[發明專利]一種高效低耗同步回收沼液中氮磷的裝置及其方法

在審

• 申請號: 202010899265.5
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112142150A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 戴曉虎;楊東海;華煜;楊殿海
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F1/20
• 分類號: C02F1/20;C01B25/45
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 顧艷哲

本發明涉及一種高效低耗同步回收沼液中氮磷的裝置及其方法，由沼液預熱器、脫CO₂反應器、真空脫NH₃反應器、碳酸氫銨回收系統、鳥糞石結晶反應器組成，具體步驟為先對厭氧消化沼液進行預熱，脫除CO₂，使pH自然上升，然后泵入脫氨反應器，利用厭氧消化產生的沼氣進行蒸汽加熱，采用噴霧的方式在真空條件下脫除沼液氨氮，含氨蒸汽經過冷凝分離后進入碳化塔，通入加壓CO₂在冷卻條件下進行反應，最后經過結晶、離心生成碳酸氫銨產品，利用脫氨沼液堿性pH條件，通過投加鎂鹽進一步去除沼液剩余氨氮和磷酸鹽，同時實現鳥糞石產品回收。本發明利用沼液堿度特性，可實現不加堿沼液氮磷資源同步回收，具有工藝設備簡單、處理效率高、能耗水平低的特點。

技術領域

本發明屬于沼液處理與資源回收技術領域，具體涉及一種高效低耗同步回收沼液中氮磷的裝置及其方法。

背景技術

污泥富集了污水中30％-45％N和90％P，進行厭氧消化處理后污泥中氮主要以氨氮形式存在于沼液中，沼液高氨氮已經成為限制污泥厭氧消化全鏈條路徑的瓶頸問題，同時隨著全球磷資源的短缺，污泥中磷資源的回收是未來污泥資源化的重點發展方向。

傳統沼液脫氮處理主要采用硝化-反硝化、厭氧氨氧化等生化處理方法，由于沼液中氮磷含量較高，而COD含量較低，通常需要消耗大量碳源和能源，存在占地面積大、運行成本高的缺點，而且無法實現沼液氮磷回收。目前，沼液中氮回收方法主要空氣吹脫、汽提脫氨等，磷回收主要通過化學沉淀法，但是傳統氮磷回收方法通常需要投加堿液調節pH，特別是對于沼液，具有高緩沖性能，會消耗大量堿液，且存在回收效率低、能耗高、容易造成空氣污染等缺點。

針對沼液脫氨的問題，專利文獻201510452491.8公開了一種高濃度氨氮廢水氨吹脫及資源化處理系統及處理方法，通過調堿高溫吹脫的方法去除氨氮，存在化學藥劑消耗量大、去除效率低、工藝系統復雜的缺點。專利文獻201610892778.7公開了一種沼液脫碳聯合脫氨系統，實現無外源加堿兩段脫氨，同時采用負壓蒸氨，降低蒸汽能耗，但該系統脫碳過程利用空氣吹脫去除CO₂，可能會造成部分氨氣損失，增加尾氣吸收負荷，另外該系統只形成氨水，沒有考慮形成更高附加值的產品。專利文獻201810449637.7公開了一種基于超臨界技術的城市污泥中氮磷回收系統及方法，利用了超臨界氧化技術對污泥中氨氮、磷酸鹽的釋放進行回收，但是存在系統能耗高、需要投加大量堿液的缺點，且沒有考慮氮肥產品的回收。

發明內容

本發明的目的就是為了解決沼液中氮磷回收存在的回收效率低、能耗高等問題，而提供一種高效低耗同步回收沼液中氮磷的裝置及其方法，利用沼液堿度和厭氧消化產生的沼氣能源，在不加堿的條件下實現沼液中氮磷的同步高效回收，減少系統能量消耗和藥耗，有效解決沼液處理瓶頸問題，同時對于促進污泥中資源循環利用具有重要意義。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種高效低耗同步回收沼液中氮磷的裝置，包括通過管路相連接的沼液預熱器、脫CO₂反應器、真空脫NH₃反應器、冷卻器、碳化塔及鳥糞石結晶反應器，其中：

沼液預熱器，用于初始沼液與高溫脫氨沼液的換熱，使所述初始沼液預熱，同時對高溫脫氨沼液降溫；

脫CO₂反應器，其進水口通入來自所述沼液預熱器預熱后的初始沼液，并脫除初始沼液中的CO₂；

真空脫NH₃反應器，其進水口通入來自所述脫CO₂反應器的初始沼液，并脫除初始沼液中的氨；