[发明专利]一种实现磷酸铵镁高效结晶及固液分离的一体化装置及方法

说明书

一种实现磷酸铵镁高效结晶及固液分离的一体化装置及方法属于污水资源化处理技术领域。混合反应结晶区与进水泵相连；固液分离区设置于内筒于外筒之间；缓冲区在混合反应结晶区下部；MAP污泥区设置于反应器底部的圆锥体中，且其底部连接大孔径阀门；出水区设置在反应器顶部，采取溢流的方式出水。反应器运行操作包括结晶反应与固液分离过程。反应器装置采取快速机械搅拌方式加速结晶反应，从而提高反应器处理能力；同时采取进出水同向的折流式连续流处理方式，延长物料在反应器中的流动路径，使结晶反应和固液分离过程更加充分；通过在固液分离区设置斜板，可实现高效固液分离，避免了出水时MAP的流失与二次污染。

技术领域

本发明涉及污水资源化处理技术领域。主要是实现磷酸铵镁(MAP)高效结晶及固液分离的一体化装置及方法。

背景技术

在污水资源化处理领域中，磷酸铵镁结晶法作为一种氮磷废水处理工艺，以其可同步回收污水中的氮磷资源等优点，在氮磷废水资源化处理领域受到了越来越多学者的青睐。反应器是MAP结晶技术的核心装置，是将MAP结晶技术与工程应用紧密联系的纽带，反应器的研究与应用能够加快实现MAP氮磷回收技术产业化，从而实现环境与经济的可持续发展。目前，国内外学者在MAP结晶反应器的理论研究和工程试验方面已开展了一些工作，但是现有的MAP结晶反应器仍然存在固液分离不彻底、氨磷回收率不理想等诸多问题，限制了该技术的工程推广应用。

MAP结晶反应器的设计主要依据结晶反应动力学和反应器流态调控两个要素，既要使得溶液充分混合反应生成晶体并稳定成长，还要保证高效快速的固液分离与结晶回收。因此结晶反应和固液分离两大过程是目前MAP结晶反应器设计重点考虑方面。目前MAP结晶反应器主要分为三种：气动搅拌式、流化床式和机械搅拌式三种类型。气动搅拌式属于间歇运行，需要定期停止曝气来收集MAP晶体，因此废水处理能力比较低；流化床式要保持晶体处于流化状态，耗能相当大；而机械搅拌式具有结构简单、操作便捷、处理性能稳定高效等优点，但是机械搅拌式反应器存在紊流状态下结晶反应与层流状态下的固液分离之间的流态调控问题，尤其是当搅拌速度增加时，虽然能够促进混合过程、缩短结晶反应时间、提高废水处理能力，但是反应器内过高的紊流程度不利于MAP晶体成长与固液分离，容易导致晶体流失及二次污染。有文献报道了李秋成等人通过增加贴壁式沉淀器来提高固液分离效果的方法。该方法为减少混合结晶器紊流流态对沉淀区的扰动，贴壁式沉淀器是与混合结晶器下部一映射面为长方形的小口相连，这样虽然在一定程度上提高了固液分离的效果，但是这种设计存在一定的局限性：(1)反应器物料流态不连续、流动路径不流畅，在混合结晶器与沉淀器连接处容易产生壅水现象，导致废水处理能力降低；(2)流态的变化使得MAP晶体易于在连接处析出结垢，从而发生堵塞，对排泥和出水均会产生不利影响；(3)反应器这种组合形式也不利于工程应用。

因此，研发出一种实现MAP高效结晶及固液分离的一体化装置及方法，对MAP结晶法的工程应用具有积极的促进作用。本发明得到了国家自然科学基金项目的大力支持。

发明内容

本发明设计一种实现MAP高效结晶及固液分离的一体化装置及方法。

发明的目的是为了克服目前MAP结晶反应器废水处理能力低、MAP晶体固液分离不彻底、氨磷回收率低等技术难题，设计一种实现磷酸铵镁高效结晶及固液分离的一体化装置及方法，实现MAP结晶技术在氨磷废水处理中的工程应用。

本发明的具体技术方案为：

一种实现磷酸铵镁高效结晶及固液分离的一体化装置，其包括混合反应结晶区、固液分离区、缓冲区、MAP污泥区、出水区五部分组成。所述混合反应结晶区与进水泵相连；所述固液分离区设置于内筒与外筒之间；所述缓冲区在混合反应结晶区下部；所述MAP污泥区设置于反应器底部的圆锥体中，且其底部连接大孔径阀门；所述出水区设置在反应器顶部，采取溢流的方式出水。反应器采取进出水同向的折流式连续流处理方式，延长物料在反应器中的流动路径，使结晶反应和固液分离过程更加充分。

进一步地，反应器为套筒式，内筒为混合反应结晶区。