[发明专利]一种差速布水器及其在结晶流化床中的应用

说明书

本发明涉及一种差速布水器及其在结晶流化床中的应用，所述差速布水器采用双层孔板结构，其中上孔板的开孔数量大于下孔板，且上下孔板之间通过呈十字间隔布置或簇式布置的引水管连接，通过分别向上下孔板之间和下孔板下部空间引入至少两股水流，从而在上孔板上部的出口端处形成差异化的出口流速，该差异化的出口流速应用于结晶流化床反应器时，能够在保持床总体流量不变的情况下，迟滞晶体颗粒的沉积，进而促使其进一步长大，提高回收的晶体颗粒的利用价值并降低其后处理难度。

技术领域

本发明属于环保设备技术领域。具体的属于废水脱氟、除磷、除硬处理的结晶流化床技术领域。

背景技术

在废水处理领域，结晶流化床广泛用于废水除硬（细砂晶种，加碳酸钠药剂，生成碳酸钙晶体沉淀）；废水除氟（需添加CaF晶种和CaCl药剂，生成CaF晶体沉淀），和废水脱磷（使用鸟粪石晶种）；通过向水体中加入化学药剂，生成的CaF等难容性物质在水中过饱和，从而在晶种表面持续集聚，晶体长大到一定尺寸后会打破流化平衡，自动沉积到床层底部，并被排出。结晶流化床水处理过程产生的沉积物主要为颗粒形态，相较于传统沉淀法处理工艺产生的絮状沉淀而言结构更为紧密，含水率低，在水体中沉降速度快，通常无需附加混凝药剂。

在废水的脱氟、除硬等流化床处理过程中，进入结晶流化床的原水中氟离子、钙镁离子等目标离子的浓度通常均为较为微量的低浓度状态，通常均需经过回流提高对水质目标离子的去除率。另一方面，为避免流化的晶体颗粒，尤其是微小的晶种颗粒随水流从床顶部排出而影响水质（浊度增大），目前的结晶流化床装置均包括一个位于顶部的大直径沉淀装置，以使得水流在此处降低流速，被冲刷至此的微小晶体颗粒沉积。但是这种大直径沉淀装置的尺寸是受限的，处于结构稳定性的要求，其不能无限的增大。因此，在保证微小颗粒沉降效果的前提下（保证溢流水的浊度上限），结晶流化床中整体流量也是受限的，超出该流量上限则会导致大量微小颗粒不能再所述大直径沉淀装置中得到有效沉降而随溢流水外排，使外排水的浊度增大。

上述结晶流化床中受限的整体流量一方面体现了对水处理量的限制。另一方面也限制了对床层颗粒的流化能力。本发明的方案主要着眼于后者。该基于排放水的浊度要求而受限的整体流量导致其所能流化的晶体颗粒尺寸也存在一个上限，超出该颗粒尺寸上限的晶体颗粒会在床中下沉，随后被排出。以结晶流化床脱氟过程为例，目前主流的处理工艺得到的外排CaF晶体的数均粒径均为100-400微米。虽然，相较于传动沉淀方式得到的絮状沉积物而言，结晶沉积物含水率更低，但是过小的晶体粒径仍然会使得后续处理过程，如过滤等面临较严重的堵塞问题。并且，过小的晶体颗粒其利用价值也较低，不利于实现充分的资源化利用。

传统观念认为，结晶流化床中各区域的流速分布应当竟可能的均匀，以利于晶体生长和沉降。因此，现有的结晶流化床装置底部通常均设有布水装置，以促进原水流在床内的均匀分布，目前常用的布水装置以多孔筛板为主。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种差速布水器及其在结晶流化床中的应用。本发明的结晶流化床能够在整体流量不变的情况下，增大外排晶体颗粒的尺寸，从而简化外排晶体颗粒的后处理过程，并提高外排晶体颗粒的价值。

本发明的方案具体如下：一种差速布水器9，包括上孔板91和下孔板92，其中上孔板91的开孔数量大于下孔板92的开孔数，且当所述上下孔板安装在流化床本体1内部时，下孔板92上的每一个开孔均与上孔板91上的一个开孔对应；所述上下孔板上对应的开孔通过套接在开孔内部的引水管94密封连接；所述上孔板91上未被连接的开孔形成引水套93；所述引水管94的进口端位于下孔板92的下部（包括下表面）；所述引水套93的进口端位于上孔板91的下部（包括下表面）和下孔板92的上方（不包括上表面），所述引水管94和引水套93的出口端均位于上孔板91的上部（包括上表面），所述差速布水器允许通过将至少两股水流分别引入上下孔板之间和下孔板下方，并调整相应进水流量，使得引水套93和引水管94的出口处形成差异化的出口流速。