公布日：2023.12.26
申請(qǐng)日：2023.09.22
分類號(hào)：C02F1/58(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)I;B01F25/312(2022.01)I;B01J19/24(2006.01)I;B01J19/26(2006.01)I;C02F101/14(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及一種基于微管流化的低濃度含氟廢水深度除氟裝置，屬于含氟廢水處理領(lǐng)域。該裝置自下而上包括晶�；厥諈^(qū)、進(jìn)水布水區(qū)、微管流化反應(yīng)區(qū)和沉淀出水區(qū)。低濃度含氟廢水先經(jīng)過文丘里式射流器與除氟劑充分混合，混合液通過射流器出口快速進(jìn)入微管流化反應(yīng)區(qū)，含氟廢水中的氟離子與除氟劑中的鈣離子在微管流化反應(yīng)區(qū)的晶種表面形成氟化鈣并逐漸增大。除氟反應(yīng)后的廢水經(jīng)過沉淀出水區(qū)進(jìn)行排放，較大的氟化鈣晶粒通過晶�；厥諈^(qū)及晶�；厥展苓M(jìn)行氟資源的回收利用。本發(fā)明適用于低濃度含氟廢水深度除氟，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)氟資源的回收利用，具有良好的含氟廢水深度處理應(yīng)用前景。
權(quán)利要求書
1.一種基于微管流化的低濃度含氟廢水深度除氟裝置，其特征在于，自下而上依次包括晶�；厥諈^(qū)I、進(jìn)水布水區(qū)II、微管流化反應(yīng)區(qū)III和沉淀出水區(qū)IV；所述晶粒回收區(qū)I為下部逐漸縮小的圓臺(tái)形結(jié)構(gòu)，晶粒回收區(qū)I底部側(cè)方設(shè)有第一晶�；厥展埽�12），通過第一晶�；厥臻y（13）控制晶粒的排出；所述裝置外設(shè)有進(jìn)水管（1）、進(jìn)水泵（2）、止回閥（3）和文丘里式射流器（4），含氟廢水由進(jìn)水管（1）經(jīng)過進(jìn)水泵（2）加壓輸送至文丘里式射流器（4），與除氟劑混合后進(jìn)入進(jìn)水布水區(qū)II；所述進(jìn)水布水區(qū)II設(shè)有可移動(dòng)圓盤式布水管（16），含氟廢水和除氟劑的混合液經(jīng)布水管（16）快速進(jìn)入管式流化床反應(yīng)區(qū)III中的各個(gè)管道；所述微管流化反應(yīng)區(qū)III為圓柱形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部由不銹鋼隔板（19）分隔為多個(gè)平行管道（17），管道（17）內(nèi)裝填有誘導(dǎo)晶種（18），誘導(dǎo)進(jìn)水中的氟離子和鈣離子在誘導(dǎo)晶種（18）表面形成氟化鈣沉淀；所述沉淀出水區(qū)IV包含氣、液、固三相分離結(jié)構(gòu)，沉淀出水區(qū)IV下部與微管流化反應(yīng)區(qū)III上部連通，沉淀出水區(qū)IV中間設(shè)有氣體收集裝管（23），氣體收集裝管的上部排氣管道（25）與大氣相通，保證裝置內(nèi)外氣壓平衡；氣體收集裝管（23）下部為傾斜的氣體導(dǎo)流板（22），與上部排氣管道（25）外壁形成沉淀區(qū)，用于分離固體和液體；沉淀出水區(qū)IV上部為環(huán)形的溢流堰（24），溢流堰（24）中設(shè)有在線氟離子檢測儀（26）；預(yù)留出水管（27）與進(jìn)水管（1）相通的管道，可通過出水閥（28）切換出水進(jìn)入進(jìn)水管（1）。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微管流化的低濃度含氟廢水深度除氟裝置，其特征在于，所述晶�；厥諈^(qū)I的側(cè)壁與水平夾角即晶�；厥諈^(qū)側(cè)壁夾角（31）為55~60°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微管流化的低濃度含氟廢水深度除氟裝置，其特征在于，所述進(jìn)水管（1）與進(jìn)水泵（2）之間設(shè)有進(jìn)水閥（33），通過調(diào)節(jié)進(jìn)水閥（33）調(diào)節(jié)進(jìn)水流速，控制微管流化反應(yīng)區(qū)IV中晶粒處于流化狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微管流化的低濃度含氟廢水深度除氟裝置，其特征在于，所述文丘里管射流器（4）由噴嘴（6）、吸入口（10）和擴(kuò)壓管（9）三部分組成，經(jīng)過進(jìn)水泵（2）加壓后的含氟廢水進(jìn)入射流器噴嘴（6），廢水被壓縮向噴射室（7）并變成高速射流；噴射室（7）內(nèi)產(chǎn)生真空，將除氟劑通過吸入口（10）吸入，與含氟廢水混合；在擴(kuò)壓管（9）中隨著射流向射流器出口（11）擴(kuò)散，水流速度減小，出口處形成湍流，含氟廢水與除氟劑進(jìn)行充分混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微管流化的低濃度含氟廢水深度除氟裝置，其特征在于，所述沉淀出水區(qū)IV的直徑與微管流化反應(yīng)區(qū)III的直徑之比為3/2~2；所述晶粒回收區(qū)I占裝置總高度的1/10~3/20，進(jìn)水布水區(qū)II高度占總高度的1/20~1/10，微管流化反應(yīng)區(qū)III高度占總高度的1/2~3/5，沉淀出水區(qū)IV高度占總高度1/3~2/5；所述裝置內(nèi)填料的高度與微管流化反應(yīng)區(qū)IV的高度之比為1/4~1/3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微管流化的低濃度含氟廢水深度除氟裝置，其特征在于，所述微管流化反應(yīng)區(qū)中誘導(dǎo)晶粒（18）為石英砂、氟化鈣晶種、冰晶石和氟磷灰石的一種或幾種；所述除氟劑為氫氧化鈣、氯化鈣和鈣基液堿的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微管流化的低濃度含氟廢水深度除氟裝置，其特征在于，所述流化床中誘導(dǎo)晶粒（18）尺寸范圍為管道（17）直徑的1/10-1/5。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微管流化的低濃度含氟廢水深度除氟裝置，其特征在于，所述出水區(qū)的氣體導(dǎo)流板（22）與水平夾角即氣體導(dǎo)流板夾角（30）為55~60°；所述沉淀出水區(qū)IV下方設(shè)有第二晶�；厥展埽�21），第二晶�；厥展埽�21）與沉淀出水區(qū)IV側(cè)壁夾角即第二晶粒回收管夾角（34）為60~90°。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于微管流化的低濃度含氟廢水深度除氟裝置，其特征在于，所述文丘里式射流器（4）的射流器入口（5）直徑與噴嘴（6）直徑之比為2~4，喉管（8）直徑與噴嘴（6）直徑之比為1~2，擴(kuò)壓管（9）的擴(kuò)散角即擴(kuò)壓管夾角（32）為10~15°。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于微管流化的低濃度含氟廢水深度除氟裝置，其特征在于，所述進(jìn)水泵（2）與文丘里管射流器（4）之間設(shè)有止回閥（3），防止文丘里式射流器（4）液體回流至進(jìn)水泵（2）；所述文丘里管射流器吸入器（10）處設(shè)有吸入閥（15），可通過吸入閥（15）調(diào)節(jié)除氟劑的加藥量，調(diào)節(jié)進(jìn)水鈣氟摩爾比為1/3~2。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于微管流化的低濃度含氟廢水深度除氟裝置。
本發(fā)明所提供的技術(shù)方案如下：
本發(fā)明提供了一種基于微管流化的低濃度含氟廢水深度除氟裝置，自下而上依次包括晶�；厥諈^(qū)I、進(jìn)水布水區(qū)II、微管流化反應(yīng)區(qū)III和沉淀出水區(qū)IV；
所述晶�；厥諈^(qū)I為下部逐漸縮小的圓臺(tái)形結(jié)構(gòu)，晶�；厥諈^(qū)I底部側(cè)方設(shè)有第一晶�；厥展�，通過第一晶�；厥臻y控制晶粒的排出；
所述裝置外設(shè)有進(jìn)水管、進(jìn)水泵、止回閥和文丘里式射流器，低濃度含氟廢水由進(jìn)水管經(jīng)過進(jìn)水泵加壓輸送至文丘里式射流器，與除氟劑混合后進(jìn)入進(jìn)水布水區(qū)II；
所述進(jìn)水布水區(qū)II設(shè)有可移動(dòng)圓盤式布水管，含氟廢水和除氟劑的混合液經(jīng)布水管快速進(jìn)入管式流化床反應(yīng)區(qū)III中的各個(gè)管道；
所述微管流化反應(yīng)區(qū)III為圓柱形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部由不銹鋼隔板分隔為多個(gè)平行管道，管道內(nèi)裝填有誘導(dǎo)晶種，誘導(dǎo)進(jìn)水中的氟離子和鈣離子在誘導(dǎo)晶種表面形成氟化鈣沉淀；
所述沉淀出水區(qū)IV包含氣、液、固三相分離結(jié)構(gòu)，沉淀出水區(qū)IV下部與微管流化反應(yīng)區(qū)III上部連通，沉淀出水區(qū)IV中間設(shè)有氣體收集裝管，氣體收集裝管頂部管道與大氣相通，保證裝置內(nèi)外氣壓平衡；氣體收集裝管下部為傾斜的氣體導(dǎo)流板，與上部排氣管道外壁形成沉淀區(qū)，用于分離固體和液體；出水區(qū)IV上部為環(huán)形的溢流堰，溢流堰中設(shè)有在線氟離子檢測儀；預(yù)留出水管與進(jìn)水管相通的管道，可通過出水閥切換出水進(jìn)入進(jìn)水管。
作為優(yōu)選，所述晶�；厥諈^(qū)I側(cè)壁與水平夾角為55~60°。
作為優(yōu)選，所述進(jìn)水管與進(jìn)水泵之間設(shè)有進(jìn)水閥，通過調(diào)節(jié)進(jìn)水閥調(diào)節(jié)進(jìn)水流速，控制微管流化反應(yīng)區(qū)IV中晶粒處于流化狀態(tài)。
作為優(yōu)選，所述文丘里管射流器由噴嘴、吸入口和擴(kuò)壓管三部分組成，經(jīng)過進(jìn)水泵加壓后的含氟廢水進(jìn)入射流器噴嘴，廢水被壓縮向噴射室并變成高速射流。噴射室內(nèi)產(chǎn)生真空，將除氟劑通過吸入口吸入，與含氟廢水混合。在擴(kuò)壓管中隨著射流向射流器出口擴(kuò)散，水流速度減小，出口處形成湍流，含氟廢水與除氟劑進(jìn)行充分混合。
作為優(yōu)選，所述沉淀出水區(qū)IV的直徑與微管流化反應(yīng)區(qū)III的直徑之比為3/2~2。
作為優(yōu)選，所述晶粒回收區(qū)I占裝置總高度的1/10~3/20，進(jìn)水布水區(qū)II高度占總高度的1/20~1/10，微管流化反應(yīng)區(qū)III高度占總高度的1/2~3/5，沉淀出水區(qū)IV高度占總高度1/3~2/5。
作為優(yōu)選，所述裝置內(nèi)填料的高度與微管流化反應(yīng)區(qū)IV的高度之比為1/4~1/3。
作為優(yōu)選，所述微管流化反應(yīng)區(qū)中誘導(dǎo)晶粒為石英砂、氟化鈣晶種、冰晶石和氟磷灰石的一種或幾種等。
作為優(yōu)選，所述除氟劑為氫氧化鈣、氯化鈣和鈣基液堿的一種或幾種等。
作為優(yōu)選，所述流化床中誘導(dǎo)晶粒尺寸范圍為管道直徑的1/10-1/5。
作為優(yōu)選，所述出水區(qū)的氣體導(dǎo)流板與水平夾角為55~60°。
作為優(yōu)選，所述沉淀出水區(qū)IV下方設(shè)有第二晶�；厥展埽诙Я；厥展芘c沉淀出水區(qū)IV側(cè)壁夾角為60~90°。
作為優(yōu)選，所述文丘里式射流器入口直徑與噴嘴直徑之比為2~4，喉管直徑與噴嘴直徑之比為1~2，擴(kuò)壓管的擴(kuò)散角為10~15°。
作為優(yōu)選，所述進(jìn)水泵與文丘里管射流器之間設(shè)有止回閥，防止射流器液體回流至進(jìn)水泵。
作為優(yōu)選，所述文丘里管射流器吸入器處設(shè)有吸入閥，可通過吸入閥調(diào)節(jié)除氟劑的加藥量，調(diào)節(jié)進(jìn)水鈣氟摩爾比為1/3~2。
與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
1）各結(jié)構(gòu)單元功能協(xié)同，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積��；2）通過文丘里式射流器實(shí)現(xiàn)含氟廢水和除氟劑的充分混合，提高進(jìn)水水流流速，有利于減少能耗，提高藥劑利用效率，增強(qiáng)除氟效果；3）采用微管流化結(jié)晶，進(jìn)行分流處理，使氟離子和鈣離子在誘導(dǎo)晶種表面更快析出沉淀，減少晶種流失，提高除氟效率；4）通過收集產(chǎn)生的含氟晶�？蓪�(shí)現(xiàn)氟資源的回收利用。
（發(fā)明人：陸慧鋒;康婷婷;易力;俞言文;陳倩倩）
