[發明專利]垃圾填埋場回收炭基碳酸氫銨的方法

有效

• 申請號: 201210440072.9
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN102924189A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 吳偉祥;孫法遷;周旻旻
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C05G3/04
• 分類號: C05G3/04;C05C3/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本發明涉及一種垃圾填埋場回收炭基碳酸氫銨的方法。

背景技術

?根據我國的國情和經濟發展狀況，衛生填埋法因其操作簡單、處理量大、運行費用低等優點，仍將是我國城市生活垃圾處理處置的主要方式。然而，垃圾填埋過程產生的大量含高濃度氨氮的垃圾滲濾液處理和填埋場溫室氣體減排是目前我國城市生活垃圾衛生填埋所面臨的兩大突出難題。

垃圾滲濾液的氨氮含量普遍較高，濃度一般在800~3000?mg/L，是污染源，但也是一種潛在的氮素資源庫。以某一垃圾填埋場為例，垃圾滲濾液產生量1500?t/d，則垃圾填埋處理過程中每年氨氮以垃圾滲濾液形式的流失量高達432~1620噸。2008年我國出臺了新的《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008），對垃圾滲濾液脫氮處理提出更高的要求，要求處理出水NH₄⁺-N和TN濃度分別小于25?mg/L和40?mg/L。目前，我國垃圾滲濾液脫氮技術主要有生物脫氮法和物化法兩種。生物脫氮法具有操作方便、經濟適用性等特點，但根據傳統生物硝化-反硝化脫氮的工藝，當污水中BOD₅/TKN大于4~6時，才足以實現完全脫氮。而垃圾滲濾液中的BOD₅/TKN一般在1~5之間，不能滿足脫氮要求。物化法主要有氨吹脫法、折點加氯法、磷酸銨鎂沉淀法等，其中折點加氯法和磷酸銨鎂沉淀法由于處理成本較高限制了其在垃圾滲濾液處理上的應用。氨吹脫法是在堿性條件下，通過大量空氣與廢水接觸而使其中的氨氮轉換成游離氨被吹出，從而去除廢水中的氨氮，去除率可達90%以上。該方法雖然具有工藝簡單、操作靈活、占地面積小、運行成本適中和處理效率高等特點，但由于吹脫后氨氣的經濟高效回收技術問題一直未能突破，一般吹脫出的氨氣直接進入大氣，不僅造成空氣污染而且也是氨氮資源的浪費。因此，垃圾滲濾液氨吹脫工藝的氮素回收與資源化利用技術問題亟待解決。

沼氣是垃圾衛生填埋場的垃圾降解主要產物之一，成分是以甲烷和二氧化碳為主。兩者都是溫室氣體，而CH₄?的溫室效應當量又是CO_2?的20多倍。目前我國垃圾填埋場對沼氣的處理與利用方式主要有燃燒排放，燃燒產生蒸汽、用于生活或工業供熱，或經深度凈化處理后用作管道煤氣等。沼氣燃燒后成分主要是CO₂和水蒸氣等。沼氣燃燒產生的CO₂的減排是垃圾填埋場溫室氣體排放控制的技術難題。

因此，尋找一種利用將垃圾填埋場運行過程中產生的氨氮和CO₂進行高效回收，并實現高值化利用和污染物的減排方法，正是本發明的關鍵所在。

發明內容

本發明的目的是針對垃圾填埋場垃圾滲濾液和沼氣處理處置的特點，并利用價廉易得的生物質原料，提供一種適合垃圾填埋場廢棄物回收炭基碳酸氫銨的方法，以實現廢棄物資源的髙值化利用和污染物的減排。

本發明的垃圾填埋場回收炭基碳酸氫銨的方法，包括以下步驟：

（1）將垃圾滲濾液的pH值調至10~11，送入吹脫塔中進行曝氣，使游離氨從垃圾滲濾液中逸出，產生的氨氣儲存在氨氣收集罐中，備用。

（2）收集垃圾填埋場的沼氣，直接燃燒或焚燒發電，燃燒釋放的熱量用于烘干城市園林綠化修剪產生的生物質廢棄物，產生的CO₂和水蒸氣儲存于收集罐中，備用。

（3）將烘干后的生物質廢棄物粉碎后送入封閉炭化爐，利用焚燒垃圾填埋場沼氣產生的熱量對炭化爐加熱，在400~600℃的條件下對炭化爐內的生物質廢棄物進行缺氧干餾，得到多孔性生物質炭，產生的干餾氣體導入沼氣集氣罐，用于烘干生物質廢棄物或生物質廢棄物的炭化。

（4）將得到的多孔性生物質炭放入碳酸氫銨反應釜中，向反應釜通入步驟1）收集的氨氣和步驟2）收集的水蒸氣以及二氧化碳，壓力調至1~1.5?MPa，反應1~2?h出料，得到附有碳酸氫銨的生物質炭，碳酸氫銨反應釜中的殘留氣體用鹽酸吸收。

炭基碳酸氫銨回收的基本原理為：氨氣、水蒸氣和二氧化碳以低溫熱解炭化形成的多孔性生物質炭作為晶核和載體進行接觸反應，最終在生物質炭表面和空隙形成大量的碳酸氫銨，制成炭基碳酸氫銨。

本發明的有益效果在于：

1、將高濃度垃圾滲濾液吹脫后氨氣收集用于合成碳酸氫銨，解決了氨吹脫法氨氣的去路問題，將廢棄的氨氣資源化利用，防止了氨氣直接進入大氣并通過沉降作用造成對地表水體的二次污染。