一种磷矿加工用废水处理装置及方法与流程

本发明涉及废水处理，尤其涉及一种磷矿加工用废水处理装置及方法。

背景技术：

1、磷矿加工过程中，矿石经选矿、磷酸制备或磷肥生产等工序会释放出高浓度的磷酸盐和氟化物。若未经处理直接排放，磷酸盐会引发受纳水体的富营养化，导致藻类暴发、水质恶化及生态失衡；而氟化物具有生物毒性，长期摄入会损害骨骼和牙齿，并对动植物造成毒害。因此，必须通过有效的处理装置同步去除废水中的磷和氟。

2、现有技术中，采用石灰沉淀法同步去除磷矿加工废水中的磷酸盐和氟化物时，石灰投入废水中会迅速发生水化反应并释放热量，导致石灰颗粒发生团聚，同时废水中的磷酸根等离子在石灰颗粒表面原位反应生成致密的磷酸钙等钝化层，该钝化层阻碍了内部石灰与废水的进一步接触，显著降低了石灰的利用效率，为达到严格的排放标准，实际运行中不得不投加数倍过量的石灰，此举不仅造成药剂浪费和运行成本升高，还会产生大量化学污泥，增加后续脱水与处置负担；同时，由于污泥中夹杂大量未反应的石灰及钙化壳层，其纯度和资源化利用价值，如回收磷矿或氟化工原料大幅降低，进而制约了整个处理工艺的经济性与可持续性。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：现有石灰沉淀法处理磷矿废水时，石灰颗粒易团聚且表面生成致密钝化层，导致利用率低、需过量投加，不仅造成药剂浪费和污泥增量，还大幅降低了污泥中磷、氟资源的回收价值，为此我们提出一种磷矿加工用废水处理装置及方法。

2、为了实现上述目的，本申请采用了如下技术方案：一种磷矿加工用废水处理装置及方法，包括：废水处理罐，所述废水处理罐的内部安装有四组导流机构，其中上方两组为除氟组件，下方两组为除磷组件，四组导流机构均为倾斜设置，且相邻两组导流机构之间倾斜方向相反，在废水处理罐内部呈z字形分布；

3、相邻两组导流机构之间设置有分级沉淀组件，所述分级沉淀组件的入口与上一组导流机构末端相连通，且分级沉淀组件的出水口指向下一组导流机构的顶端，所述导流机构的顶端安装有药剂投放组件；

4、所述除氟组件包括除氟导流板，所述除氟导流板包括前段一与后段一，所述前段一的内部均匀分布有若干除氟凹槽，所述除磷导流板包括前段二与后段二，所述前段二内部均匀分布有若干除磷凹槽，所述除氟凹槽与除磷凹槽内表面均镶嵌有若干硬质磨料颗粒，形成打磨工作面。

5、优选的，所述除氟凹槽呈交错排列，所述除磷凹槽呈对齐排列，且除氟凹槽的排列密度大于除磷凹槽的排列密度。

6、优选的，所述除氟凹槽的深宽比为0.45-0.55，所述除磷凹槽的深宽比为0.35-0.45。

7、优选的，所述除氟凹槽的底部开设有排水通孔，所述除氟导流板的底部平行设置有承接板，所述除氟导流板、承接板均与废水处理罐之间固定连接。

8、优选的，所述除氟导流板的末端均匀分布有若干引流块，且引流块的底端搭设在承接板末端，所述承接板的末端延伸进分级沉淀组件内部。

9、优选的，所述分级沉淀组件包括固定连接于废水处理罐外壁的沉淀箱，所述沉淀箱的内部固定连接有第二排水槽，所述第二排水槽的底部连通有引水管，且引水管的出水端延伸进废水处理罐内部。

10、优选的，所述沉淀箱的底部一体化连接有泥斗，所述泥斗的底端固定连接有第二排泥管。

11、优选的，所述药剂投放组件包括安装于废水处理罐外壁的定量投放机构，所述定量投放机构的底端连通有投放管，所述投放管的底部均匀分布有若干投放口。

12、优选的，所述废水处理罐的顶部安装有进水机构，所述废水处理罐的内壁固定连接有缓冲板。

13、优选的，所述废水处理罐的内部固定连接有第一排水槽，且第一排水槽位于除磷组件的下方，所述第一排水槽的底部设置有斜管层，且斜管层与废水处理罐之间固定连接，所述斜管层的底部设置有第一排泥管。

14、优选的，包括以下步骤：

15、s1、废水通过进水机构进入处理装置，首先流向第一组导流机构，同时其顶端的药剂投放组件定量投放石灰药剂，废水裹挟石灰一同沿导流机构流动并发生反应；

16、s2、石灰遇水放热团聚，表面生成致密钝化层，废水中的石灰颗粒被除氟凹槽截获，水流经除氟凹槽时形成局部涡旋，带动石灰颗粒发生摩擦与碰撞，从而剥离其表面钝化层，露出新鲜反应界面，使内部石灰持续与废水接触反应；

17、s3、除氟凹槽内未反应完的石灰及废水落至承接板，并连同除氟导流板末端的废水一同流入第一组导流机构末端的分级沉淀组件中，在分级沉淀组件中初步沉淀，顶部清液流向第二组导流机构，并根据此时废水的ph值，实时调节下一组导流机构的石灰投加量，保证前两组导流机构中废水的ph值在8-8.5范围内，在该弱碱条件下，磷酸盐溶解度较高不易沉淀，氟离子优先与钙离子反应生成氟化钙沉淀，实现高效除氟；

18、s4、废水进入第三组和第四组导流机构，通过继续投加石灰将ph值调至10以上，在此强碱环境下，磷酸盐与钙离子充分反应生成羟基磷酸钙沉淀，同时除磷凹槽同样通过涡旋打磨作用，持续破除石灰颗粒表面钝化层，保证石灰利用率；

19、s5、经后两组导流机构处理后的废水及沉淀物流入对应的分级沉淀组件以及废水处理罐底部，通过沉淀进行固液分离。

20、本发明的技术效果和优点：

21、本发明通过z字形折流结构延长水力停留时间并实现分段ph精准控制，前两级除氟区维持ph8-8.5使氟离子优先反应生成氟化钙，后两级除磷区调至ph＞10使磷酸盐充分沉淀为羟基磷酸钙，从根本上避免了磷酸根对除氟的竞争干扰和石灰表面致密钝化层的过度形成；同时，除氟导流板采用交错密排、大深宽比且底部开孔的凹槽，利用微涡旋和垂直射流强化石灰颗粒的旋转打磨与多级串联反应，高效剥离钝化层，除磷导流板则采用对齐疏排、小深宽比且无孔的凹槽，提供温和涡旋以破除钝化层的同时保护已生成的磷酸钙晶体，配合前后段前打磨后平缓的设计，既保障了反应效率又避免了沉淀物的二次破碎；

22、各段末端设置分级沉淀组件，分别收集高纯度的氟化钙污泥和磷酸钙污泥，大幅提升了副产物的资源化利用价值；此外，通过打磨剥离钝化层并分段除氟、除磷，有效提升石灰利用率，且ph传感器与投药组件的闭环反馈控制实现了按需加药，有效减少了石灰浪费和化学污泥总量便于实现磷、氟资源的高效回收，具有突出的经济性和可持续性。

1.一种磷矿加工用废水处理装置，其特征在于，包括废水处理罐，所述废水处理罐的内部安装有四组导流机构，其中上方两组为除氟组件，下方两组为除磷组件，四组导流机构均为倾斜设置，且相邻两组导流机构之间倾斜方向相反，在废水处理罐内部呈z字形分布；

2.根据权利要求1所述的磷矿加工用废水处理装置，其特征在于：所述除氟凹槽呈交错排列，所述除磷凹槽呈对齐排列，且除氟凹槽的排列密度大于除磷凹槽的排列密度。

3.根据权利要求2所述的磷矿加工用废水处理装置，其特征在于：所述除氟凹槽的深宽比为0.45-0.55，所述除磷凹槽的深宽比为0.35-0.45。

4.根据权利要求1所述的磷矿加工用废水处理装置，其特征在于：所述除氟凹槽的底部开设有排水通孔，所述除氟导流板的底部平行设置有承接板，所述除氟导流板、承接板均与废水处理罐之间固定连接。

5.根据权利要求1所述的磷矿加工用废水处理装置，其特征在于：所述除氟导流板的末端均匀分布有若干引流块，且引流块的底端搭设在承接板末端，所述承接板的末端延伸进分级沉淀组件内部。

6.根据权利要求1所述的磷矿加工用废水处理装置，其特征在于：所述分级沉淀组件包括固定连接于废水处理罐外壁的沉淀箱，所述沉淀箱的内部固定连接有第二排水槽，所述第二排水槽的底部连通有引水管，且引水管的出水端延伸进废水处理罐内部。

7.根据权利要求6所述的磷矿加工用废水处理装置，其特征在于：所述沉淀箱的底部一体化连接有泥斗，所述泥斗的底端固定连接有第二排泥管。

8.根据权利要求1所述的磷矿加工用废水处理装置，其特征在于：所述药剂投放组件包括安装于废水处理罐外壁的定量投放机构，所述定量投放机构的底端连通有投放管，所述投放管的底部均匀分布有若干投放口。

9.根据权利要求1所述的磷矿加工用废水处理装置，其特征在于：所述废水处理罐的顶部安装有进水机构，所述废水处理罐的内壁固定连接有缓冲板，所述废水处理罐的内部固定连接有第一排水槽，且第一排水槽位于除磷组件的下方，所述第一排水槽的底部设置有斜管层，且斜管层与废水处理罐之间固定连接，所述斜管层的底部设置有第一排泥管。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的磷矿加工用废水处理方法，其特征在于：包括以下步骤：