述射助沉攪拌器(8)設有錐形的第一斜面(12)；所述導流筒(6)與所述筒體(22)之間形成第一環形通道，所述收流混合罩(5)與所述導流筒(6)之間形成第二環形通道。
2.根據權利要求1所述的誘導結晶造粒流化床設備，其特征在于，所述推進式攪拌器(7)設置在所述導流筒(6)的底部，所述收流混合罩(5)的輸出端作為所述導流筒(6)的第一輸入通道，所述第二環形通道作為所述導流筒(6)的第二輸入通道，在所述導流筒(6)內形成混合區域(1)。
3.根據權利要求1所述的誘導結晶造粒流化床設備，其特征在于，所述導流筒(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，所述第一斜面(12)的下方、導流筒(6)的外側至所述第一環形通道的區域形成晶核重復反應區域(2)，其中，所述第一環形通道和所述收流混合罩(5)的入口形成晶核回用區(16)。
4.根據權利要求1所述的誘導結晶造粒流化床設備，其特征在于，所述第一斜面(12)在徑向平面內的夾角范圍α＝120-146°,所述反射助沉攪拌器(8)的上端面設有第二斜面(13)，所述第二斜面(13)在徑向平面內的夾角范圍α’＝120-146°。
5.根據權利要求4所述的誘導結晶造粒流化床設備，其特征在于，所述第二斜面(13)上設有攪拌柵條(14)，所述攪拌柵條(14)用于對第二斜面(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)之間的區域形成澄清區域(3)。
6.根據權利要求4所述的誘導結晶造粒流化床設備，其特征在于，所述反射助沉攪拌器(8)的直徑是導流筒(6)直徑的1.2-1.35倍。
7.根據權利要求1所述的誘導結晶造粒流化床設備，其特征在于，所述筒體(22)的底部被構造成弧形，所述結晶排料管(19)處于弧形底面的最低點，所述弧形底面還設有壓力檢測以及取樣裝置(18)，用于檢測所述弧形底面的壓力。
8.根據權利要求1所述的誘導結晶造粒流化床設備，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)的出料口以及進水管(24)的出料口與導流筒(6)的軸線重合。
9.一種廢水處理方法，使用根據權利要求1-8中的任意一項所述的誘導結晶造粒流化床設備，其特征在于，包括以下步驟：步驟1、通過進水管(24)向收流混合罩(5)的內側注入廢水，同時向收流混合罩(5)內加入預定量的藥劑以及晶種，啟動攪拌電機(9)，在導流筒(6)對注入的廢水形成攪拌，晶種生長直至形成大顆粒結晶；步驟2、當排水管(20)中溢出廢水后，持續的對筒體(22)的底部進行壓力檢測，定義廢水溢出時刻的壓力為P1，當前時刻的壓力為P2，在廢水持續注入筒體(22)內后，產生的大顆粒結晶增多，P2增加；步驟3、當P2停止增加時，打開結晶排料管(19)，排出筒體(22)底部的大顆粒結晶；步驟4、重新向筒體(22)內加入預定量的藥劑以及晶種；步驟5、重復步驟3-4，直至廢水停止向筒體(22)內注入。
發明內容
針對現有技術中流化床存在的技術問題，本發明的第一方面提出誘導結晶造粒流化床設備，包括：
筒體，被構造成直筒形狀；
收流混合罩，設置在所述筒體的底部；
進水管，連接到所述筒體的底部，所述進水管的出水端延伸到所述收流混合罩內側；
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側，并處于進水管出水端的延伸處；
結晶排料管，連接到所述筒體的底部，所述結晶排料管上設有控制所述結晶排料管通斷的閥門；
導流筒，設置在所述收流混合罩的上方，被構造成直筒型；
攪拌電機，連接到所述筒體的頂部，所述攪拌電機的輸出端連接有反射助沉攪拌器和推進式攪拌器，所述推進式攪拌器處于導流筒中，所述射助沉攪拌器處于所述導流筒的上方；
溢流出水堰，處于所述筒體內的頂部；
排水管，連接到所述筒體，并對應于所述溢流出水堰的高度；
其中，所述收流混合罩被構造成下部寬上部窄的結構；
所述射助沉攪拌器設有錐形的第一斜面；
所述導流筒與所述筒體之間形成第一環形通道，所述收流混合罩與所述導流筒之間形成第二環形通道。
優選的，所述推進式攪拌器設置在所述導流筒的底部，所述收流混合罩的輸出端作為所述導流筒的第一輸入通道，所述第二環形通道作為所述導流筒的第二輸入通道，在所述導流筒內形成混合區域。
優選的，所述導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，所述第一斜面的下方、導流筒的外側至所述第一環形通道的區域形成晶核重復反應區域，其中，所述第一環形通道和所述收流混合罩的入口形成晶核回用區。
優選的，所述第一斜面在徑向平面內的夾角范圍α＝120-146°,所述反射助沉攪拌器的上端面設有第二斜面，所述第二斜面在徑向平面內的夾角范圍α’＝120-146°。
優選的，所述第二斜面上設有攪拌柵條，所述攪拌柵條用于對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域形成澄清區域。
優選的，所述反射助沉攪拌器的直徑是導流筒直徑的1.2-1.35倍。
優選的，所述筒體的底部被構造成弧形，所述結晶排料管處于弧形底面的最低點，所述弧形底面還設有壓力檢測以及取樣裝置，用于檢測所述弧形底面的壓力。
優選的，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水管的出料口與導流筒的軸線重合。
本發明第二方面提出一種技術方案，一種廢水處理方法，上述的誘導結晶造粒流化床設備，包括以下步驟：
步驟1、通過進水管向收流混合罩的內側注入廢水，同時向收流混合罩內加入預定量的藥劑以及晶種，啟動攪拌電機，在導流筒對注入的廢水形成攪拌，晶種生長直至形成大顆粒結晶；
步驟2、當排水管中溢出廢水后，持續的對筒體的底部進行壓力檢測，定義廢水溢出時刻的壓力為P1，當前時刻的壓力為P2，在廢水持續注入筒體內后，產生的大顆粒結晶增多，P2增加；
步驟3、當P2停止增加時，打開結晶排料管，排出筒體底部的大顆粒結晶；
步驟4、重新向筒體內加入預定量的藥劑以及晶種；
步驟5、重復步驟3-4，直至廢水停止向筒體內注入。
與現有技術相比，本發明的優點在于：
1.效果好：本發明采用誘導結晶造粒技術，在設備內部設置混合反應系統和晶體重復利用反應區，應用0.04mm-0.6mm的硅砂或自然礦物顆粒作為誘導結晶晶種，促使廢水中的多價金屬離子、重金屬離子等物質以不溶性鹽或氫氧化物沉淀等形式，在晶種表面結晶析出，成品的結晶顆粒，可以達到2～3mm左右，誘導結晶造粒技術，提高了去除效率的同時，保證了良好的結晶造粒效果，成品結晶顆粒含水率低，可以直接回用。
2.負荷高：本發明設備通過誘導結晶造粒技術，與一般的藥劑軟化法有所不同，較高的流速能夠給結晶顆粒帶來產生較高的動能，高流速的設計和混合反應系統中反射盤設置，加速了結晶顆粒的碰撞，因此，多價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，可以實現設備高負荷運轉。
3.占地小：本發明采用誘導結晶造粒技術，與傳統工藝相比，水力負荷高，沉淀速率能提高2-5倍，設備本身集成化程度高，體積小，占地面積也小，因此設備安裝使用條件更加靈活多變，適應性更強。
4.投資省：本發明采用兩段式混合系統，混合效果好，設備無需投加助凝劑和絮凝劑，根據誘導結晶原理，促成過飽和溶液所使用的化學藥劑的使用量會比傳統方法少很多，本設備因為體積小，加工方便，比傳統工藝更加節省投資成本。
5.零排放：本發明中，結晶濃縮沉淀區的大體積結晶顆粒，通過結晶外排管道排出系統，經過分離可得到純度極高的結晶顆粒，結晶顆粒可以回用做工業原料實現系統的零排放，有一些重金屬離子或者有機化合物鹽，可以探索重金屬回收，以及有機磷鹽的回用等。傳統工藝對于沉淀廢物的處置方面，成本也比較高，本發明在這方面有較大優勢。
（發明人：胡卜元;高桂新;繆強強;鄭建偉;董凱）
