公布日：2022.10.25
申请日：2022.07.05
分类号：C02F1/58(2006.01)I;B01D9/02(2006.01)I;C01F11/22(2006.01)I;C02F101/14(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种利用含氟废水生产氟化钙颗粒的系统及方法，系统包括用于使含氟废水与沉淀剂进行反应生成氟化钙结晶的流化床结晶器、用于将流化床结晶器排出的氟化钙晶体颗粒与水进行初步分离的沥水装置、用于给沥水后的氟化钙晶体颗粒进行脱水的脱水机和控制各机构运行的控制系统，其方法为先调节含氟废水中氟离子浓度到500ppm以下，沉淀剂中钙离子浓度到18000ppm，然后含氟废水和沉淀剂在流化床结晶器进行反应结晶，氟化钙晶体颗粒经过沥水和脱水达到含固量95％以上，最终由成品包装机进行打包，本发明氟化钙颗粒增长速度快，颗粒饱满、整齐，固含率稳定在95％以上，提高生产效率。
权利要求书
1.一种利用含氟废水生产氟化钙颗粒的系统，其特征在于：包括流化床结晶器(200)、沥水装置(510)、脱水机(560)和控制系统，所述流化床结晶器内设有供含氟废水与沉淀剂进行反应的反应室，反应室侧壁上设有废水进液口和沉淀剂进料口，反应室下端还设有晶体排出口(244)，流化床结晶器下端的晶体排出口通过管道与沥水装置的进砂口连通，沥水装置能够将氟化钙晶体颗粒与水进行初步分离并排入脱水机中，所述脱水机能够对氟化钙晶体颗粒进行离心脱水处理，控制系统控制流化床结晶器、沥水装置和脱水机运行。
2.根据权利要求1所述的利用含氟废水生产氟化钙颗粒的系统，其特征在于：还设有含氟废水调节池(110)、淘洗水暂存池(520)、含氟废水输送泵(120)和淘洗水输送泵(530)，所述沥水装置内分离出氟化钙晶体颗粒的淘洗水能够排入到淘洗水暂存池内，淘洗水暂存池通过管道与含氟废水调节池连通，淘洗水输送泵能够将淘洗水暂存池内淘洗水泵入到含氟废水调节池内，所述含氟废水调节池上还设有供应初始含氟废水的初始含氟废水进水口和将调配好的含氟废水排出的含氟废水排出口，所述含氟废水排出口与流化床结晶器的废水进液口连通，含氟废水输送泵能够将含氟废水调节池内调配好的含氟废水泵入到流化床结晶器的反应室内，所述含氟废水调节池内设有氟离子浓度检测装置，氟离子浓度检测装置能够检测含氟废水调节池内废水中氟离子浓度，氟离子浓度检测装置与控制系统电性连接通信，控制系统控制含氟废水输送泵和淘洗水输送泵启停工作。
3.根据权利要求1所述的利用含氟废水生产氟化钙颗粒的系统，其特征在于：所述含氟废水调节池内还设有有搅拌器、第一PH值监测装置和第一液位计，所述搅拌器能够对含氟废水调节池内的含氟废水进行搅拌，第一PH值监测装置和第一液位计分别与控制系统电性连接通信，还设有第一PH值调节剂供料仓和第一PH供料泵，所述第一PH值调节剂供料仓与含氟废水调节池通过管路连通，第一PH供料泵能够给含氟废水调节池内泵入PH值调节剂，所述含氟废水调节池的初始含氟废水进水口上还设有进水阀，控制系统控制第一PH供料泵和进水阀启停动作。
4.根据权利要求1所述的利用含氟废水生产氟化钙颗粒的系统，其特征在于：所述沥水装置为砂水分离器或旋流器。
5.根据权利要求1所述的利用含氟废水生产氟化钙颗粒的系统，其特征在于：还设有沉淀剂稀释桶(130)和沉淀剂加药泵(140)，所述沉淀剂稀释桶侧壁上设有沉淀剂溶液进料口和沉淀剂溶液出料口，沉淀剂和水分别能够经沉淀剂溶液进料口进入沉淀剂稀释桶内，所述沉淀剂稀释桶内设有沉淀剂搅拌器和钙离子浓度检测装置，沉淀剂搅拌器能够对沉淀剂稀释桶内沉淀剂溶液进行搅拌，钙离子浓度检测装置能够检测沉淀剂稀释桶内钙离子浓度，钙离子浓度检测装置与控制系统电性连接通信，沉淀剂溶液出料口通过管道与流化床结晶器的沉淀剂进料口连通，沉淀剂加药泵能够将沉淀剂稀释桶内的沉淀剂溶液泵入到流化床结晶器内，控制系统能够控制沉淀剂和水的投加量和沉淀剂加药泵启停供料。
6.根据权利要求1所述的利用含氟废水生产氟化钙颗粒的系统，其特征在于：还设有缓冲料仓(540)和螺旋给料机(550)，所述沥水装置的排砂口与缓冲料仓进料口正对连通，缓冲料仓底部与螺旋给料机进料口连通，螺旋给料机排料口与脱水机进料口连通，所述缓冲料仓内设有阻旋料位计，所述阻旋料位计能够感应缓冲料仓内经过初级脱水的氟化钙颗粒的料位高度，阻旋料位计与控制系统电性连接通信，控制系统控制螺旋给料机启停工作。
7.根据权利要求1所述的利用含氟废水生产氟化钙颗粒的系统，其特征在于：还设有堆料输送机构(570)和成品包装机(580)，所述堆料输送机构进料端与脱水机出料端连通，堆料输送机构出料端与成品包装机进料口连通，所述堆料输送机构能够将经过脱水机脱水的氟化钙颗粒送入到成品包装机内，成品包装机能够将氟化钙颗粒进行定量包装。
8.根据权利要求1所述的利用含氟废水生产氟化钙颗粒的系统，其特征在于：所述流化床结晶器包括主反应腔(210)、回流水分配腔(240)、沉淀剂分布管(230)、含氟废水分布管(220)和回流泵(310)，所述主反应腔和回流水分配腔自上而下连通设置，所述废水进液口和沉淀剂进料口分别位于主反应腔侧壁上，主反应腔上端还设有排水口(214)和回流水出水口(213)，若干沿竖直方向延伸的含氟废水分布管固定安装于主反应腔内，各根含氟废水分布管分别通过管道与废水进液口连通，含氟废水分布管下端与回流水分配腔连通，含氟废水分布管侧壁上沿竖直方向间隔的设有若干布水孔，沿竖直方向延伸的沉淀剂分布管固定安装于主反应腔内，沉淀剂分布管上设有与含氟废水分布管上布水孔对应的布药孔，所述回流水分配腔呈上端内径大于下端内径的圆锥台形结构，晶体排出口位于回流水分配腔下端，回流水分配腔圆周方向的侧壁为具有中空内腔的双层结构，回流水分配腔圆周方向内层侧壁上形成有与回流水分配腔内部空间连通的回流水分布器(243)，回流水分配腔圆周方向外层侧壁上形成与中空内腔(242)连通的回流水进水口，所述回流水进水口的进水方向与回流水分配腔体侧壁水平相切，回流水进水口(241)通过管道与位于主反应腔上端的回流水出水口连通，回流泵将回流水出水口排出的生化处理水泵入到回流水分配腔侧壁的中空内腔中。
9.根据权利要求1或8所述的利用含氟废水生产氟化钙颗粒的系统，其特征在于：所述在流化床结晶器的晶体排出口上固定安装有压力变送器和控制阀，所述压力变送器能够感应位于晶体排出口的氟化钙颗粒对其产生的压力，压边变动器与控制系统电性连接通信，控制系统控制晶体排出口上控制阀打开实现氟化钙颗粒排出。
10.一种应用权利要求1 9中任意一项所述的利用含氟废水生产氟化钙颗粒的系统的含氟废水生产氟化钙颗粒的方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一：含氟废水在含氟废水调节池中进行氟离子浓度调节，将氟离子浓度控制在500ppm以下，并将沉淀剂在沉淀剂稀释桶中进行稀释形成沉淀剂溶液，控制沉淀剂溶液中的钙离子浓度稀释到18000ppm；步骤二：将含氟废水调节池中调配好的含氟废水以及沉淀剂稀释桶中稀释好的沉淀剂溶液分别泵入流化床结晶器中，含氟废水中的氟离子与沉淀剂中的钙离子在流化床结晶器的主反应区进行反应生产氟化钙；步骤三：氟化钙在流化床结晶器内的初始晶种上进行结晶，氟化钙颗粒达到要求后由流化床结晶器的晶体排出口排出；步骤四：氟化钙颗粒与水形成的混合物进入到沥水装置中，沥水装置对氟化钙颗粒完成初级脱水和清洗后，将氟化钙颗粒堆放在缓冲料仓内；步骤五：缓冲料仓内的氟化钙颗粒通过离心给料螺旋机构送入到离心脱水机中进行二级脱水处理；步骤六：离心脱水机对氟化钙颗粒完成二级脱水后，将氟化钙颗粒含固量控制在稳定的95％以上，经过二级脱水后的氟化钙颗粒通过堆料输送机构输送到成品包装机内完成打包。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种利用含氟废水生产氟化钙颗粒的系统及方法，采用该利用含氟废水生产氟化钙颗粒的系统能够生产出含水率低且稳定的氟化钙颗粒。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案：一种利用含氟废水生产氟化钙颗粒的系统，包括流化床结晶器、沥水装置、脱水机和控制系统，所述流化床结晶器内设有供含氟废水与沉淀剂进行反应的反应室，反应室侧壁上设有废水进液口和沉淀剂进料口，反应室下端还设有晶体排出口，流化床结晶器下端的晶体排出口通过管道与沥水装置的进砂口连通，沥水装置能够将氟化钙晶体颗粒与水进行初步分离并排入脱水机中，所述脱水机能够对氟化钙晶体颗粒进行离心脱水处理，控制系统控制流化床结晶器、沥水装置和脱水机运行。
作为本发明的进一步改进，还设有含氟废水调节池、淘洗水暂存池、含氟废水输送泵和淘洗水输送泵，所述沥水装置内分离出氟化钙晶体颗粒的淘洗水能够排入到淘洗水暂存池内，淘洗水暂存池通过管道与含氟废水调节池连通，淘洗水输送泵能够将淘洗水暂存池内淘洗水泵入到含氟废水调节池内，所述含氟废水调节池上还设有供应初始含氟废水的初始含氟废水进水口和将调配好的含氟废水排出的含氟废水排出口，所述含氟废水排出口与流化床结晶器的废水进液口连通，含氟废水输送泵能够将含氟废水调节池内调配好的含氟废水泵入到流化床结晶器的反应室内，所述含氟废水调节池内设有氟离子浓度检测装置，氟离子浓度检测装置能够检测含氟废水调节池内废水中氟离子浓度，氟离子浓度检测装置与控制系统电性连接通信，控制系统控制含氟废水输送泵和淘洗水输送泵启停工作。
作为本发明的进一步改进，所述含氟废水调节池内还设有有搅拌器、第一PH值监测装置和第一液位计，所述搅拌器能够对含氟废水调节池内的含氟废水进行搅拌，第一PH值监测装置和第一液位计分别与控制系统电性连接通信，还设有第一PH值调节剂供料仓和第一PH供料泵，所述第一PH值调节剂供料仓与含氟废水调节池通过管路连通，第一PH供料泵能够给含氟废水调节池内泵入PH值调节剂，所述含氟废水调节池的初始含氟废水进水口上还设有进水阀，控制系统控制第一PH供料泵和进水阀启停动作。
作为本发明的进一步改进，所述沥水装置为砂水分离器或旋流器。
作为本发明的进一步改进，还设有沉淀剂稀释桶和沉淀剂加药泵，所述沉淀剂稀释桶侧壁上设有沉淀剂溶液进料口和沉淀剂溶液出料口，沉淀剂和水分别能够经沉淀剂溶液进料口进入沉淀剂稀释桶内，所述沉淀剂稀释桶内设有沉淀剂搅拌器和钙离子浓度检测装置，沉淀剂搅拌器能够对沉淀剂稀释桶内沉淀剂溶液进行搅拌，钙离子浓度检测装置能够检测沉淀剂稀释桶内钙离子浓度，钙离子浓度检测装置与控制系统电性连接通信，沉淀剂溶液出料口通过管道与流化床结晶器的沉淀剂进料口连通，沉淀剂加药泵能够将沉淀剂稀释桶内的沉淀剂溶液泵入到流化床结晶器内，控制系统能够控制沉淀剂和水的投加量和沉淀剂加药泵启停供料。
作为本发明的进一步改进，还设有缓冲料仓和螺旋给料机，所述沥水装置的排砂口与缓冲料仓进料口正对连通，缓冲料仓底部与螺旋给料机进料口连通，螺旋给料机排料口与脱水机进料口连通，所述缓冲料仓内设有阻旋料位计，所述阻旋料位计能够感应缓冲料仓内经过初级脱水的氟化钙颗粒的料位高度，阻旋料位计与控制系统电性连接通信，控制系统控制螺旋给料机启停工作。
作为本发明的进一步改进，还设有堆料输送机构和成品包装机，所述堆料输送机构进料端与脱水机出料端连通，堆料输送机构出料端与成品包装机进料口连通，所述堆料输送机构能够将经过脱水机脱水的氟化钙颗粒送入到成品包装机内，成品包装机能够将氟化钙颗粒进行定量包装。
作为本发明的进一步改进，所述流化床结晶器包括主反应腔、回流水分配腔、沉淀剂分布管、含氟废水分布管和回流泵，所述主反应腔和回流水分配腔自上而下连通设置，所述废水进液口和沉淀剂进料口分别位于主反应腔侧壁上，主反应腔上端还设有排水口和回流水出水口，若干沿竖直方向延伸的含氟废水分布管固定安装于主反应腔内，各根含氟废水分布管分别通过管道与废水进液口连通，含氟废水分布管下端与回流水分配腔连通，含氟废水分布管侧壁上沿竖直方向间隔的设有若干布水孔，沿竖直方向延伸的沉淀剂分布管固定安装于主反应腔内，沉淀剂分布管上设有与含氟废水分布管上布水孔对应的布药孔，所述回流水分配腔呈上端内径大于下端内径的圆锥台形结构，晶体排出口位于回流水分配腔下端，回流水分配腔圆周方向的侧壁为具有中空内腔的双层结构，回流水分配腔圆周方向内层侧壁上形成有与回流水分配腔内部空间连通的回流水分布器，回流水分配腔圆周方向外层侧壁上形成与中空内腔连通的回流水进水口，所述回流水进水口的进水方向与回流水分配腔体侧壁水平相切，回流水进水口通过管道与位于主反应腔上端的回流水出水口连通，回流泵将回流水出水口排出的生化处理水泵入到回流水分配腔侧壁的中空内腔中。
作为本发明的进一步改进，所述在流化床结晶器的晶体排出口上固定安装有压力变送器和控制阀，所述压力变送器能够感应位于晶体排出口的氟化钙颗粒对其产生的压力，压边变动器与控制系统电性连接通信，控制系统控制晶体排出口上控制阀打开实现氟化钙颗粒排出。
一种含氟废水生产氟化钙颗粒的方法，具体步骤如下：
步骤一：含氟废水在含氟废水调节池中进行氟离子浓度调节，将氟离子浓度控制在500ppm以下，并将沉淀剂在沉淀剂稀释桶中进行稀释形成沉淀剂溶液，控制沉淀剂溶液中的钙离子浓度稀释到18000ppm；
步骤二：将含氟废水调节池中调配好的含氟废水以及沉淀剂稀释桶中稀释好的沉淀剂溶液分别泵入流化床结晶器中，含氟废水中的氟离子与沉淀剂中的钙离子在流化床结晶器的主反应区进行反应生产氟化钙；
步骤三：氟化钙在流化床结晶器内的初始晶种上进行结晶，氟化钙颗粒达到要求后由流化床结晶器的晶体排出口排出；
步骤四：氟化钙颗粒与水形成的混合物进入到沥水装置中，沥水装置对氟化钙颗粒完成初级脱水和清洗后，将氟化钙颗粒堆放在缓冲料仓内；
步骤五：缓冲料仓内的氟化钙颗粒通过离心给料螺旋机构送入到离心脱水机中进行二级脱水处理；
步骤六：离心脱水机对氟化钙颗粒完成二级脱水后，将氟化钙颗粒含固量控制在稳定的95％以上，经过二级脱水后的氟化钙颗粒通过堆料输送机构输送到成品包装机内完成打包。
本发明的有益效果是：本发明的流化床结晶器通过设置侧壁为中空腔体的圆锥台形回流水分配腔，使回流水切向进入，预先进行固液分离，降低回流水中的微小颗粒，减少新反应生成的氟化钙在微小颗粒上的生长，从而加速氟化钙颗粒增长速度；流化床结晶器排出晶体的控制条件可根据底部的压力变送器指示判定，防止氟化钙颗粒没有长大就排出；通过沥水装置和脱水机进行两级脱水，初级脱水处理量大，二级脱水使用离心脱水机，使产品含水率大幅低且稳定，实现了高效、稳定的脱水处理，最终获得固含率稳定在95％以上的氟化钙颗粒；本发明还设置缓冲料仓，连接两端各不同的作业制度和设备处理量，有效减少设备投资，降低设备投入成本，提高生产效率。
（发明人：王自超;王磊;李国玉;汤雨林;黄朋飞;裴浩）
