一種畜禽廢水磷素結晶成肥反應器及其應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種畜禽廢水磷素結晶成肥反應器及其應用。磷素結晶成肥反應器包括圓柱形混凝結晶器、漏斗式絮凝結晶器、圓柱形靜沉集泥器、渣水分離管和磷素成肥器；圓柱形混凝結晶器的側壁上設有進水管、加鎂管和pH調節加液管；圓柱形混凝結晶器的腔體內設有pH檢測計、攪拌器和懸浮式雙堰潷水器，設于懸浮式雙堰潷水器底部的出水口與設置于圓柱形混凝結晶器側壁上的出水管相連接；圓柱形混凝結晶器與所述漏斗式絮凝結晶器的大開口端相連通，漏斗式絮凝結晶器的小開口端與圓柱形靜沉集泥器相連通；圓柱形靜沉集泥器與磷素成肥器通過渣水分離管相連通。本發明將磷結晶與磷成肥合二為一，簡化工藝流程，節省運行成本。
【專利說明】一種畜禽廢水磷素結晶成肥反應器及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種畜禽廢水磷素結晶成肥反應器及其應用，屬于農業資源環境【技術領域】。
【背景技術】
[0002]我國規模化畜禽養殖業的迅猛發展，隨之而來的畜禽環境問題日益凸顯，特別是畜禽廢水磷素的過量排放，已成為我國水體富營養化的重要影響因素之一。與此同時，作為農業生產必需的營養元素，磷在全球范圍內存在嚴重的資源匱乏。近年，開發新型資源環境技術，將磷污染治理與磷資源回收合二為一，成為研究與應用的前沿內容。
[0003]回收廢水磷素的方法主要有結晶法、吸附法、離子交換法、生物法等。吸附法存在吸附容量小、性質不穩定等缺點；離子交換法存在再生廢液量大、再生周期長等缺點；生物攝磷法在微生物群落結構探測、菌種純培養和馴化操控方面存在困難。
[0004]結晶法回收磷具有快速、高效、工藝簡便的特點，其原理是結晶劑鎂鹽或鈣鹽與畜禽廢水中的磷素結晶沉淀而回收，產物鳥糞石或羥基磷灰石是優質的肥料資源，該技術被國內外學者公認是可持續發展新技術。但是，在實際推廣過程中，磷回收結晶器的構造設計與操作運行對運行工藝成本、磷回收效能、結晶磷渣水相分離、磷素成肥率等因素具有顯著影響，成為該法推廣應用的焦點問題。
[0005]目前，國內外大量磷回收多以序批式流化床形式反應，存在工藝復雜，回收率低、磷渣水相分離困難、回收磷成肥率低等缺點。針對以上問題，專利CN101602535B公開了一種磷回收結晶反應器及磷回收方法，通過曝氣吹脫的方式提高PH值，把磷通過磷酸銨鎂結晶的形式去除回收，工藝流程簡單。但是，該反應器及使用方法的磷回收率僅有50?60%，磷回收效能有限。為了進一步提高磷回收率，專利CN101935093B公開了一種連續流反應器，設計了漏斗式靜沉保護擋板、貼壁式斜板沉淀器等模塊單元，有效避免紊流干擾，磷回收率達到95%，但是磷結晶產物的含水率較大，磷渣水相分離困難，影響磷素回收成肥效率，增加運行成本。因此，開發設計一種針對畜禽廢水處理的磷素結晶成肥一體化反應器，成為研究與應用的重點，目前未見文獻報道和專利公開。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種畜禽廢水磷素結晶成肥反應器及其應用，本發明畜禽廢水磷素結晶成肥反應器能有效克服現有磷回收反應器工藝復雜、磷回收率低、磷渣水相難以分離、磷素成肥率低等問題。
[0007]本發明所提供的一種畜禽廢水磷素結晶成肥反應器，包括圓柱形混凝結晶器、漏斗式絮凝結晶器、圓柱形靜沉集泥器、渣水分離管和磷素成肥器；
[0008]所述圓柱形混凝結晶器的側壁上設有進水管、加鎂管和pH調節加液管；所述圓柱形混凝結晶器的腔體內設有PH檢測計、攪拌器和懸浮式雙堰潷水器，所述懸浮式雙堰潷水器包括外層溢流堰和和設于所述外層溢流堰腔體內的內層溢流堰，設于所述懸浮式雙堰潷水器底部的出水口與設置于所述圓柱形混凝結晶器側壁上的出水管相連接；
[0009]所述圓柱形混凝結晶器與所述漏斗式絮凝結晶器的大開口端相連通，所述漏斗式絮凝結晶器的小開口端與所述圓柱形靜沉集泥器相連通；所述圓柱形靜沉集泥器與所述磷素成肥器通過所述渣水分離管相連通。
[0010]上述的畜禽廢水磷素結晶成肥反應器中，所述圓柱形混凝結晶器的高徑比可為4 ?6:1 ;
[0011]所述漏斗式絮凝結晶器的高度可為所述圓柱形混凝結晶器高度的1/5?1/4 ；
[0012]所述漏斗式絮凝結晶器與所述圓柱形混凝結晶器之間呈100°?120°的夾角；
[0013]所述懸浮式雙堰潷水器的直徑與所述圓柱形混凝結晶器的直徑的比可為1:3?4 ；
[0014]所述懸浮式雙堰潷水器的高徑比可為0.5?1:1 ;
[0015]所述圓柱形靜沉集泥槽的直徑與所述圓柱形混凝結晶器的直徑的比可為1:3?4 ；
[0016]所述圓柱形靜沉集泥槽的高徑比可為I?3:1 ;
[0017]本發明采用的圓柱形混凝結晶器，其整體混凝效能優于現有的正方形、長方形等其他形狀的結晶反應器，其可以防止內部紊流、短流等對反應過程的干擾，有利于混凝充分反應,增加磷回收效能。
[0018]上述的畜禽廢水磷素結晶成肥反應器中，所述渣水分離管可為虹吸式渣水分離管，所述虹吸式渣水分離管包括進水閥、倒U形虹吸管和出口閥，利用虹吸原理排出磷渣，實現磷渣與水相的高效分離，其效果優于現有的下排式磷渣收集裝置，有效地降低了磷渣的含水率，為后續磷素成肥提供了有利條件。
[0019]上述的畜禽廢水磷素結晶成肥反應器中，所述磷素成肥器可為螺旋式磷素成肥器，所述螺旋式磷素成肥器包括內置螺旋擠壓葉輪的水平螺旋擠壓管、出液管、磷肥排出臂等，利用螺旋擠壓原理，可以進一步高效濃縮磷素晶渣，脫除水分，實現高效磷素成肥、資源回收利用，其效果優于現有的晾曬、烘干等常規技術，且運行周期短，費用低，工藝簡便；
[0020]所述螺旋式磷素成肥器中的磷肥排出臂的水平傾角30°?60°。
[0021]本發明還提供了上述畜禽廢水磷素結晶成肥反應器在回收畜禽廢水中磷素中的應用。
[0022]本發明進一步提供了一種畜禽廢水中磷素的成肥方法，包括如下步驟:
[0023](I)將畜禽廢水和鎂鹽溶液加入至上述畜禽廢水磷素結晶成肥反應器中的圓柱形混凝結晶器中得到混合液，加入PH調控液調控所述混合液的pH值為8.0?10.0 ；
[0024](2)在所述攪拌器的攪拌作用下，所述混合液進行混凝結晶反應，得到廢水和結晶污泥；所述廢水通過所述懸浮式雙堰潷水器排出所述圓柱形混凝結晶器，所述結晶污泥從所述圓柱形混凝結晶器和所述漏斗式絮凝結晶器中沉降至所述圓柱形靜沉集泥槽中；
[0025](3)所述結晶污泥通過所述渣水分離管排入至所述磷素成肥器中，在所述磷素成肥器中即得到成肥后的磷肥。
[0026]上述的成肥方法中，步驟(I)中，所述畜禽廢水中磷酸鹽的含量可為200?500mg/L，具體可為 200 ?300mg/、200 ?400mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L 或 500mg/L ；
[0027]所述鎂鹽溶液中鎂離子與所述磷酸鹽中磷酸根的摩爾比可為I?2:1，具體可為I ?1.8:1、1 ?1.5:1、1 ?1.2:1、1:1、1.2:1、1.5:1、1.8:1 或 2:1 ;
[0028]所述pH調控液可為鹽酸溶液或氫氧化鈉溶液。
[0029]上述的成肥方法中，步驟(I)中，所述鎂鹽溶液可用氯化鎂或硫酸鎂進行配制，如采用含有氯化鎂或硫酸鎂的鹵鹽。
[0030]上述的成肥方法中，步驟(2)中，所述攪拌器的攪拌轉速可為50?200r/min ；
[0031]所述混凝結晶反應的時間可為I?3h，溫度可為10?30°C。
[0032]上述的成肥方法中，步驟(3)中，所述渣水分離管的抽吸量可為5?100L/min ；
[0033]所述渣水分離管采用間歇式抽吸方式，如包括抽吸0.5?Ih和停機1.5?2h的運行步驟；
[0034]所述磷素成肥器中的擠壓葉輪轉速可為5?20r/min ；
[0035]所述磷素成肥器采用間歇式旋轉脫水方式，如包括旋轉脫水0.5?Ih和空載1.5?2h的運行步驟。
[0036]本發明具有如下有益效果:
[0037](I)本發明提供一種回收畜禽廢水磷素并直接結晶成肥的反應裝置和操作方法，將磷結晶與磷成肥合二為一，簡化工藝流程，節省運行成本。
[0038](2)本發明中處理后廢水采用懸浮式雙堰潷水器排出，增強出水效果，提高磷素結晶回收率，磷素回收率大于95%。
[0039](3)本發明中結晶污泥采用虹吸式渣水分離管，有效提高磷渣水相分離效果，經過虹吸抽吸后的磷渣含水率小于30%。
[0040](4)本發明中采用螺旋式磷素成肥器，有效脫除磷渣剩余水分，磷素成肥率大于95%，有利于后續磷素肥料的回收利用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0041]圖1為本發明畜禽廢水磷素結晶成肥反應器的結構示意圖。
[0042]圖2為本發明畜禽廢水磷素結晶成肥反應器中懸浮式雙堰潷水器的結構示意圖，圖2 (a)為懸浮式雙堰潷水器的剖視圖，圖2 (b)為懸浮式雙堰潷水器的俯視圖。
[0043]圖中各標記如下:1圓柱形混凝結晶器、2漏斗式絮凝結晶器、3圓柱形靜沉集泥槽、4懸浮式雙堰潷水器、5虹吸式渣水分離管、6螺旋式磷素成肥器、7pH調節加液管、8加鎂管、9進水管、10出水管、IlpH檢測計、12出液管、13外層溢流堰、14內層溢流堰、15出水□。
【具體實施方式】
[0044]下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。
[0045]下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。
[0046]實施例1、畜禽廢水磷素結晶成肥反應器
[0047]如圖1所示，本發明的畜禽廢水磷素結晶成肥反應器包括圓柱形混凝結晶器1、漏斗式絮凝結晶器2、圓柱形靜沉集泥器3、虹吸式渣水分離管5和螺旋式磷素成肥器6 ;其中，在圓柱形混凝結晶器I的側壁上設有進水管9、加鎂管8和pH調節加液管7，在圓柱形混凝結晶器I的腔體內設有PH檢測計11、攪拌器(圖中未標)和懸浮式雙堰潷水器4，如圖2所示，該懸浮式雙堰潷水器4包括外層溢流堰13和設于該外層溢流堰13腔體內的內層溢流堰14，該懸浮式雙堰潷水器4底部的出水口 15與設置于圓柱形混凝結晶器I側壁上的出水管10相連接。
[0048]其中圓柱形混凝結晶器I與漏斗式絮凝結晶器2的大開口端相連通，漏斗式絮凝結晶器2的小開口端與圓柱形靜沉集泥器3相連通，且圓柱形靜沉集泥器3與螺旋式磷素成肥器6通過虹吸式渣水分離管相5連通，螺旋式磷素成肥器6脫出的水通過出液管12排出。
[0049]本發明提供的畜禽廢水磷素結晶成肥反應器中，圓柱形混凝結晶器I的高徑比可為4?6:1 ;漏斗式絮凝結晶器2的高度可為圓柱形混凝結晶器I高度的1/5?1/4 ;漏斗式絮凝結晶器2與圓柱形混凝結晶器I之間呈100°?120°的夾角；懸浮式雙堰潷水器4的直徑與圓柱形混凝結晶器I的直徑的比可為1:3?4 ;懸浮式雙堰潷水器的高徑比可為
0.5?1:1 ;圓柱形靜沉集泥槽3的直徑與圓柱形混凝結晶器I的直徑的比可為1:3?4 ;圓柱形靜沉集泥槽3的高徑比可為I?3:1。
[0050]實施例2、畜禽廢水中磷素的回收
[0051]利用實施例1中的畜禽廢水磷素結晶成肥反應器進行畜禽廢水中磷素的回收，其中，圓柱形混凝結晶器I的高徑比為6:1，懸浮式雙堰潷水器4的直徑與圓柱形混凝結晶器I的直徑的比為1:3，懸浮式雙堰潷水器4的高徑比0.5:1 ;漏斗式絮凝結晶器2的高度為圓柱形混凝結晶器I高度的1/5，圓柱形混凝結晶器I的下端面與漏斗式絮凝結晶器2的上端面呈100°的內角連接；圓柱形靜沉集泥槽3的直徑與圓柱形混凝結晶器I的直徑的比為1:4，圓柱形靜沉集泥槽3的高徑比1:1 ;螺旋式磷素成肥器中的螺旋擠壓葉輪長度為5m，磷肥排出臂的水平傾角為45°。
[0052]調控畜禽廢水中磷酸鹽含量500mg/L后從進水管9加入圓柱形混凝結晶器I中，將鹵鹽(質量百分含量80%硫酸鎂)配制的鎂鹽溶液(3mol/L)按鎂離子與磷酸根的摩爾比為1:1從加鎂管8加入圓柱形混凝結晶器I中，將鹽酸溶液從pH調節加液管7加入圓柱形混凝結晶器I中，調控反應PH值為8.0 ;在轉速100r/min的機械攪拌作用下進行混凝結晶反應，調控水力停留時間為2h，溫度為10°C，反應后出水通過溢流方式從懸浮式雙堰潷水器4溢流后接管排出，圓柱形混凝結晶器I和漏斗式絮凝結晶器2中的結晶污泥重力沉降入圓柱形靜沉集泥槽3中；虹吸式渣水分離管5將結晶污泥排入螺旋式磷素成肥器6中，虹吸式渣水分離管5的抽吸量為10L/min，采用間歇式抽吸操作，包括抽吸0.5h和停機1.5h的運行步驟，螺旋式磷素成肥器采用間歇式旋轉脫水操作，包括旋轉脫水Ih和空載1.5h的運行步驟，螺旋擠壓葉輪轉速10r/min。
[0053]經過本實施例處理后，懸浮式雙堰潷水器排出廢水磷素10mg/L，磷素回收率為98%，螺旋式磷素成肥器的成肥率為96%。
[0054]實施例3、畜禽廢水中磷素的回收
[0055]利用實施例1中的畜禽廢水磷素結晶成肥反應器進行畜禽廢水中磷素的回收，其中，圓柱形混凝結晶器I的高徑比為5:1，懸浮式雙堰潷水器4的直徑與圓柱形混凝結晶器I的直徑的比為1:4，懸浮式雙堰潷水器4的高徑比0.5:2 ;漏斗式絮凝結晶器2的高度為圓柱形混凝結晶器I高度的1/4，圓柱形混凝結晶器I的下端面與漏斗式絮凝結晶器2的上端面呈110°的內角連接；圓柱形靜沉集泥槽3的直徑與圓柱形混凝結晶器I的直徑的比為1:3，圓柱形靜沉集泥槽3的高徑比2:1 ;螺旋式磷素成肥器中的螺旋擠壓葉輪長度為10m，磷肥排出臂的水平傾角為60°。
[0056]調控畜禽廢水中磷酸鹽含量200mg/L后從進水管9加入圓柱形混凝結晶器I中，將鹵鹽(質量百分含量85%氯化鎂)配制的鎂鹽溶液(2mol/L)按鎂離子與磷酸根的摩爾比為1.5:1從加鎂管8加入圓柱形混凝結晶器I中，將鹽酸溶液從pH調節加液管7加入圓柱形混凝結晶器I中，調控反應PH值為9.0 ;在轉速50r/min的機械攪拌作用下進行混凝結晶反應，調控水力停留時間為lh，溫度為20°C，反應后出水通過溢流方式從懸浮式雙堰潷水器4溢流后接管排出，圓柱形混凝結晶器I和漏斗式絮凝結晶器2中的結晶污泥重力沉降入圓柱形靜沉集泥槽3中；虹吸式渣水分離管5將結晶污泥排入螺旋式磷素成肥器6中，虹吸式渣水分離管5的抽吸量為50L/min，采用間歇式抽吸操作，包括抽吸Ih和停機2h的運行步驟，螺旋式磷素成肥器采用間歇式旋轉脫水操作，包括旋轉脫水0.5h和空載1.5h的運行步驟，螺旋擠壓葉輪轉速20r/min。
[0057]經過本實施例處理后，懸浮式雙堰潷水器排出廢水磷素為5mg/L，磷素回收率為97.5%，螺旋式磷素成肥器的成肥率為95%。
[0058]實施例4、畜禽廢水中磷素的回收
[0059]利用實施例1中的畜禽廢水磷素結晶成肥反應器進行畜禽廢水中磷素的回收，其中，圓柱形混凝結晶器I的高徑比為4:1，懸浮式雙堰潷水器4的直徑與圓柱形混凝結晶器I的直徑的比為1:3，懸浮式雙堰潷水器4的高徑比1:1 ;漏斗式絮凝結晶器2的高度為圓柱形混凝結晶器I高度的1/4，圓柱形混凝結晶器I的下端面與漏斗式絮凝結晶器2的上端面呈120°的內角連接；圓柱形靜沉集泥槽3的直徑與圓柱形混凝結晶器I的直徑的比為1:3，圓柱形靜沉集泥槽3的高徑比3:1 ;螺旋式磷素成肥器中的螺旋擠壓葉輪長度為3m，磷肥排出臂的水平傾角為30°。
[0060]調控畜禽廢水中磷酸鹽含量300mg/L后從進水管9加入圓柱形混凝結晶器I中，將鹵鹽(質量百分含量80%氯化鎂)配制的鎂鹽溶液(lmol/L)按鎂離子與磷酸根的摩爾比為1.8:1從加鎂管8加入圓柱形混凝結晶器I中，將鹽酸溶液從pH調節加液管7加入圓柱形混凝結晶器I中，調控反應PH值為10.0 ;在轉速200r/min的機械攪拌作用下進行混凝結晶反應，調控水力停留時間為3h，溫度為25°C，反應后出水通過溢流方式從懸浮式雙堰潷水器4溢流后接管排出，圓柱形混凝結晶器I和漏斗式絮凝結晶器2中的結晶污泥重力沉降入圓柱形靜沉集泥槽3中；虹吸式渣水分離管5將結晶污泥排入螺旋式磷素成肥器6中，虹吸式渣水分離管5的抽吸量為100L/min，采用間歇式抽吸操作，包括抽吸0.5h和停機2h的運行步驟，螺旋式磷素成肥器采用間歇式旋轉脫水操作，包括旋轉脫水0.5h和空載2h的運行步驟，螺旋擠壓葉輪轉速5r/min。
[0061]經過本實施例處理后，懸浮式雙堰潷水器排出廢水磷素3mg/L，磷素回收率為99%，螺旋式磷素成肥器的成肥率為97%。
[0062]實施例5、畜禽廢水中磷素的回收
[0063]利用實施例1中的畜禽廢水磷素結晶成肥反應器進行畜禽廢水中磷素的回收，其中，圓柱形混凝結晶器I的高徑比為6:1，懸浮式雙堰潷水器4的直徑與圓柱形混凝結晶器I的直徑的比為1:3，懸浮式雙堰潷水器4的高徑比0.5:1 ;漏斗式絮凝結晶器2的高度為圓柱形混凝結晶器I高度的1/5，圓柱形混凝結晶器I的下端面與漏斗式絮凝結晶器2的上端面呈120°的內角連接；圓柱形靜沉集泥槽3的直徑與圓柱形混凝結晶器I的直徑的比為1:4，圓柱形靜沉集泥槽3的高徑比3:1 ;螺旋式磷素成肥器中的螺旋擠壓葉輪長度為5m，磷肥排出臂的水平傾角為30°。
[0064]調控畜禽廢水中磷酸鹽含量500mg/L后從進水管9加入圓柱形混凝結晶器I中，將鹵鹽(質量百分含量85%硫酸鎂)配制的鎂鹽溶液(lmol/L)按鎂離子與磷酸根的摩爾比為2:1從加鎂管8加入圓柱形混凝結晶器I中，將鹽酸溶液從pH調節加液管7加入圓柱形混凝結晶器I中，調控反應PH值為10.0 ;在轉速100r/min的機械攪拌作用下進行混凝結晶反應，調控水力停留時間為2h，溫度為10°C，反應后出水通過溢流方式從懸浮式雙堰潷水器4溢流后接管排出，圓柱形混凝結晶器I和漏斗式絮凝結晶器2中的結晶污泥重力沉降入圓柱形靜沉集泥槽3中；虹吸式渣水分離管5將結晶污泥排入螺旋式磷素成肥器6中，虹吸式渣水分離管5的抽吸量為5L/min，采用間歇式抽吸操作，包括抽吸Ih和停機1.5h的運行步驟，螺旋式磷素成肥器采用間歇式旋轉脫水操作，包括旋轉脫水Ih和空載2h的運行步驟，螺旋擠壓葉輪轉速5r/min。
[0065]經過本實施例處理后，懸浮式雙堰潷水器排出廢水磷素5mg/L，磷素回收率為99%，螺旋式磷素成肥器的成肥率為97%。
[0066]實施例6、畜禽廢水中磷素的回收
[0067]利用實施例1中的畜禽廢水磷素結晶成肥反應器進行畜禽廢水中磷素的回收，其中，圓柱形混凝結晶器I的高徑比為5:1，懸浮式雙堰潷水器4的直徑與圓柱形混凝結晶器I的直徑的比為1:4，懸浮式雙堰潷水器4的高徑比0.5:1 ;漏斗式絮凝結晶器2的高度為圓柱形混凝結晶器I高度的1/4，圓柱形混凝結晶器I的下端面與漏斗式絮凝結晶器2的上端面呈110°的內角連接；圓柱形靜沉集泥槽3的直徑與圓柱形混凝結晶器I的直徑的比為1:3，圓柱形靜沉集泥槽3的高徑比2:1 ;螺旋式磷素成肥器中的螺旋擠壓葉輪長度為3m，磷肥排出臂的水平傾角為45°。
[0068]調控畜禽廢水中磷酸鹽含量200mg/L后從進水管9加入圓柱形混凝結晶器I中，將鹵鹽(質量百分含量85%氯化鎂)配制的鎂鹽溶液(2mol/L)按鎂離子與磷酸根的摩爾比為1.2:1從加鎂管8加入圓柱形混凝結晶器I中，將鹽酸溶液從pH調節加液管7加入圓柱形混凝結晶器I中，調控反應PH值為8.0 ;在轉速200r/min的機械攪拌作用下進行混凝結晶反應，調控水力停留時間為3h，溫度為20°C，反應后出水通過溢流方式從懸浮式雙堰潷水器4溢流后接管排出，圓柱形混凝結晶器I和漏斗式絮凝結晶器2中的結晶污泥重力沉降入圓柱形靜沉集泥槽3中；虹吸式渣水分離管5將結晶污泥排入螺旋式磷素成肥器6中，虹吸式渣水分離管5的抽吸量為80L/min，采用間歇式抽吸操作，包括抽吸0.5h和停機
1.5h的運行步驟，螺旋式磷素成肥器采用間歇式旋轉脫水操作，包括旋轉脫水Ih和空載2h的運行步驟，螺旋擠壓葉輪轉速20r/min。
[0069]經過本實施例處理后，懸浮式雙堰潷水器排出廢水磷素4mg/L，磷素回收率為98%，螺旋式磷素成肥器的成肥率為95%。
[0070]實施例7、畜禽廢水中磷素的回收
[0071]利用實施例1中的畜禽廢水磷素結晶成肥反應器進行畜禽廢水中磷素的回收，其中，圓柱形混凝結晶器I的高徑比為4:1，懸浮式雙堰潷水器4的直徑與圓柱形混凝結晶器I的直徑的比為1:4，懸浮式雙堰潷水器4的高徑比1:1 ;漏斗式絮凝結晶器2的高度為圓柱形混凝結晶器I高度的1/5，圓柱形混凝結晶器I的下端面與漏斗式絮凝結晶器2的上端面呈100°的內角連接；圓柱形靜沉集泥槽3的直徑與圓柱形混凝結晶器I的直徑的比為1:4，圓柱形靜沉集泥槽3的高徑比1:1 ;螺旋式磷素成肥器中的螺旋擠壓葉輪長度為10m，磷肥排出臂的水平傾角為60°。
[0072]調控畜禽廢水中磷酸鹽含量400mg/L后從進水管9加入圓柱形混凝結晶器I中，將鹵鹽(質量百分含量80%硫酸鎂)配制的鎂鹽溶液(3mol/L)按鎂離子與磷酸根的摩爾比為1:1從加鎂管8加入圓柱形混凝結晶器I中，將鹽酸溶液從pH調節加液管7加入圓柱形混凝結晶器I中，調控反應PH值為9.0 ;在轉速50r/min的機械攪拌作用下進行混凝結晶反應，調控水力停留時間為lh，溫度為30°C，反應后出水通過溢流方式從懸浮式雙堰潷水器4溢流后接管排出，圓柱形混凝結晶器I和漏斗式絮凝結晶器2中的結晶污泥重力沉降入圓柱形靜沉集泥槽3中；虹吸式渣水分離管5將結晶污泥排入螺旋式磷素成肥器6中，虹吸式洛水分離管5的抽吸量為30L/min,采用間歇式抽吸操作,包括抽吸Ih和停機2h的運行步驟，螺旋式磷素成肥器采用間歇式旋轉脫水操作，包括旋轉脫水0.5h和空載1.5h的運行步驟，螺旋擠壓葉輪轉速10r/min。
[0073]經過本實施例處理后，懸浮式雙堰潷水器排出廢水磷素20mg/L，磷素回收率為95%，螺旋式磷素成肥器的成肥率為95%。
【權利要求】
1.一種畜禽廢水磷素結晶成肥反應器，其特征在于:所述磷素結晶成肥反應器包括圓柱形混凝結晶器、漏斗式絮凝結晶器、圓柱形靜沉集泥器、渣水分離管和磷素成肥器； 所述圓柱形混凝結晶器的側壁上設有進水管、加鎂管和PH調節加液管；所述圓柱形混凝結晶器的腔體內設有PH檢測計、攪拌器和懸浮式雙堰潷水器，所述懸浮式雙堰潷水器包括外層溢流堰和和設于所述外層溢流堰腔體內的內層溢流堰，設于所述懸浮式雙堰潷水器底部的出水口與設置于所述圓柱形混凝結晶器側壁上的出水管相連接； 所述圓柱形混凝結晶器與所述漏斗式絮凝結晶器的大開口端相連通，所述漏斗式絮凝結晶器的小開口端與所述圓柱形靜沉集泥器相連通；所述圓柱形靜沉集泥器與所述磷素成肥器通過所述渣水分離管相連通。
2.根據權利要求1所述的磷素結晶成肥反應器，其特征在于:所述圓柱形混凝結晶器的高徑比為4~6:1 ； 所述漏斗式絮凝結晶器的高度為所述圓柱形混凝結晶器高度的1/5~1/4 ； 所述漏斗式絮凝結晶器與所述圓柱形混凝結晶器之間呈100°~120°的夾角； 所述懸浮式雙堰潷水器的直徑與所述圓柱形混凝結晶器的直徑的比為1:3~4 ; 所述懸浮式雙堰潷水器的高徑比為0.5~1:1 ; 所述圓柱形靜沉集泥槽的直徑與所述圓柱形混凝結晶器的直徑的比為1:3~4 ; 所述圓柱形靜沉集泥槽的高徑比為I~3:1。
3.根據權利要求1或2所述的磷素結晶成肥反應器，其特征在于:所述渣水分離管為虹吸式渣水分離管。`
4.根據權利要求1-3中任一項所述的磷素結晶成肥反應器，其特征在于:所述磷素成肥器為螺旋式磷素成肥器； 所述螺旋式磷素成肥器的磷肥排出臂的水平傾角為30°~60°。
5.一種畜禽廢水中磷素的成肥方法，包括如下步驟: (1)將畜禽廢水和鎂鹽溶液加入至權利要求1-4中任一項所述畜禽廢水磷素結晶成肥反應器中的圓柱形混凝結晶器中得到混合液，加入pH調控液調控所述混合液的pH值為8.0 ~10.0 ; (2)在所述攪拌器的攪拌作用下，所述混合液進行混凝結晶反應，得到廢水和結晶污泥；所述廢水通過所述懸浮式雙堰潷水器排出所述圓柱形混凝結晶器，所述結晶污泥從所述圓柱形混凝結晶器和所述漏斗式絮凝結晶器中沉降至所述圓柱形靜沉集泥槽中； (3)所述結晶污泥通過所述渣水分離管排入至所述磷素成肥器中，在所述磷素成肥器中即得到成肥后的磷肥。
6.根據權利要求5所述的成肥方法，其特征在于:步驟(1)中，所述畜禽廢水中磷酸鹽的含量為200~500mg/L ； 所述鎂鹽溶液中鎂離子與所述磷酸鹽中磷酸根的摩爾比為I~2:1 ; 所述pH調控液為鹽酸溶液或氫氧化鈉溶液。
7.根據權利要求5或6所述的成肥方法，其特征在于:步驟(1)中，所述鎂鹽溶液用氯化鎂或硫酸鎂配制。
8.根據權利要求5-7中任一項所述的成肥方法，其特征在于:步驟(2)中，所述攪拌器的攪拌轉速為50~200r/min ；所述混凝結晶反應的時間為I~3h，溫度為10~30°C。
9.根據權利要求5-7中任一項所述的成肥方法，其特征在于:步驟(3)中，所述渣水分離管的抽吸量為5~100L/min ； 所述渣水分離管采用間歇式抽吸方式； 所述磷素成肥器中的擠壓葉輪轉速為5~20r/min ； 所述磷素成肥器采用間歇式旋轉脫水方式。
10.權利要求1-4中任一項所述畜禽廢水磷素結晶成肥反應器在回收畜禽廢水中磷素中的應用。
【文檔編號】C05B17/00GK103521155SQ201310464066
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月8日 優先權日:2013年10月8日
【發明者】張濤, 江榮風, 方慈, 李平 申請人:中國農業大學