[發(fā)明專利]一種基于超臨界技術的城市污泥中氮磷回收系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810449637.7
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108423953B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 王樹眾;雷杰;徐甜甜;楊闖;宋文瀚;李建娜
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;山川麗（蘇州）環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;C02F11/06;C02F9/14;C02F101/10;C02F101/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發(fā)明公開了一種基于超臨界技術的城市污泥中氮磷回收系統(tǒng)及方法，包括預處理系統(tǒng)、超臨界氧化系統(tǒng)、氨回收系統(tǒng)、磷回收系統(tǒng)、生物處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分利用了超臨界氧化技術將污泥中磷、氮的最大限度的從污泥中以氨氮、磷酸鹽的形式釋放在液相中的特性；液相中的氨氮通過氨回收單元進行回收，廢水中的磷酸鹽在磷回收系統(tǒng)以磷酸鹽沉淀的形式來實現(xiàn)磷回收。充分利用了污泥經超臨界氧化系統(tǒng)后出水pH同氨回收系統(tǒng)、磷回收系統(tǒng)的匹配，利用了超臨界氧化系統(tǒng)產熱同氨回收系統(tǒng)、生物處理系統(tǒng)的匹配，減少了該系統(tǒng)總的堿用量、熱量需求；該系統(tǒng)在實現(xiàn)廢水無害化達標排放的同時，實現(xiàn)了污泥的氮，磷的最大化回收，具有良好的環(huán)境效益和經濟效益。

技術領域

本發(fā)明屬于化工及環(huán)保技術領域，涉及一種基于超臨界技術的城市污泥中氮磷回收系統(tǒng)及方法。

背景技術

城市污泥是城鎮(zhèn)污水處理過程中的副產物。隨著人口增長，城鎮(zhèn)化水平提高，污水處理廠不斷擴建，每處理1萬噸污水平均產生5.6噸80％含水率的濕污泥。至2016年我國污泥產量已突破4000萬噸。隨著目前富營養(yǎng)化現(xiàn)象的加劇及城市污水排放標準的提高，各種強化磷回收工藝就大量的被提出和應用，致使廢水中的磷被固定至污泥中，這也就導致富磷污泥的日益增多，而城市污水廠的富磷污泥含磷量約為4％，甚至有的高達9％以上。采取一定的經濟技術手段促使污泥中磷的最大限度的釋放至液相，然后加以回收利用，這既為污泥處置和資源化開辟新途徑，減少水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象的發(fā)生，保護水環(huán)境，同時對促進磷資源的可持續(xù)利用具有非常重要的意義。

由于磷元素具有單行流動的特點，因此在污水處理的過程中，大部分的磷只能以必要元素的形式儲存在生物體中，最終以剩余污泥(城市污水廠的富磷污泥含磷量約為4％，甚至有的高達9％以上)的形式進行排放，因此，實現(xiàn)含磷污泥中磷的回收是緩解水體污染及磷資源短缺的重要方法。

磷作為一種不可再生資源，是自然界各種生物生命活動必不可缺少的元素，對能量的傳遞和儲存、蛋白質等含磷基質的合成也起著關鍵性的作用。目前全球磷礦石大約只能使用100年左右，而磷的需求量隨著人類工農業(yè)的發(fā)展日趨增大，同時磷是以典型的沉積性循環(huán)方式在生態(tài)系統(tǒng)中進行循環(huán)，最終部分已磷酸鹽的形式沉淀于水體中，形成底泥，磷的這種單向遷移方式將更加加劇的供需矛盾，其必將成為未來各種生命活動的限制因素。

目前，對于城市污泥的處置方法主要包括填埋法、焚燒法、土地利用法、厭氧消化法、好氧堆肥法、濕式氧化法等。填埋法存在占用土地面積大、地下水被污染的風險。焚燒法存在高能耗、高處理成本，存在嚴重的二次煙氣污染。土地利用法生物安全性存在問題，易引發(fā)污泥中有毒有害物質隨生物鏈傳遞的生化安全隱患。污泥的厭氧消化法、好氧堆肥法均存在工藝系統(tǒng)復雜，占地面積大、副產大量有機污泥仍需填埋。濕式氧化法處理不徹底(去除率70～90％)，反應時間慢，同時引入催化劑，造成水體二次污染。

超臨界水氧化技術是基于水在超臨界狀態(tài)(Tc＝374℃、Pc＝22.1MPa)下所具有的特殊性質，使有機物和氧化劑完全溶于超臨界水中，并迅速發(fā)生均相氧化反應，迅速、徹底將有機物氧化的過程，同時將有機氮、有機磷轉換為氨氮、磷酸鹽的形式。在實現(xiàn)污泥無害化的同時，將污泥中的有機氮、有機磷充分釋放于上清液中，為氮、磷的資源化利用創(chuàng)造了前提條件。

因此，針對城市污泥超臨界氧化出水存在pH為10-11，高氨氮、高磷酸鹽、低有機污染的特點，一種以超臨界技術為核心的城市污泥中氮磷回收系統(tǒng)及方法的開發(fā)非常有必要。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供一種基于超臨界技術的城市污泥中氮磷回收系統(tǒng)及方法，該方法既為污泥處置和資源化開辟新途徑，減少水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象的發(fā)生，保護水環(huán)境，同時對促進磷資源和氮資源的可持續(xù)利用具有非常重要的意義。

為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案予以實現(xiàn)：