[发明专利]一种畜禽废水磷素结晶成肥反应器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种畜禽废水磷素结晶成肥反应器及其应用，属于农业资源环境技术领域。

背景技术

我国规模化畜禽养殖业的迅猛发展，随之而来的畜禽环境问题日益凸显，特别是畜禽废水磷素的过量排放，已成为我国水体富营养化的重要影响因素之一。与此同时，作为农业生产必需的营养元素，磷在全球范围内存在严重的资源匮乏。近年，开发新型资源环境技术，将磷污染治理与磷资源回收合二为一，成为研究与应用的前沿内容。

回收废水磷素的方法主要有结晶法、吸附法、离子交换法、生物法等。吸附法存在吸附容量小、性质不稳定等缺点；离子交换法存在再生废液量大、再生周期长等缺点；生物摄磷法在微生物群落结构探测、菌种纯培养和驯化操控方面存在困难。

结晶法回收磷具有快速、高效、工艺简便的特点，其原理是结晶剂镁盐或钙盐与畜禽废水中的磷素结晶沉淀而回收，产物鸟粪石或羟基磷灰石是优质的肥料资源，该技术被国内外学者公认是可持续发展新技术。但是，在实际推广过程中，磷回收结晶器的构造设计与操作运行对运行工艺成本、磷回收效能、结晶磷渣水相分离、磷素成肥率等因素具有显著影响，成为该法推广应用的焦点问题。

目前，国内外大量磷回收多以序批式流化床形式反应，存在工艺复杂，回收率低、磷渣水相分离困难、回收磷成肥率低等缺点。针对以上问题，专利CN101602535B公开了一种磷回收结晶反应器及磷回收方法，通过曝气吹脱的方式提高pH值，把磷通过磷酸铵镁结晶的形式去除回收，工艺流程简单。但是，该反应器及使用方法的磷回收率仅有50～60%，磷回收效能有限。为了进一步提高磷回收率，专利CN101935093B公开了一种连续流反应器，设计了漏斗式静沉保护挡板、贴壁式斜板沉淀器等模块单元，有效避免紊流干扰，磷回收率达到95%，但是磷结晶产物的含水率较大，磷渣水相分离困难，影响磷素回收成肥效率，增加运行成本。因此，开发设计一种针对畜禽废水处理的磷素结晶成肥一体化反应器，成为研究与应用的重点，目前未见文献报道和专利公开。

发明内容

本发明的目的是提供一种畜禽废水磷素结晶成肥反应器及其应用，本发明畜禽废水磷素结晶成肥反应器能有效克服现有磷回收反应器工艺复杂、磷回收率低、磷渣水相难以分离、磷素成肥率低等问题。

本发明所提供的一种畜禽废水磷素结晶成肥反应器，包括圆柱形混凝结晶器、漏斗式絮凝结晶器、圆柱形静沉集泥器、渣水分离管和磷素成肥器；

所述圆柱形混凝结晶器的侧壁上设有进水管、加镁管和pH调节加液管；所述圆柱形混凝结晶器的腔体内设有pH检测计、搅拌器和悬浮式双堰滗水器，所述悬浮式双堰滗水器包括外层溢流堰和和设于所述外层溢流堰腔体内的内层溢流堰，设于所述悬浮式双堰滗水器底部的出水口与设置于所述圆柱形混凝结晶器侧壁上的出水管相连接；

所述圆柱形混凝结晶器与所述漏斗式絮凝结晶器的大开口端相连通，所述漏斗式絮凝结晶器的小开口端与所述圆柱形静沉集泥器相连通；所述圆柱形静沉集泥器与所述磷素成肥器通过所述渣水分离管相连通。

上述的畜禽废水磷素结晶成肥反应器中，所述圆柱形混凝结晶器的高径比可为4～6：1；

所述漏斗式絮凝结晶器的高度可为所述圆柱形混凝结晶器高度的1/5～1/4；

所述漏斗式絮凝结晶器与所述圆柱形混凝结晶器之间呈100°～120°的夹角；

所述悬浮式双堰滗水器的直径与所述圆柱形混凝结晶器的直径的比可为1：3～4；

所述悬浮式双堰滗水器的高径比可为0.5～1：1；

所述圆柱形静沉集泥槽的直径与所述圆柱形混凝结晶器的直径的比可为1：3～4；

所述圆柱形静沉集泥槽的高径比可为1～3：1；

本发明采用的圆柱形混凝结晶器，其整体混凝效能优于现有的正方形、长方形等其他形状的结晶反应器，其可以防止内部紊流、短流等对反应过程的干扰，有利于混凝充分反应，增加磷回收效能。

上述的畜禽废水磷素结晶成肥反应器中，所述渣水分离管可为虹吸式渣水分离管，所述虹吸式渣水分离管包括进水阀、倒U形虹吸管和出口阀，利用虹吸原理排出磷渣，实现磷渣与水相的高效分离，其效果优于现有的下排式磷渣收集装置，有效地降低了磷渣的含水率，为后续磷素成肥提供了有利条件。