一种同步除氟降磷的化学结晶循环造粒流化床水处理装置

本发明属于水处理领域，涉及循环造粒流化床，具体涉及一种同步除氟降磷的化学结晶循环造粒流化床水处理装置。

背景技术：

1、水中氟污染是影响人们饮水、用水的主要问题之一，氟在人体内是一种重要的且必备的微量元素，它可以参与到人体牙釉质和骨钙化的重要过程，但过量的氟会对人体造成很多的危害，长期饮用高氟水会引起氟骨病和氟斑牙等，更严重者还会引起氟中毒和身体的其他器官和神经系统的一些疾病，国际卫生组织(who)对水中氟的限制是1.5mg/l。在工业生产上，含氟矿石的开采、金属冶炼、铝制品加工、焦炭、玻璃、化肥等行业产生的废水中通常含有较高浓度的氟化物，对水环境产生影响。

2、现有技术公开了一种利用磷灰石和方解石的诱导结晶作用将水中氟离子转化为氟磷酸钙从而实现除氟的流化床装置，该装置可以将水中0～10mg/l范围内的氟离子去除至1.0mg/l以下，具有良好的去除效果。磷酸盐加入水中后，可通过反应式ⅰ生成氟磷酸钙，由于氟化钙的溶度积是氟磷酸钙溶度积(式ⅱ)的1044.71倍，与其他通过生成氟化钙去除水中氟离子的技术相比，该技术去除水中氟离子具有更好的效果和更高的效率。

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5、以生成氟磷酸钙为去除机理的流化床装置虽能够有效去除水中的氟离子，但磷酸盐的加入会使系统出水中磷含量升高，严重影响系统出水水质，这也是限制该技术广泛应用的主要原因。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种同步除氟降磷的化学结晶循环造粒流化床水处理装置，解决现有技术中的水处理装置的出水磷化物含量高、水质适应性差等问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

3、一种同步除氟降磷的化学结晶循环造粒流化床水处理装置，包括顶端和底端均封闭的流化床罐体，所述的流化床罐体的底部设置有药水混合罐体，药水混合罐体的顶部与流化床罐体的底部相连通，药水混合罐体的底部封闭；

4、所述的流化床罐体内从内至外依次设置有套装的内筒、中筒和外筒，内筒的顶端和底端均开放，中筒的顶端和底端均开放，所述的外筒的顶端封闭且底端开放。

5、所述的内筒的顶端低于中筒的顶端，中筒的顶端低于外筒的顶端；内筒的底端与中筒的底端平齐，中筒的底端与流化床罐体的底端连接封闭；外筒的底端低于中筒的底端。

6、所述的内筒内部的区域为造粒流化区；内筒和中筒之间的区域为循环造粒区；内筒顶端和外筒顶端之间的区域以及中筒和外筒之间的区域为ph调节区；外筒底端和流化床罐体底端之间的区域以及外筒和流化床罐体之间的区域为颗粒沉降区；所述的造粒流化区的底部和循环造粒区的底部通过中筒实现与ph调节区的底部和颗粒沉降区的底部之间的隔离；外筒顶端和流化床罐体顶端之间的区域为集水区。

7、所述的药水混合罐体内的区域为水药混合区，水药混合区开放的顶部与造粒流化区的底部和循环造粒区的底部相连通。

8、本发明还具有如下技术特征：

9、优选的，所述的药水混合罐体分为一体成型的收缩部和直筒部，收缩部的底端与直筒部的顶端相连通，收缩部的顶端与中筒的底端相连通；所述的直筒部的内径等于所述的内筒的内径，所述的收缩部的内壁和所述的内筒的底端之间形成回流出水狭缝。

10、具体的，所述的水药混合区内靠近底部的位置设置有布药夹层，布药夹层的顶部连通安装有多个软化药剂加药器，布药夹层的底部与软化药剂加药管相连通，软化药剂加药管安装在所述的药水混合罐体外部。

11、具体的，所述的水药混合区内设置有布水器，布水器的顶端穿过布药夹层伸出至布药夹层的顶部上方，布水器的底端穿过布药夹层伸出至布药夹层的底部下方；所述的药水混合罐体外部设置有进水管，进水管与布药夹层下方的水药混合区内相连通。

12、具体的，所述的流化床罐体靠近顶部的侧壁上安装有出水管，出水管与所述的集水区相连通。

13、具体的，所述的ph调节区内位于中筒顶部的位置设置有碱性药剂加药器，碱性药剂加药器与安装在流化床罐体外部的碱性药剂加药管相连通。

14、优选的，所述的流化床罐体封闭的顶端设置有能够开启的顶盖。

15、优选的，所述的药水混合罐体的外侧壁上安装有第一结晶颗粒物排放管，第一结晶颗粒物排放管与布药夹层上方的水药混合区的下部相连通。

16、优选的，所述的药水混合罐体的外底面上安装有排渣管，排渣管与水药混合区的底部相连通。

17、优选的，所述的流化床罐体的外底部安装有基架，所述的药水混合罐体位于基架内；所述的药水混合罐体的外径小于所述的流化床罐体的外径。

18、优选的，所述的流化床罐体底部位于所述的药水混合罐体外部的位置安装有第二结晶颗粒物排放管；所述的流化床罐体的外侧壁上靠近底部的位置也安装有第二结晶颗粒物排放管。

19、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

20、(ⅰ)本发明的多筒体结构能够实现设备内部诱导晶种的循环生长，有效提升了诱导晶种与水中离子的接触时间，获得良好的去除效率。碱性药剂的投加点设置于设备中上部，配合多筒体结构，可实现对流化床不同床层高度的水质ph控制，从而有效控制出水中磷化物含量，此外在碱性条件下，水中的硬度离子也可以随之去除，进一步提升出水水质。

21、(ⅱ)本发明中使用磷酸盐作为软化药剂，结晶产生的氟磷酸钙与传统化学沉淀工艺所生成的氟化钙相比，具有更高的溶度积，因此在水中的溶解度更低，对于氟化物含量较低的原水可获得良好的除氟效果，因此该系统具有更优的水质适应性。

22、(ⅲ)本发明通过控制不同床层高度的ph值可实现去除水中氟化物的同时有效降低出水中磷化物的含量和浊度，在获得良好氟化物去除效果的同时避免了磷化物对出水水质的影响，提高了设备的适用性。

23、(ⅳ)本发明在运行过程中所产生的唯一中间产物为诱导晶种在水中发生反应后生成的结晶颗粒物，经测定钙颗粒物表面结果致密稳定，具有良好的脱水性，颗粒物表面氟磷酸钙含量高，氟化物诱导结晶效果良好。

技术特征：

1.一种同步除氟降磷的化学结晶循环造粒流化床水处理装置，包括顶端和底端均封闭的流化床罐体(1)，其特征在于，所述的流化床罐体(1)的底部设置有药水混合罐体(2)，药水混合罐体(2)的顶部与流化床罐体(1)的底部相连通，药水混合罐体(2)的底部封闭；

2.如权利要求1所述的同步除氟降磷的化学结晶循环造粒流化床水处理装置，其特征在于，所述的药水混合罐体(2)分为一体成型的收缩部(201)和直筒部(202)，收缩部(201)的底端与直筒部(202)的顶端相连通，收缩部(201)的顶端与中筒(4)的底端相连通；所述的直筒部(202)的内径等于所述的内筒(3)的内径，所述的收缩部(201)的内壁和所述的内筒(3)的底端之间形成回流出水狭缝(203)。

3.如权利要求1所述的同步除氟降磷的化学结晶循环造粒流化床水处理装置，其特征在于，所述的水药混合区(11)内靠近底部的位置设置有布药夹层(12)，布药夹层(12)的顶部连通安装有多个软化药剂加药器(13)，布药夹层(12)的底部与软化药剂加药管(14)相连通，软化药剂加药管(14)安装在所述的药水混合罐体(2)外部。

4.如权利要求3所述的同步除氟降磷的化学结晶循环造粒流化床水处理装置，其特征在于，所述的水药混合区(11)内设置有布水器(15)，布水器(15)的顶端穿过布药夹层(12)伸出至布药夹层(12)的顶部上方，布水器(15)的底端穿过布药夹层(12)伸出至布药夹层(12)的底部下方；所述的药水混合罐体(2)外部设置有进水管(16)，进水管(16)与布药夹层(12)下方的水药混合区(11)内相连通；

5.如权利要求1所述的同步除氟降磷的化学结晶循环造粒流化床水处理装置，其特征在于，所述的ph调节区(8)内位于中筒(4)顶部的位置设置有碱性药剂加药器(18)，碱性药剂加药器(18)与安装在流化床罐体(1)外部的碱性药剂加药管(19)相连通。

6.如权利要求1所述的同步除氟降磷的化学结晶循环造粒流化床水处理装置，其特征在于，所述的流化床罐体(1)封闭的顶端设置有能够开启的顶盖(20)。

7.如权利要求1所述的同步除氟降磷的化学结晶循环造粒流化床水处理装置，其特征在于，所述的药水混合罐体(2)的外侧壁上安装有第一结晶颗粒物排放管(21)，第一结晶颗粒物排放管(21)与布药夹层(12)上方的水药混合区(11)的下部相连通。

8.如权利要求1所述的同步除氟降磷的化学结晶循环造粒流化床水处理装置，其特征在于，所述的药水混合罐体(2)的外底面上安装有排渣管(22)，排渣管(22)与水药混合区(11)的底部相连通。

9.如权利要求1所述的同步除氟降磷的化学结晶循环造粒流化床水处理装置，其特征在于，所述的流化床罐体(1)的外底部安装有基架(23)，所述的药水混合罐体(2)位于基架(23)内；所述的药水混合罐体(2)的外径小于所述的流化床罐体(1)的外径。

10.如权利要求9所述的同步除氟降磷的化学结晶循环造粒流化床水处理装置，其特征在于，所述的流化床罐体(1)底部位于所述的药水混合罐体(2)外部的位置安装有第二结晶颗粒物排放管(24)；所述的流化床罐体(1)的外侧壁上靠近底部的位置也安装有第二结晶颗粒物排放管(24)。

技术总结
本发明提供了一种同步除氟降磷的化学结晶循环造粒流化床水处理装置，其中，流化床罐体内从内至外依次设置有套装的内筒、中筒和外筒，内筒内部的区域为造粒流化区；内筒和中筒之间的区域为循环造粒区；内筒顶端和外筒顶端之间的区域以及中筒和外筒之间的区域为pH调节区；外筒底端和流化床罐体底端之间的区域以及外筒和流化床罐体之间的区域为颗粒沉降区；造粒流化区的底部和循环造粒区的底部通过中筒实现与pH调节区的底部和颗粒沉降区的底部之间的隔离；外筒顶端和流化床罐体顶端之间的区域为集水区；本发明的多筒体结构能够实现设备内部诱导晶种的循环生长，有效提升了诱导晶种与水中离子的接触时间，获得良好的去除效率。

技术研发人员：胡瑞柱,黄廷林,李恺弘
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8