[實用新型]一種基于超聲技術強化新型晶種結晶除磷的裝置

有效

• 申請號: 201220347520.6
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN202785772U
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 邱立平;黃凱;葛麗萍;張守彬;王東;陳新虎
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C02F1/58
• 分類號: C02F1/58;C02F1/36
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所 37224
• 代理人: 謝省法

技術領域

本實用新型屬于環境工程水處理技術領域，尤其涉及一種基于超聲技術強化新型晶種結晶除磷的裝置。

背景技術

由于氮磷等植物性營養元素排入水體，造成水體富營養化引發一系列的環境問題；同時磷礦石資源面臨著匱乏的局面，去除水體中過剩的磷并回收作為新型磷資源成為廢水處理領域研究的熱點。城市廢水在其大流量前提下，具有很大的回收潛力，目前主要除磷工藝包括化學沉淀除磷、生物除磷、誘導結晶除磷。針對化學法、生物法處理成本及運行穩定性上的缺陷，誘導結晶除磷技術已成為一種廣泛認可的既能高效除磷，又能實現磷資源的可持續利用的有效方法。通過調控水質及反應條件產生具有一定晶形的沉淀進并回收，實現處理回收一體化。較之化學法可大幅度減少剩余污泥和運行成本，運行穩定性遠高于生物法。Battistoni等以石英砂為晶種，采用吹脫CO₂的方法，利用原水中的Mg⁺和NH₄⁺，不用添加化學藥劑，可以以MAP（磷酸銨鎂又稱“鳥糞石”）的形式回收80%的磷，實現了磷資源的可持續利用。目前相關誘導結晶反應器如DHV反應器，在日本、荷蘭等地已得到實際應用，此類反應器多采用石英砂作為晶種。依據結晶反應中自由能最小原理，石英砂結晶界面自由能較高故其結晶效率較低且諸如此類反應器其結晶周期較長；利用鋼渣制造的具有吸附-緩釋能力的新型晶種（專利號：201010176250.2），可有效降低結晶界面自由能，實際運用中亦展現了良好的處理能力。目前強化結晶反應的措施主要投加藥劑降低過飽和度，藥劑成本較高同時運行管理較為復雜。考慮到現有的結晶反應工藝對反應條件要求較高、低濃度含磷廢水處理難度大等問題，利用此類新型晶種并施以強化成為問題關鍵。

另一方面，有關利用聲波能量影響結晶反應中熱力學平衡及動力學方程進而促進結晶過程的研究在材料、化工及食品領域已較多。超聲作用于二相或多相體系會產生空化效應、微擾效應、界面效應、湍動效應、聚能效應等對晶體的成核和成長過程有明顯的影響。有關超聲對味精結晶過程的影響實驗表明，超聲可以減弱分子間的作用力，降低溶液黏度使得結晶濃度低，晶體產量明顯提高。在超聲場對蔗糖溶液結晶成核過程的影響研究中發現，結晶成核過程可在低飽和度下實現。從上述有關實驗可以看出超聲波在晶核的生成速率、晶體的生長速率以及結晶量上有明顯的誘導促進作用。

綜上所述目前大多數結晶除磷都是針對高濃度含磷廢水的情況，對諸如城市低濃度含磷廢水的處理效果較差，且傳統投加藥劑強化法成本較高；目前結晶反應裝置，晶種上多選擇石英砂，晶種難以再循環利用其結晶反應速率較低，反應運行周期長且運行負荷低；有關誘導結晶反應器的研究領域目前大多數仍限于高濃度的模擬含磷廢水且出水磷濃度較大，對低濃度含磷廢水處理效率較低，在設計上，多采用流化床技術，其處理能耗大，運行管理復雜。在水處理領域，利用超聲強化結晶除磷方面的研究仍為一空白區域，未見相關報道。

發明內容

本實用新型的目的在于，克服現有技術的不足，提供了一種基于超聲技術強化新型晶種結晶除磷的裝置。本實用新型利用新型晶種作為濾料形成固定床系統，耦合超聲技術，促進新型晶種的結晶除磷效能，可解決低濃度城市含磷廢水難處理的問題。

為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案為：一種基于超聲技術強化新型晶種結晶除磷的裝置，包括柱狀過濾器和超聲波發生裝置，所述超聲波發生裝置的一端與原水管連接，另一端通過進水管與過濾器的底部連接，所述過濾器內有濾料層，過濾器的上部有出水管。組合方式上采用前置超聲-晶種過濾的形式，該形式將超聲置于過濾裝置前段，對進水進行超聲處理，降低進水粘度、縮短誘導期，進而促進晶種的誘導結晶過程，裝置構建簡易。

所述過濾器的底部連接有反沖洗水管。反沖洗水管接反沖洗水箱。

所述過濾器的下部連接有曝氣管。

在所述濾料層的下部有承托層。為礫石承托層。

在所述過濾器濾料層的側壁上有取樣口，在濾料層沿程設有取樣口用于水樣測定與濾料鏡檢。

在過濾器的的上部有溢流口。在所述進水管和反沖洗水管上分別有閥門。在進水管上有水泵。

所述濾料層為改性顆粒鋼渣。利用鋼渣通過水熱法制備的具有一定的緩釋吸附能力的改性顆粒鋼渣除磷晶種作為固定床濾料。