一种村镇垃圾渗滤液氮磷回收装置及回收方法
技术领域
本发明涉及渗滤液回收处理
技术领域
，尤其涉及一种村镇垃圾渗滤液氮磷回收装置及回收方法。背景技术
当水体呈弱碱性，且同时含有氮、镁、磷这三种元素时，磷酸铵镁沉淀反应就会发生。主要的化学反应方程式为：
Mg2++PO4 3-+NH4 ++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓ (1)
Mg2++HPO4 2-+NH4 ++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓+H+ (2)
Mg2++H2PO4 -+NH4 ++6H2O→Mg NH4PO4·6H2O↓+2H+ (3)
磷酸铵镁是一种很好的缓释磷肥，肥效利用率很高，能够极大限度地避免肥料中的氮、磷进入水体，从而降低水体富营养化的发生的概率。
现有的磷酸铵镁回收氮磷的装置大多分为机械搅拌式和流化床式，如专利文献CN104529027B提供了一种鸟粪石颗粒结晶法去除废水中磷酸盐的装置，采用推流循环装置形式，具有流量大、电机装机功率低、无需管道及阀件和效率高等优点，并可以根据水质特点变频调整电机的转速，从而能有效控制回流量，进一步达到节能目的，有利于降低废水中磷酸盐在去除和回收过程中的动力消耗，提高经济效益，且为鸟粪石颗粒生成、沉淀、循环回流和出水一体化结构形式，无需外设沉淀区或外设回流装置，大大减少了工艺装置的占地面积。但上述类型专利都需要不断的外加大量的镁源和碱以满足反应需要，而且药剂成本极高，还需控制药剂投加量；现有的替代投加药剂的方法是电解，但目前关于这方面的装置极其简单，并不能解决磷酸铵镁会附着在阴极的问题。如专利文献CN208948923U提供了一种阵列式的鸟粪石法回收反应器，其中镁棒为阳极，导电金属筒为阴极。因此研发高效且低廉的磷酸铵镁反应器对磷酸铵镁法氮磷资源回收具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种村镇垃圾渗滤液氮磷回收装置及回收方法，解决了氮磷资源回收难题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明的一种村镇垃圾渗滤液氮磷回收装置，包括内筒、外筒和设置在所述内筒和所述外筒顶部的集水槽，所述内筒整体呈现为上部直筒、中部依次为椎体和直筒、下部依次为倒锥体和直筒的形状，所述内筒的上部直筒筒壁设置有穿孔且底部设置有曝气头，所述内筒底部与所述曝气头之间设置有进水口和回流液入口，所述内筒中设置有位于中轴线上的从中部椎体向下延伸到中部直筒的电化学反应区，所述电化学反应区包括固定悬挂的镁棒、不锈钢网和外接直流电源，所述镁棒连接所述外接直流电源的阳极，环绕所述镁棒的所述不锈钢网连接所述外接直流电源的阴极，所述外筒整体呈现为上部直筒、中部依次为倒锥体和直筒、下部依次为倒锥体和直筒的形状，所述外筒的上部直筒和中部倒锥体为晶体生长区，所述晶体生长区的上部直筒中设置有用于装填固体富镁源材料的不锈钢网承重框架，所述外筒的中部直筒和下部倒锥体为沉淀区，所述外筒的上部直筒的顶部设置有连接所述集水槽的出水堰且上部直筒的筒壁上设置有回流口，所述集水槽环绕所述外筒筒壁设置且设置有出水管，所述回流口低于所述集水槽的最低处，所述回流口与所述回流液入口通过回流管连接，所述沉淀区底部设置有出料口。
进一步的，所述外筒的下部直筒与所述内筒的下部直筒之间设置有底座，所述底座为实心结构。
进一步的，所述不锈钢网与所述内筒筒壁之间设置有pH探头。
进一步的，所述回流口设置在所述外筒的上部直筒高于所述穿孔的部分。
再进一步的，所述镁棒由所述内筒的上部直筒顶部固定向下悬挂。
一种村镇垃圾渗滤液氮磷回收方法，应用所述的村镇垃圾渗滤液氮磷回收装置，所述回收方法包括以下步骤：经过预处理后的渗滤液从进水口泵入电化学反应区，在电化学反应区中对电极施加直流电后，镁棒作为阳极迅速的失去电子，并释放出Mg2+，同时，阴极附近的H+得电子生成H2，并使溶液的pH值升高，此时满足了磷酸铵镁沉淀生成所需的条件；曝气头的曝气以及内筒不规则的形状使渗滤液在内筒中充分混合，生成磷酸铵镁小颗粒，但又不至于附着在阴极不锈钢网上，而是随着水流向上运动，带有磷酸铵镁小颗粒的渗滤液大部分由内筒的上部直筒筒壁的穿孔流入晶体生长区；沉浸在渗滤液中的固体富镁源材料缓慢持续溶解，对渗滤液进行Mg2+补充，促进磷酸铵镁晶体生长；晶体生长区的液体流动速度与内筒中液体速度相比小得多，因此大颗粒的磷酸铵镁晶体会逐渐沉降下来，并沿内筒筒壁在沉淀区聚集，沉淀区底部的出料口即可定期开启进行磷酸铵镁的回收；回流口将带有悬浮微小磷酸铵镁颗粒的渗滤液由回流管从内筒底部重新泵回内筒；晶体生长区的上清液通过出水堰流入集水槽，并从出水管排出。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明的村镇垃圾渗滤液氮磷回收装置及回收方法提出一种不用外加药剂的全自动磷酸铵镁回收氮磷装置，通过电化学沉淀提供初次镁源，缓慢溶解的固体富镁源材料提供二次镁源，形成了间歇、持续的镁源提供，达到装置内部自动间歇提供镁源且无需外加碱的目的，其促进大颗粒磷酸铵镁生成，提升回收产品质量，且含镁矿石为经济的原材料，电化学反应能使pH升高，无需外加碱调节pH，极大的降低了成本，曝气头的设置使磷酸铵镁小颗粒随水流进入晶体生长区后沉淀，而不是附着在阴极，可方便回收。
附图说明
下面结合
附图说明
对本发明作进一步说明。图1为本发明的村镇垃圾渗滤液氮磷回收装置的结构示意图。
附图标记说明：1-电化学反应区，2-晶体生长区，3-沉淀区，4-镁棒，5-不锈钢网，6-曝气头，7-穿孔，8-固体富镁源材料，9-不锈钢网承重框架，10-回流口，11-回流泵，12-回流管，13-出料口，14-进水口，15-出水堰，16-集水槽，17-出水管。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种村镇垃圾渗滤液氮磷回收装置，包括内筒、外筒和设置在所述内筒和所述外筒顶部的集水槽16，所述内筒整体呈现为上部直筒、中部依次为椎体和直筒、下部依次为倒锥体和直筒的形状，所述内筒的上部直筒筒壁设置有穿孔7且底部设置有曝气头6，所述内筒底部与所述曝气头6之间设置有进水口14和回流液入口，所述内筒中设置有位于中轴线上的从中部椎体向下延伸到中部直筒的电化学反应区1，所述电化学反应区1包括固定悬挂的镁棒4、不锈钢网5和外接直流电源，所述镁棒4连接所述外接直流电源的阳极，环绕所述镁棒4的所述不锈钢网5连接所述外接直流电源的阴极，所述外筒整体呈现为上部直筒、中部依次为倒锥体和直筒、下部依次为倒锥体和直筒的形状，所述外筒的上部直筒和中部倒锥体为晶体生长区2，所述晶体生长区2的上部直筒中设置有用于装填固体富镁源材料8的不锈钢网承重框架9，所述外筒的中部直筒和下部倒锥体为沉淀区3，所述外筒的上部直筒的顶部设置有连接所述集水槽16的出水堰15且上部直筒的筒壁上设置有回流口10，所述集水槽16环绕所述外筒筒壁设置且设置有出水管17，所述回流口10低于所述集水槽16的最低处，所述回流口10与所述回流液入口通过回流管12连接，所述沉淀区3底部设置有出料口13。
本实施例1的村镇垃圾渗滤液氮磷回收装置在使用时，经过预处理后的渗滤液从进水口14泵入电化学反应区1，在电化学反应区1中对电极施加直流电后，镁棒4作为阳极迅速的失去电子，并释放出Mg2+，同时，阴极附近的H+得电子生成H2，并使溶液的pH值升高，此时满足了磷酸铵镁沉淀生成所需的条件；曝气头6的曝气以及内筒不规则的形状使渗滤液在内筒中充分混合，生成磷酸铵镁小颗粒，但又不至于附着在阴极不锈钢网5上，而是随着水流向上运动，带有磷酸铵镁小颗粒的渗滤液大部分由内筒的上部直筒筒壁的穿孔7流入晶体生长区2；沉浸在渗滤液中的固体富镁源材料8缓慢持续溶解，对渗滤液进行Mg2+补充，促进磷酸铵镁晶体生长；晶体生长区2的液体流动速度与内筒中液体速度相比小得多，因此大颗粒的磷酸铵镁晶体会逐渐沉降下来，并沿内筒筒壁在沉淀区3聚集，沉淀区3底部的出料口13即可定期开启进行磷酸铵镁的回收；回流口10将带有悬浮微小磷酸铵镁颗粒的渗滤液由回流管12从内筒底部重新泵回内筒；晶体生长区2的上清液通过出水堰15流入集水槽16，并从出水管17排出。
本实施例1的村镇垃圾渗滤液氮磷回收装置提出了一种内部间歇持续提供镁源的磷酸铵镁沉淀反应器，解决了氮磷资源回收难题；该回收装置主要分为电化学反应区1、外筒的晶体生长区2和沉淀区3以及顶部的集水槽16，电化学反应区1位于内筒中轴线上，从中部椎体向下延伸到中部直筒，包括镁棒4和环绕的不锈钢网5；内筒底部设置有曝气头6，且曝气头6的直径小于内筒的直径；晶体生长区2位于外筒的上部直筒和中部倒锥体，晶体生长区2的上部直筒中设置有不锈钢网承重框架9，用来装填固体富镁源材料8，其上端与穿孔7区顶部持平；沉淀区3位于外筒的中部直筒和下部倒锥体部分，下部倒锥体部分的空间从上到下呈减小趋势，并在下部倒锥体部分的底部设置有出料口13。
其中，固体富镁源材料8为含镁矿石等固体富镁源材料。
具体的，所述外筒的下部直筒与所述内筒的下部直筒之间设置有底座，所述底座为实心结构。
本实施例1中，通过将底座设置为实心结构，以保证承重。
具体的，所述不锈钢网5与所述内筒筒壁之间设置有pH探头。
具体的，所述回流管12上设置有回流泵11。
具体的，所述回流口10设置在所述外筒的上部直筒高于所述穿孔7的部分。
本实施例1中，回流口10低于集水槽16的最低处且高于穿孔7的最高处，并连接有回流管12，其通过回流泵11将带有悬浮微小磷酸铵镁颗粒的渗滤液从内筒底部重新泵回内筒。
具体的，所述镁棒4由所述内筒的上部直筒顶部固定向下悬挂。
实施例2
一种村镇垃圾渗滤液氮磷回收方法，应用所述的村镇垃圾渗滤液氮磷回收装置，所述回收方法包括以下步骤：
经过预处理后的渗滤液从进水口14泵入电化学反应区1，在电化学反应区1中对电极施加直流电后，镁棒4作为阳极迅速的失去电子，并释放出Mg2+，同时，阴极附近的H+得电子生成H2，并使溶液的pH值升高，此时满足了磷酸铵镁沉淀生成所需的条件；曝气头6的曝气以及内筒不规则的形状使渗滤液在内筒中充分混合，生成磷酸铵镁小颗粒，但又不至于附着在阴极不锈钢网5上，而是随着水流向上运动，带有磷酸铵镁小颗粒的渗滤液大部分由内筒的上部直筒筒壁的穿孔7流入晶体生长区2；沉浸在渗滤液中的固体富镁源材料8缓慢持续溶解，对渗滤液进行Mg2+补充，促进磷酸铵镁晶体生长；晶体生长区2的液体流动速度与内筒中液体速度相比小得多，因此大颗粒的磷酸铵镁晶体会逐渐沉降下来，并沿内筒筒壁在沉淀区3聚集，沉淀区3底部的出料口13即可定期开启进行磷酸铵镁的回收；回流口10将带有悬浮微小磷酸铵镁颗粒的渗滤液由回流管12从内筒底部重新泵回内筒；晶体生长区2的上清液通过出水堰15流入集水槽16，并从出水管17排出。
具体的，所述回流管12上设置有回流泵11。
本发明的村镇垃圾渗滤液氮磷回收装置及回收方法提出一种不用外加药剂的全自动磷酸铵镁回收氮磷装置，通过电化学沉淀提供初次镁源，缓慢溶解的固体富镁源材料提供二次镁源，形成了间歇、持续的镁源提供，达到装置内部自动间歇提供镁源且无需外加碱的目的，其促进大颗粒磷酸铵镁生成，提升回收产品质量，且含镁矿石为经济的原材料，电化学反应能使pH升高，无需外加碱调节pH，极大的降低了成本，曝气头的设置使磷酸铵镁小颗粒随水流进入晶体生长区后沉淀，而不是附着在阴极，可方便回收。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
