一种含磷有机废水回收透钙磷石肥料的装置、方法及系统 |
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| 申请号 | CN202311663570.4 | 申请日 | 2023-12-05 | 公开(公告)号 | CN117736020A | 公开(公告)日 | 2024-03-22 |
| 申请人 | 重庆市益康环保工程有限公司; | 发明人 | 雒鑫伟; 鲁波; 唐军; 郑颖; 杨文富; 胡超超; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于 环境工程 污 水 处理 技术领域，公开了一种含磷有机 废水 回收透 钙 磷石 肥料 的装置、方法及系统，装置包括混合区、反应区、沉降区和离心干燥区，其中，混合区、反应区和沉降区位于筒体内腔；混合区位于筒体下部，沉降区位于筒体上部，混合区与沉降区之间通过倾斜隔板隔离开；反应区位于沉降区中心部，且反应区下部与混合区连通，上部与沉淀区连通；离心干燥区为通过第一排放管与沉降区下部连通的干燥装置的内部区域。本发明装置采用一体化设置，工艺流程短，成本低，具备混合反应、沉降离心、干燥 造粒 和反清洗等功能，加工效率高。回收方法简单，易于实现，适用于大规模生产。系统可实现透钙磷石肥料的一体化回收装置中液体的循环利用，实用性强。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种含磷有机废水回收透钙磷石肥料的装置，其特征在于，包括混合区(2)、反应区(3)、沉降区(4)和离心干燥区(5)，其中，混合区(2)、反应区(3)和沉降区(4)位于整体呈倒三角结构的筒体(1)内腔；混合区(2)位于筒体(1)下部，沉降区(4)位于筒体(1)上部，混合区(2)与沉降区(4)之间通过喇叭状倾斜隔板(6)隔离开，且喇叭状倾斜隔板(6)开口大的一端朝下；反应区(3)位于沉降区(4)中心部，且反应区(3)下部通过喇叭状倾斜隔板(6)开口小的一端与混合区(2)连通，上部与沉降区(4)连通；离心干燥区(5)为通过第一排放管(7)与沉降区(4)下部连通的干燥装置(501)的内部区域。 |
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| 说明书全文 | 一种含磷有机废水回收透钙磷石肥料的装置、方法及系统技术领域背景技术[0002] 磷在工业中具有广泛的应用，是许多化学反应和合成过程的重要原料(例如磷酸盐被用于制造洗涤剂、清洁剂和食品添加剂等)，而磷酸酯类化合物还广泛用作溶剂、塑料添加剂、阻燃剂等。此外，磷最重要的下游应用是生产化肥，大约全球一半以上的磷矿石用于生产磷酸，而大多数的磷酸用于生产化肥，可见磷对世界粮食生产有着重要作用。 [0003] 随着全球人口的增加，农业生产中必须的磷矿和磷肥资源需求的供给缺口将进一步扩大，然而磷矿属于不可再生资源，其数量有限，因此发展循环经济，实现资源的高效循环利用可减少对不可再生资源的依赖。目前我国污水排放量大、污染严重，而高浓度有机废3‑ 水(比如酒精、餐厨垃圾、厨余垃圾和市政污泥等)厌氧消化液的总磷含量高(其中PO4 约 80mg/L～150mg/L、PH值约6～8为中性)，因而从高浓度有机废水厌氧消化液中回收磷资源并作为磷肥被土地作物利用，既可解决环境污染问题又同时作为肥料利用。 [0004] 从有机废水厌氧消化液中回收磷的方法主要包括鸟粪石法、羟基磷灰石法和透钙2+ 4+ 3‑ 磷石法。其中，鸟粪石法为利用污水中存在Mg 、NH 、PO4 等离子在弱碱性条件(PH值约8～ 3‑ 9)下形成鸟粪石(MgNH4PO4·6H2O)沉淀析出，从而实现污水中PO4 的去除与回收，反应式 2+ + 2‑ + 为：Mg +NH4+HPO4 +6H2O＝MgNH4PO4·6H2O↓+H。采用该方法回收磷存在如下问题：一是需 2+ 2+ + 2‑ 要额外加入Mg 、NH4+等物质，回收成本高；二是Mg 、NH4、HPO4 三种物质浓度比需与反应式一致才能形成鸟粪石沉淀，回收装置控制难度大，总磷回收效率低。 [0005] 羟基磷灰石(Ca5OH(PO4)3、HAP)法的反应式为5Ca(OH)2+3H3PO4＝Ca5OH(PO4)3↓+9H2O，Ca/P＝5/3，PH范围在8～9。由于厌氧消化液呈现中性，在该方法中，调节PH投加氢氧化钙量大、成本高，HAP为中间产物不稳定、结晶易溶解、回收磷的钙量投加比高(5:3)，鸟粪石的含磷量低(质量分数13％)、低盐指数高(约42)，其磷回收率较低、成本较高。 [0006] 此外，而透钙磷石(CaHPO4·2H2O、DCPD)法为利用污水中存在的Ca2+、PO43‑等离子3‑ 在弱酸性条件下形成透钙磷石沉淀析出，从而实现污水中PO4 去除与回收，总反应式为：Ca(OH)2+H3PO4＝CaHPO4·2H2O↓，理论Ca/P＝1/1，PH范围在4.5～6.5。在该方法中，由于厌氧消化液停留时间约1.5～2.5天，水解酸化反应后VFA含量增多，水质呈现弱酸性(PH约4.5～ 6.5)，而透钙磷石沉淀也是在弱酸性条件下生成，因此无须为调节PH而投加氢氧化钙，氢氧化钙投加量少，透钙磷石结晶产物稳定，理论回收磷的钙量投加比低(1:1)，透钙磷石作为肥料的含磷量高(质量分数18％)、低盐指数低(约7)，其成本低，不易结垢。 [0007] 基于上述分析可知，与鸟粪石法和羟基磷灰石法相比，透钙磷石法具备如下优势：含磷量高、可以造粒、易与其他营养物质混合制成氮、磷、钾复合肥料、微溶于水具备缓释性且不易流失、低盐指数低且不易烧苗。目前，从含磷厌氧消化液回收磷资源的装置主要包括两种：流化床结晶装置和化学沉淀池装置。但流化床结晶装置和化学沉淀池装置一般需要配置分体式的晶种添加、固液分离、脱水和干燥等设施，这使得回收工艺流程长、投资高、运行成本高。 发明内容[0009] 本发明的目的是提出一种含磷有机废水回收透钙磷石肥料的装置，其采用一体化设置，工艺流程短，运行成本低，具备混合反应、沉降离心、干燥造粒和反清洗等功能，且加工效率高。 [0010] 实现本发明目的所采用的技术方案是： [0011] 一种含磷有机废水回收透钙磷石肥料的装置，包括混合区、反应区、沉降区和离心干燥区，其中，混合区、反应区和沉降区位于整体呈倒三角结构的筒体内腔；混合区位于筒体下部，沉降区位于筒体上部，混合区与沉降区之间通过喇叭状倾斜隔板隔离开，且喇叭状倾斜隔板开口大的一端朝下；反应区位于沉降区中心部，且反应区下部通过喇叭状倾斜隔板开口小的一端与混合区连通，上部与沉降区连通；离心干燥区为通过第一排放管与沉降区下部连通的干燥装置的内部区域。 [0012] 进一步地，混合区底部的筒壁呈喇叭状设置，且开口大的一端朝上；混合区底部的筒体内壁中心通过固定框架固定有水力搅拌混合器；混合区下方设有与混合区腔体内部连通第二排放管，混合区筒体侧壁外周还设有两个以上与混合区腔体内部连通的进液管。 [0013] 进一步地，反应区包括导筒、第一导流挡板、第二导流挡板和第三导流挡板，其中，导筒底部与混合区的腔室连通，第二导流挡板位于第一导流挡外周，第三导流挡板位于第一导流挡板和第二导流挡板下方；第一导流挡板一端与导筒上部边缘固定连接，另一端悬空；第二导流挡板一端与筒体上部固定连接；第三导流挡板的纵截面为“V”字形，且“V”字形导流挡板的一端与导筒外壁固定连接，另一端悬空。 [0014] 进一步地，沉降区中部设有水平隔板，将沉降区分为上方腔室和下方腔室，水平隔板的一端与第二导流挡板的另一端固定连接；下方腔室内设有与水平隔板固定连接的蜂窝状斜板填料，蜂窝状斜板填料底部与沉降区下方腔室连通，顶部贯穿水平隔板与沉降区上方腔室连通； [0015] 沉降区下方腔室内还设有位于导筒外周的第四导流挡板，第四导流挡板两端均悬空，侧壁通过一根以上的支撑架固定在筒体上；第四导流挡板的纵截面为喇叭状，喇叭状第四导流挡板较大开口的一端朝上，且第四导流挡板较大开口的直径大于第一导流挡板、第二导流挡板和第三导流挡板的最大直径； [0017] 进一步地，干燥装置包括整体呈倒三角形的壳体，壳体内部设有自上而下依次设有旋流槽、气固分离导流板、气固分离锥和伞型分布板；气固分离导流板一端与旋流槽固定连接，另一端与气固分离锥固定连接；伞型分布板悬空设置，且伞型分布板侧壁通过一根以上的支撑架固定在壳体上； [0018] 气固分离导流板由两个固定连接的喇叭状导流板组成，且两个喇叭状导流板开口较大的一端固定连接；气固分离锥由两个圆锥固定连接而成，且两个圆锥底部固定连接； [0019] 旋流槽位置对应的壳体外壁上还设有与壳体内部腔室连通的溢流管；气固分离导流板对应的壳体外壁上还设有与壳体内部腔室连通的沉淀排放吹扫气管；伞型分布板对应的壳体外壁上还设有与壳体内部腔室连通的干燥气体进气管；壳体顶部还设有与壳体内部腔室连通的干燥气体排气管；壳体下方设有与干燥装置内部腔室连通的第三排放管。 [0020] 进一步地，混合区下方设有一个以上与混合区底部固定连接的第一出气装置，且第一出气装置与混合区腔室内部连通。 [0021] 进一步地，沉降区下部侧壁外还设有一个以上与沉降区内部腔室连通的第二出气装置；第一排气管上还固定连接有反冲洗排气管。 [0022] 进一步地，筒体顶部中心的外壁上固定有伞型通气装置，且伞型通气装置与反应区腔室连通；筒体顶部中心的内壁上设有第一温度传感器和pH传感器；干燥装置上设有用于检测干燥装置内部温度的第二温度传感器。 [0023] 本发明的另一目的是提出一种含磷有机废水回收透钙磷石肥料的方法，其方法简单，易于实现，适用于大规模生产。 [0024] 实现本发明另一目的所采用的技术方案是： [0025] 一种含磷有机废水回收透钙磷石肥料的方法，采用上述含磷有机废水回收透钙磷石肥料的装置进行透钙磷石肥料回收，具体方法如下： [0026] 将含磷厌氧消化液与磷含量等浓度的氢氧化钙溶液分别从不同的进液管注入混合区的腔室内，经水力搅拌混合器混合后送入反应区的导筒，并在反应区进一步发生化学反应； [0027] 导筒内的混合液体一部分向下流回混合室，一部分沿着导流挡板流入沉降区； [0028] 混合液体在沉降区内沉降，沉降后上层清液通过出水管排出，未完全沉降的液体经过回流管引入进液管内，从而回到混合区的腔室内进入下一循环； [0029] 沉降结束后，关闭回流管，打开第一排放管，沉降区及反应区的污水及沉降区底部的结晶沉淀物进入干燥装置内进行干燥，干燥结束后晶体沉淀颗粒从第三排放管排出。 [0030] 本发明的再一目的是提出一种含磷有机废水回收透钙磷石肥料的系统，其可实现透钙磷石肥料的一体化回收装置中液体的循环利用，实用性强。 [0031] 实现本发明再一目的所采用的技术方案是：一种含磷有机废水回收透钙磷石肥料的系统，包括上述透钙磷石肥料的一体化回收装置，还包括含磷厌氧消化液的原液供给装置、混合搅拌装置、氢氧化钙溶液供给装置、出水槽、氢氧化钠搅拌投加装置、盐酸搅拌投加装置、肥料收集装置，其中， [0032] 原液供给装置与混合搅拌装置进液端口连通，且透钙磷石肥料的一体化回收中的混合区的第二排放管、沉降区的回流管、离心干燥区的溢流管也均与混合搅拌装置进液端口连通； [0033] 氢氧化钙溶液供给装置与混合区进液管供给装置连通； [0034] 出水槽与沉降区的出水管连通； [0035] 氢氧化钠搅拌投加装置和盐酸搅拌投加装置均与混合搅拌装置和回流管之间的管道连通； [0036] 肥料收集装置与离心干燥区第三排放管输出端连通。 [0037] 本发明的有益效果在于：本发明从含磷厌氧消化液中回收透钙磷石肥料的装置采用一体化设置，工艺流程短，运行成本低，具备混合反应、沉降离心、干燥造粒和反清洗等功能，且加工效率高。本发明的回收方法简单，易于实现，适用于大规模生产。本发明的回收系统可实现透钙磷石肥料的一体化回收装置中液体的循环利用，实用性强。附图说明 [0038] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图： [0039] 图1是本发明回收装置的一种整体结构示意图。 [0040] 图2是图1的一种横截面标记示意图。 [0041] 图3是图2中沿着A‑A方向的一种局部剖视示意图。 [0042] 图4是图2中沿着B‑B方向的一种局部剖视示意图。 [0043] 图5是图2中沿着C‑C方向的一种局部剖视示意图。 [0044] 图6是图5中沿着E‑E方向的一种剖视示意图。 [0045] 图7是图2中沿着D‑D面的一种局部剖视示意图。 [0046] 图8是图7中沿着F‑F方向的一种剖视示意图。 [0047] 图9是图1中回收装置中水力搅拌混合器的一种结构放大示意图。 [0048] 图10是回收装置中干燥装置的一种结构放大示意图。 [0049] 图11是干燥装置中旋流槽的一种结构示意图。 [0050] 图12是干燥装置中旋流槽的一种局部放大示意图。 [0051] 图13是干燥装置中旋流槽的一种局部剖视图。 [0052] 图14是本发明系统的一种整体工艺流程图。 [0053] 图中：1.筒体；2.混合区；3.反应区；4.沉降区；5.离心干燥区；6.倾斜隔板；7.第一排放管；8.固定框架；9.水力搅拌混合器；10.第二排放管；11.进液管；12.导筒；13.第一导流挡板；14.第二导流挡板；15.第三导流挡板；16.水平隔板；17.蜂窝状斜板填料；18.第四导流挡板；19.出水堰板；20.出水管；21.回流管；22.壳体；23.旋流槽；24.气固分离导流板；25.气固分离锥；26.伞型分布板；27.溢流管；28.沉淀排放吹扫气管；29.干燥气体进气管； 30.干燥气体排气管；31.第三排放管；32.第一出气装置；33.第二出气装置；34.反冲洗排气管；35.伞型通气装置；36.第一温度传感器；37.pH传感器；38.第二温度传感器；39.观察口； 40.原液供给装置；41.混合搅拌装置；42.氢氧化钙溶液供给装置；43.出水槽；44.氢氧化钠搅拌投加装置；45.盐酸搅拌投加装置；46.肥料收集装置； [0054] 901.外壳；902.O型孔；903.第一搅拌桨；904.第二搅拌桨； [0055] 231.长槽板；232.栏板； [0056] 501.干燥装置。 具体实施方式[0057] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0058] 实施例1 [0059] 如图1至图13所示，一种含磷有机废水回收透钙磷石肥料的装置，包括混合区2、反应区3、沉降区4和离心干燥区5，其中，混合区2、反应区3和沉降区4位于整体呈倒三角结构的筒体1内腔；混合区2位于筒体1下部，沉降区4位于筒体1上部，混合区2与沉降区4之间通过喇叭状倾斜隔板6隔离开，且喇叭状倾斜隔板6开口大的一端朝下；反应区3位于沉降区4中心部，且反应区3下部通过喇叭状倾斜隔板6开口小的一端与混合区2连通，上部与沉降区4连通；离心干燥区5为通过第一排放管7与沉降区4下部连通的干燥装置501的内部区域。本发明中的筒体1设计为倒三角形主要是减少原料在混合区2内停留的时间，同时扩展反应区 3和混合区2的空间，以增加可加工的物料量，进一步提高加工效率。由于物料在重力作用下会往下沉，因此将混合区2设置在筒体1下部可延长原始物料的混合区2的停留时间，便于物料的充分混合。将沉降区4与混合区2之间的隔板设置为喇叭状的倾斜隔板6可以起到导流的作用，使得混合后的物料沿着倾斜隔板6向上聚集至反应区3内。第一排放管7上设有电动阀，需要使用第一排放管7时打开电动阀门即可。 [0060] 在实际设计过程中，沉降区4可以为筒体1上部的一个连通区域。还可以将为筒体1上部划分为多个区域，然后在各个划分开的沉降区4对应的位置分别设置一个以上的干燥装置501。为了提高本发明的工作效率，本实施例优选将为筒体1上部划分为四个区域，然后在四个划分开的沉降区4对应的位置分别设置一个的干燥装置501。 [0061] 如图1、图2和图9所示，混合区2底部的筒壁呈喇叭状设置，且开口大的一端朝上；混合区2底部的筒体1内壁中心通过固定框架8固定有水力搅拌混合器9；混合区2下方设有与混合区2腔体内部连通第二排放管10，混合区2筒体1侧壁外周还设有两个以上与混合区2腔体内部连通的进液管11。 [0062] 水力搅拌混合器9通过固定框架8进行固定的目的是留出混合区2底部的空间，便于在加工完成后排放混合区2内的物料。在实际加工过程中，从第二排放管10排放的物料引入可进液管11内再次加入混合区2进入下一循环，第二排放管10上设有电动阀，需要使用第二排放管10时打开电动阀门即可。进液管11的数量为两根以上，采用该方式可保证至少一根进液管11用于引入含磷厌氧消化液，至少一根进液管11用于引入氢氧化钙溶液。水力搅拌混合器9为现有技术中常见的装置，水力搅拌混合器9具有剪切力、挤压力和对流力，搅拌器工作时，通过旋转刀片等部件，在液体中产生切割和剪切力，这种剪切作用可以帮助将大颗粒物料剪碎，使其更容易溶解、混合。搅拌器中的转子或螺旋部件可以在液体中产生挤压作用，将液体从一个位置挤到另一个位置，挤压力帮助混合液体在不同位置之间互相流动，增加混合效果。搅拌器的旋转作用会引起液体中的流动，形成涡流和涡旋，这种对流效应可以将液体较快地从中心向外部流动，然后再循环回来，对流力有助于混合液体中的不同组分，使其均匀混合。 [0063] 在本发明中，水力搅拌混合器9的具体型号可根据实际需要进行选择，在本发明的一个实施例中，水力搅拌混合器9采用水力驱动且带搅拌器的圆筒形混合器，其表面设置O型孔902，开孔数为60～72个、开孔直径6mm～8mm，利用受限撞击、射流混合、水力剪切共同作用强化混合效果。具体地，本实施例中的水力搅拌混合器9包括外壳901、开设在外壳901上的O型孔902、设置在水力搅拌混合器9内部的第一搅拌桨903和设置在水力搅拌混合器9下方的第二搅拌桨904，且第二搅拌桨904的桨叶长度大于第一搅拌桨903的桨叶长度。 [0064] 如图1至图4所示，反应区3包括导筒12、第一导流挡板13、第二导流挡板14和第三导流挡板15，其中，导筒12底部与混合区2的腔室连通，第二导流挡板14位于第一导流挡外周，第三导流挡板15位于第一导流挡板13和第二导流挡板14下方；第一导流挡板13一端与导筒12上部边缘固定连接，另一端悬空；第二导流挡板14一端与筒体1上部固定连接；第三导流挡板15的纵截面为“V”字形，且“V”字形导流挡板的一端与导筒12外壁固定连接，另一端悬空。 [0065] 导筒12设置于水力搅拌混合器9正上方，水力搅拌混合器9搅拌后在液体形成的涡流和涡旋沿着导筒12向上运动。液体经过第一导流挡板13的顶部后，沿着第一导流挡板13和第二导流挡板14之间的空间向下流动，从而进入沉降区4内。沿着第一导流挡板13和第二导流挡板14之间的空间往下流动的液体撞击到第三导流挡板15时，由于第三导流挡板15为“V”字形，使得第三导流挡板15的会截留透钙磷石沉淀，截留的透钙磷石沉淀作为循环反应的晶种，可提高结晶纯度和沉淀晶体粒径。在本发明的中，第三导流挡板15的“V”字形夹角为90°。图中箭头代表反应区3内的液体主流向。 [0066] 如图1和图2所示，沉降区4中部设有水平隔板16，将沉降区4分为上方腔室和下方腔室，水平隔板16的一端与第二导流挡板14的另一端固定连接；下方腔室内设有与水平隔板16固定连接的蜂窝状斜板填料17，蜂窝状斜板填料17底部与沉降区4下方腔室连通，顶部贯穿水平隔板16与沉降区4上方腔室连通； [0067] 沉降区4下方腔室内还设有位于导筒12外周的第四导流挡板18，第四导流挡板18两端均悬空，侧壁通过一根以上的支撑架固定在筒体1上；第四导流挡板18的纵截面为喇叭状，喇叭状第四导流挡板18较大开口的一端朝上，且第四导流挡板18较大开口的直径大于第一导流挡板13、第二导流挡板14和第三导流挡板15的最大直径； [0068] 沉降区4上方腔室内的上部还设有与筒体1内部固定连接的出水堰板19，出水堰板19对应的筒体1外壁上设有连通沉降区4上方腔室的出水管20，位于出水堰板19与水平隔板 16之间的筒体1外壁上设有连通沉降区4上方腔室的回流管21。在本实施例中，沉降区4下方腔室的筒体1上还设有观察口39，以便随时观察沉降区4内的情况。 [0069] 本发明利用出水堰板19实现液固分离，采用蜂窝状斜板填料17使得减少沉淀深度、缩短沉淀时间以及强化沉淀分离效果。出水堰板19的形状为现有技术中常见的形状，且在本发明出水堰板19的堰口夹角为90°。蜂窝状斜板填料17的材质为ABS，蜂窝状斜板填料17与水平隔板16之间的夹角为65°。从反应区3出来的混合液流经第四导流挡板18导流后流速加快冲击沉降区4底部倾斜隔板6上的透钙磷石沉淀，进一步沉淀晶体粒径。在实际设计过程中，第四导流挡板18的纵截面形状为开口方向朝上的大开口V字形，且夹角为155°，在该角度下导流效果最佳。 [0070] 如图1、图2、图7和图10所示，干燥装置501包括整体呈倒三角形的壳体22，壳体22内部设有自上而下依次设有旋流槽23、气固分离导流板24、气固分离锥25和伞型分布板26；气固分离导流板24一端与旋流槽23固定连接，另一端与气固分离锥25固定连接；伞型分布板26悬空设置，且伞型分布板26侧壁通过一根以上的支撑架固定在壳体22上； [0071] 气固分离导流板24由两个固定连接的喇叭状导流板组成，且两个喇叭状导流板开口较大的一端固定连接；气固分离锥25由两个圆锥固定连接而成，且两个圆锥底部固定连接； [0072] 旋流槽23位置对应的壳体22外壁上还设有与壳体22内部腔室连通的溢流管27；气固分离导流板24对应的壳体22外壁上还设有与壳体22内部腔室连通的沉淀排放吹扫气管28；伞型分布板26对应的壳体22外壁上还设有与壳体22内部腔室连通的干燥气体进气管 29；壳体22顶部还设有与壳体22内部腔室连通的干燥气体排气管30；壳体22下方设有与干燥装置501内部腔室连通的第三排放管31。 [0073] 本发明中，整个干燥装置501倾斜设置，且倾斜方向几乎与倒三角形的筒体1外壁倾斜方向一致。旋流槽23沿着干燥装置501竖直中心轴线为中心设置，其形状为一个窄的长槽板231沿着中心竖直轴线绕弯曲成螺旋状，螺旋圈数一般为3～6圈。旋流槽23横截面为立方抛物面的形式，靠近竖直中心的旋流槽23內缘处低，远离竖直中心的旋流槽23外缘处高，且远离竖直中心的旋流槽23外缘还设有旋流槽23栏板232，栏板232向外倾斜，且栏板232相对于长槽板231的倾角为7°～15°。旋流槽23的整体直径约400～900mm，螺距为180mm～675mm，距径比0.45～0.75，可分离0.05～0.6mm的比水重的沉淀物。 [0074] 气固分离导流板24和气固分离锥25都用于干燥过程中颗粒的沉降，干燥过程中气体流经气固分离锥25与气固分离导流板24的间隙处形成局部涡流，利用惯性作用进一步加速气固分离。溢流管27、沉淀排放吹扫气管28、干燥气体进气管29、干燥气体排气管30和第三排放管31上均设置有电动阀，需要使用时打开对应的电动阀即可。 [0075] 如图1、图2、图5和图6所示，混合区2下方设有一个以上与混合区2底部固定连接的第一出气装置32，且第一出气装置32与混合区2腔室内部连通。 [0076] 第一出气装置32为现有的将水中气体排放到外界的体排放装置，主要作用是将水中的气体从液体中分离出来，并将其排放到外界环境中。本发明中的气体排放装置为现有的装置，其通常由一个容器和一个排放口组成，容器用于容纳液体，排放口则连接到外部环境，当液体中的气体积累到一定量时，装置会自动打开排放口，将气体排出。还可以使用气体排放口来排放液体中的气体，目前，该设备通常安装在池塘或水池的底部，以防止气体在水中积累过多，当水中的气体积累到一定程度时，气体排放口会自动打开，将气体排放到外部环境中。本发明在中的第一出气装置32的气管采用开孔管方式布置，开孔直径为3～5mm，且气管中轴线垂直于筒体1外壁设置。 [0077] 如图1、图2、图7和图8所示，沉降区4下部侧壁外还设有一个以上与沉降区4内部腔室连通的第二出气装置33；第一排气管上还固定连接有反冲洗排气管34。 [0078] 第二出气装置33与第一出气装置32的结构相同。反冲洗排气管34上还设有电动阀，需要使用时打开电动阀即可，反冲洗排气管34 [0079] 如图1、图2和图10所示，筒体1顶部中心的外壁上固定有伞型通气装置35，且伞型通气装置35与反应区3腔室连通；筒体1顶部中心的内壁上设有第一温度传感器36和pH传感器37；干燥装置501上设有用于检测干燥装置501内部温度的第二温度传感器38。 [0080] 伞型通气装置35的作用是用于释放出筒体1内部物料反应生产的气体。第一温度传感器36和pH传感器37均为在线装置，其与接收设备无线连接，比如蓝牙连接或WiFi连接等，实时监测将筒体1内部的温度和pH数据。第二温度传感器38实时监测干燥热空气气温。 [0081] 实施例2 [0082] 一种含磷有机废水回收透钙磷石肥料的方法，采用上述透钙磷石肥料的一体化回收装置进行透钙磷石肥料回收，具体方法如下： [0083] 将含磷厌氧消化液与磷含量等浓度的氢氧化钙溶液分别从不同的进液管11注入混合区2的腔室内，经水力搅拌混合器9混合后送入反应区3的导筒12，并在反应区3进一步发生化学反应； [0084] 导筒12内的混合液体一部分向下流回混合室，一部分沿着导流挡板流入沉降区4； [0085] 混合液体在沉降区4内沉降，沉降后上层清液通过出水管20排出，未完全沉降的液体经过回流管21引入进液管11内，从而回到混合区2的腔室内进入下一循环； [0086] 沉降结束后，关闭回流管21，打开第一排放管7，沉降区4及反应区3的污水及沉降区4底部的结晶沉淀物进入干燥装置501内进行干燥，干燥结束后晶体沉淀颗粒从第三排放管31排出。 [0087] 进一步地，在干燥装置501内，结晶沉淀物进沿着旋流槽23内壁滑落至底部并堆积，关闭溢流管27、沉淀排放吹扫气管28和第三排放管31，打开干燥气体进气管29并通入热空气进行干燥；通入热空气干燥30～40min后，打开沉淀排放吹扫气管28进行间歇式供风吹扫，风压为40～60kpa，空气流速为0.45～5.9m/s，吹扫周期为1～3min一次，吹扫总时间为15‑21min。 [0088] 为便于理解本发明中各个区域的工作情况，以下本发明对各个区域内的具体反应原理和操作方法进行详细说明。 [0089] 一、混合区 [0091] 本发明中的含磷厌氧消化液的来源包括厌氧消化液原液(厌氧停留时间约1.5～3天，中温厌氧35℃)、装置回流液、装置混合区2排放液、离心干燥区5溢流管27及反冲洗排放液。含磷厌氧消化液经氢氧化钠或盐酸调节pH值，然后合并在混合搅拌装置41中，控制pH在5.7～6.1，控制温度在35℃，然后由含磷厌氧消化液进水泵增压进入回收装置内，含磷厌氧消化液进水泵流量为Q(q为装置批次处理量，Q＝(3～5)q+q＝(4～6)q，回流量为3～5倍)。 回收装置混合区2的上升流速为40～100m/h，水力搅拌混合器(9)的搅拌速度为20～40r/min，混合区2的水力停留时间(HRT)约10～15分钟。 [0092] 水力搅拌混合器9采用水力驱动的带搅拌器的圆筒形混合器，其表面设置O型孔902(开孔数为60～72个、开孔直径6mm～8mm)、利用受限撞击、射流混合、水力剪切共同作用强化混合效果。 [0093] 混合区2底部第二排放管10的锥斗循环截留的羟基磷灰石沉淀作为循环反应的晶种，缩短沉淀结晶时间，提高结晶纯度，提高沉淀晶体粒径。 [0094] 第一排气装置采用与循环回流同步的间歇曝气方式，曝气周期5～30min，气水比为2Q(Q为消化液进水泵流量)。第一排气装置的作用主要有以下几点：1.强化混合区2药剂、进水、晶种的混合效果；2.由于含磷厌氧消化液存在碳酸盐碱度体系，控制混合区2进水的PH为酸性后易产生二氧化碳气体，通气驱除二氧化碳后利于后续反应区3的沉淀结晶反应；3.混合区2排放管卸空后，气管吹扫排净混合区2锥斗底部的沉淀晶体；4.混合区2后续整体气体反清洗。 [0095] 二、反应区 [0096] 反应区3设置第一温度传感器36和pH传感器37便于实时监测并控制。 [0097] ①由于羟基磷灰石沉淀(HAP)的溶解度最低，溶液中的羟基磷灰石(HAP)率先沉淀，反应式：5Ca(OH)2+3H3PO4＝Ca5OH(PO4)3↓+9H2O；伴随着氢氧化钙完全溶解，羟基磷灰石(HAP)沉淀逐渐生长；氢氧根离子的消耗意味着PH的降低，但伴随氢氧化钙的溶解，PH值保持不变(5.7～6.1)，反应时间约4～6分钟，钙离子浓度由c逐渐降低至0.25c。羟基磷灰石沉淀(HAP)的密度为3.155g/cm3，上升流速70～90m/h。 [0098] ②HAP沉淀的过饱和度快速降低，达到较低PH值和HAP的低结晶度，在热力学上对HAP的沉淀和生长产生不利影响。在这些条件下，透钙磷石与HAP处于亚稳平衡状态，使得透钙磷石沉淀的出现成为可能。羟基磷灰石沉淀(HAP)向透钙磷石沉淀(DCPD)的转化，转化的反应式：Ca5OH(PO4)3+2H3PO4+9H2O＝5CaHPO4·2H2O↓，透钙磷石(DCPD)沉淀逐渐开始生成。由于HAP转化而导致酸的消耗和钙离子的消耗，PH值缓慢升高(由5.7到5.8)，钙离子浓度由0.25c逐渐降低至0.2c，反应时间约4～14分钟 [0099] ③在37℃、PH＝6的条件下，透钙磷石(DCPD)相比羟基磷灰石沉淀(HAP)结晶速率比率为1000，因此动力学起决定性作用。随着透钙磷石沉淀的生长，HAP沉淀逐渐减少，直至HAP完全消失。最细颗粒溶解并使得较大的颗粒生长。PH缓慢升高、钙浓度的降低。钙磷石沉淀(DCPD)和羟基磷灰石沉淀(HAP)共存，透钙磷石沉淀(DCPD)逐步生长，反应式：Ca5OH(PO4)3+2H3PO4+9H2O＝5CaHPO4·2H2O↓，Ca(OH)2+H3PO4＝CaHPO4·2H2O↓，PH值缓慢升高(由5.7到6.0)，反应时间约18～85分钟，钙离子浓度由0.2c逐渐降低至0.15c。 [0100] 三、沉降区 [0101] 透钙磷石沉淀(DCPD)的密度为2.310g/cm3，上升流速20～30m/h，透钙磷石沉淀(DCPD)的尺寸为40～65μm，经过循环造粒后粒径约0.1～0.4mm(85％以上)。利用出水堰板19实现液固分离，蜂窝状斜板填料17的材质为ABS，蜂窝状斜板填料17与水平隔板16之间的夹角为65°，采用蜂窝状斜板填料17可减少沉淀深度、缩短沉淀时间和强化沉淀分离效果。 停留时间根据消化液进水泵流量Q、上升流速计算，一般5～20min。 [0102] 从反应区3出来的混合液流经第四导流挡板18导流后流速加快冲击沉降区4底部倾斜隔板6上的透钙磷石沉淀，进一步沉淀晶体粒径。在实际设计过程中，第四导流挡板18形状为大开口的V字形且夹角为155°。 [0103] 沉降区4的第一排放管7卸空后，第二出气装置33吹扫排净沉降区4锥斗底部的沉淀晶体以及后续沉降区4整体气体反清洗。 [0104] 四、离心干燥区 [0105] 经过混合、反应和沉降结束并且回流泵停止回流后，打开沉降区4第一排放管7的电动阀门，沉降区4及反应区3的污水及沉降区4底部的结晶沉淀物在1～3.5m水深的压力作用下沿着离心干燥区5的切线方向进入旋流槽23。 [0106] 污水及结晶沉淀物自给入旋流槽23后，在沿槽流动过程中在重力、摩擦力和离心力作用下逐渐在旋流槽23横截面发生分区，结晶沉淀物分布在旋流槽23横截面的內缘，污水分布在旋流槽23横截面的外缘。在旋流槽23末端的横截面上设置分隔板，将內缘处的结晶沉淀物导流至离心干燥区5的下部区域，将外缘处的污水导流至离心干燥区5溢流管27。由于旋流槽23倾斜设置使得靠近旋流槽23中表面流速较低的污水和小颗粒向着旋溜槽的内侧运动并实现二次环流(在螺旋回转斜面流)的过程，使得最终造粒的粒径增加至0.6mm～1.2mm(85％以上)。经旋流槽23分离后的结晶沉淀物的含水率降低至72％～80％。 [0107] 本实施例中离心干燥轴线与竖直方向的夹角为48°，由旋流槽23导流至离心干燥区5的下部区域结晶沉淀物沿着内壁滑落至底部并堆积，关闭溢流管27、沉淀排放吹扫气管28和第三排放管31，打开干燥气体进气管29并通入热空气进行干燥，控制升温速度低于2℃/min，以保证结晶沉淀物不会显著失水。该热空气由风机供气，并利用厌氧罐沼气发电机组余热利用换热。 [0108] 在离心干燥区5气固分离锥25下部设置第二温度传感器38便于实时监测干燥热空气气温。在离心干燥区5中心轴线上并靠近干燥气体进气管29处设置顶面开孔的伞型分布板26，伞面与水平方向的夹角为60度，开孔直径为2～4mm。热空气气流进入离心干燥区5后，由于流速快并受到伞型分布板26的阻隔后气流方向由中心向上转变为由中心倾斜向下放射状，而后遇底面反射后向上，并再次通过伞型分布板26后以环流方向垂直向上。沉积在底部和伞型分布板26上的晶体沉淀随着气流运动、碰撞和干燥。为防止细小的晶体沉淀被气流带出离心干燥区5，在离心干燥区5中心轴线及干燥气体排放管处设置气固分离锥25和气固分离导流板24。 [0109] 气体携带固体颗粒上升至气固分离锥25处后与其撞击，固体颗粒在撞击力、重力作用下沉降，而气体流经后在此处及气固分离锥25与气固分离导流板24的间隙处形成局部涡流，利用惯性作用进一步加速气固分离。 [0110] 气固分离导流板24采用变径桶状型式，在其变径处的外部利用转折式惯性力作用、颗粒撞击力作用加速气固分离；在其变径处的内部由于截面积变大后气体流速变慢，被空气裹挟的细小沉淀颗粒加速沉降。 [0111] 待通入热空气干燥30～40min后，打开沉淀排放吹扫气管28进行间歇式供风吹扫，风压为40～60kpa，空气流速为0.45～5.9m/s，吹扫周期为1～3min一次，吹扫总时间为15‑21min。吹扫结束后，沉淀第三排放管31阀门打开排出晶体沉淀颗粒并装袋外运，颗粒粒径为0.8～2mm(85％以上)，颗粒含水率低于10％，磷的含量约10～13％和P2O5的含量约21～ 25％(质量分数)。离心干燥区5预留反冲洗水排放管及阀门、反冲洗进水管及阀门。 [0112] 实施例3 [0113] 如图1至图14所示，一种含磷有机废水回收透钙磷石肥料的系统，包括上述透钙磷石肥料的一体化回收装置，还包括含磷厌氧消化液的原液供给装置40、混合搅拌装置41、氢氧化钙溶液供给装置42、出水槽43、氢氧化钠搅拌投加装置44、盐酸搅拌投加装置45、肥料收集装置46。 [0114] 在本实施例中，原液供给装置40与混合搅拌装置41进液端口连通，且透钙磷石肥料的一体化回收中的混合区2的第二排放管10、沉降区4的回流管21、离心干燥区5的溢流管27也均与混合搅拌装置41进液端口连通。在实际设计过程中，进液端口可以为多个，以方便连接为主，根据实际需要进行设计。在本实施例中，原液供给装置40为现有用于产生沼气的厌氧罐。 [0115] 氢氧化钙溶液供给装置42与混合区2进液管11连通，氢氧化钙溶液主要用于补充在反应过程中需要的氢氧化钙。 [0116] 出水槽43与沉降区4的出水管20连通。出水管20用于排出加工过程中较为清澈的水至排水槽，然后对出水槽43内的水进行后续处理或直接排放即可。 [0117] 氢氧化钠搅拌投加装置44和盐酸搅拌投加装置45均与混合搅拌装置41和回流管21之间的管道连通。氢氧化钠或盐酸调节主要用于调节溶液的pH值。 [0118] 肥料收集装置46与离心干燥区5第三排放管31输出端连通。第三排放管31输出端排出的晶体沉淀颗粒到肥料收集装置46，然后再进行装袋外运。 [0119] 采用本发明的方法、装置和系统回收的磷肥具有回收含磷量高、产物稳定、肥效好、不易烧苗、纯度高的技术优势，工艺方法具备不投加碱液及氮素、投加的钙磷比低的特点，装置采用水力搅拌及旋流分离技术、晶种自截留技术、气体吹扫强化排放及反清洗技术、一体化集成设计等具备工艺控制简单、运行成本低和设备投资低等特点。 [0120] 在实际加工过程中，本发明的工艺技术指标具体如下： [0121] P回收率：93％～96％ [0122] 进水磷浓度范围：40～200mg/L [0123] 出水磷浓度范围：2.8～14mg/L [0124] 钙磷石肥料产品的指标： [0125] 纯度：磷的含量约10～13％和P2O5的含量约21～25％(质量分数) [0126] 粒径：0.8～2mm(85％以上) [0127] 含水率：低于10％ [0128] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步地的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方法而已，并不用于限制本发明，凡是在本发明的主旨之内，所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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