申请日2013.03.30
公开(公告)日2013.07.10
IPC分类号C02F11/04; C02F11/00; C02F11/14
摘要
本发明属于环境工程污泥、污水处理领域，具体涉及一种剩余污泥的磷回收装置。所述装置包括氮磷回收装置，还包括与氮磷回收装置相连的污泥厌氧反应器，污泥厌氧反应器设有污泥静置反应器。所述污泥厌氧反应器采用厌氧反应的方法对剩余污泥中磷进行释放，所述鸟粪石氮磷回收装置是以磷酸铵镁结晶(鸟粪石)回收剩余污泥中的磷元素。所述装置操作简单，释磷效果明显，运行稳定、费用极其低廉。
权利要求书
1.一种剩余污泥的磷回收装置，包括氮磷回收装置，其特征在于，还包括与氮磷回收装置相连的污泥厌氧反应器，污泥厌氧反应器设有污泥静置反应器。
2.根据权利要求1所述剩余污泥的磷回收装置，其特征在于，所述污泥静置反应器设有混凝剂投加管、污泥出管和搅拌装置，污泥出管上设有第二流量计和设于第二流量计和污泥静置反应器之间的第二污泥泵。
3.根据权利要求1所述剩余污泥的磷回收装置，其特征在于，所述污泥厌氧反应器还设有污泥进管、污泥排空管、pH计、ORP计和进泥控制系统;污泥进管上设有第一污泥泵盒设于第一污泥泵和污泥厌氧反应器之间的第一流量计。
4.根据权利要求3所述剩余污泥的磷回收装置，其特征在于，所述进泥控制系统根据pH计、ORP计的监控数值控制污泥厌氧反应的时间，进泥控制系统还根据第一流量计记录的进泥量的数据控制第一污泥泵的开关。
5.根据权利要求1所述剩余污泥的磷回收装置，其特征在于，所述氮磷回收装置包括相互连接的套管式反应器和出水槽，套管式反应器包括相互套接的内管和外管。
6.根据权利要求1所述剩余污泥的磷回收装置，其特征在于，所述氮磷回收装置为鸟粪石氮磷回收装置。
7.根据权利要求5所述剩余污泥的磷回收装置，其特征在于，所述内管设有镁盐溶液进管，在镁盐溶液进管和污泥上清液传送管之间还设有滤网。
8.根据权利要求5所述剩余污泥的磷回收装置，其特征在于，所述外管的上部设有出水堰。
9.根据权利要求1所述剩余污泥的磷回收装置，其特征在于，所述污泥厌氧反应器为罐式厌氧反应器。
说明书
一种剩余污泥的磷回收装置
技术领域
本发明属于环境工程污泥、污水处理领域，具体涉及一种剩余污泥的磷回收装置。
背景技术
磷是重要的难以再生的非金属矿资源，在我国日益发展的工业当中具有重要的经济价值。目前，世界上超过90%的磷肥来自磷酸盐矿。根据全球不同的权威机构测算，全世界的磷资源只能使用60~130 a。近年来国际磷矿石价格更是一路飙升，较10 a 前翻了6 倍。据资料统计，我国现有27 亿t折标磷矿储量，仅够维持我国再使用70 年左右，其中还包含90%以上的非富磷矿。如果仅以富磷矿磷储量计算，则仅能维持我国使用10~15 年，磷矿已被列为我国2010年后不能满足国民经济发展需要的20种矿产之一。
另一方面，当前氮、磷等营养元素随污水排放所引起的水体富营养化现象日益加重。而在污水处理的过程中，由于磷元素具有单向流动的特点，不能直接被分解消耗，大部分的磷只能以必要元素的形式储存在生物体中，最终以剩余污泥的形式进行排放，使得生活中相当大一部分磷资源无法进行回用。
经研究发现，污泥经过处理后上清液的磷含量可达到100mg/L以上。因此，通过有效的方法，使磷从城市污泥中释放出来并以一定形式加以回收，这不仅为城市污水处理厂污泥处理处置和资源化开辟了一个新的方向，而且对保证污水厂的正常运行，减轻水体富营养化程度，改善城市水环境质量，减轻污泥处置的二次污染，促进磷资源的可持续利用具有重要意义。
采用鸟粪石沉淀法被认为是一种最有可能实现商业化的废水磷回收技术。鸟粪石脱氮除磷，可以同时回收污泥上清液中的氮、磷元素，当污泥上清液中Mg2+，NH4+及PO43-达到一定浓度时，且其离子浓度积大于溶度积常数Ksp时，通过调节pH会生成大量的鸟粪石沉淀，进而实现氮、磷元素的回收。反应式为：Mg2++NH4++PO43-+6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓。目前已有专利大多专注于对富磷废水的回收处理，缺少对污泥中磷元素回收利用的研究。
但是，对剩余污泥中磷元素回收利用首先遇到的问题是得让磷元素先释放出来，现有技术中多采用超声波、臭氧氧化法使剩余污泥中的磷元素释放，超声波、臭氧氧化法虽然释磷效果好，但耗能大成为其一大缺点。所以，研究一种操作简单、运行稳定、费用极其低廉的剩余污泥的磷回收装置和方法是一种急需的需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术剩余污泥磷回收的不足，提供一种剩余污泥的磷回收装置。所述装置先采用厌氧反应的方法对剩余污泥中磷进行释放，然后再以磷酸铵镁结晶(鸟粪石)回收剩余污泥中的磷元素。所述装置操作简单，释磷效果明显，运行稳定、费用极其低廉。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：
一种剩余污泥的磷回收装置，包括氮磷回收装置，还包括通过污泥上清液传送管与氮磷回收装置相连的厌氧反应装置;所述厌氧反应装置包括污泥厌氧反应器，污泥厌氧反应器设有污泥静置反应器。现有的氮磷回收装置，只是针对废水中磷，而本发明通过增加污泥厌氧反应器先使污泥中的磷元素释放出来，然后再利用氮磷装置回收释放出来的磷。
优选地，所述污泥静置反应器设有混凝剂投加管、污泥出管和搅拌装置，污泥出管上设有第二流量计和设于第二流量计和污泥静置反应器之间的第二污泥泵。
优选地，为了监测污泥厌氧反应器内污泥反应的进程，所述污泥厌氧反应器还设有设有污泥进管、污泥排空管、pH计、ORP计和进泥控制系统;污泥进管上设有第一污泥泵盒设于第一污泥泵和污泥厌氧反应器之间的第一流量计。
优选地，为了实现整个装置的实时定量监测，所述进泥控制系统根据污泥厌氧反应器内设的pH计、ORP计的监控数值控制污泥厌氧反应的时间，进泥控制系统还根据第一流量计记录的进泥量的数据控制第一污泥泵的开关。
优选地，所述的氮磷回收装置为鸟粪石氮磷回收装置。
进一步地，所述鸟粪石氮磷回收装置包括相互连接的套管式反应器和出水槽，套管式反应器包括相互套接的内管和外管。具体地，所述内管的顶部设有污泥上清传送管和废气出管、内管的上部设有镁盐溶液进管、碱液进管，内管的中部设有和空气进管;
所述外管包括上部、变径连接管、下部和底部，上部粗、下部细，上部和下部之间通过变径连接管连接，底部为鸟粪石沉积区域;外管的下部设有补充碱液进管，外管的底部设有沉淀物排出管，外管的上部设有出水堰，污泥上清液经出水堰溢流至出水槽内。
优选地，为了去除大部分悬浮颗粒，保证鸟粪石生成的纯度，所述内管设有镁盐溶液进管，在内管的镁盐溶液进管和污泥上清液传送管之间还设有滤网，所述滤网为圆形滤网。
优选地，所述外管的外管的上部设有出水堰，处理后的污泥上清液经出水堰溢流至出水槽内。
优选地，为了使污泥能进行良好的厌氧反应，充分的把磷释放出来，所述污泥厌氧反应器为罐式厌氧反应器。
一种剩余污泥的磷回收工艺，包括如下步骤：
S1.剩余污泥通过第一污泥泵提升到污泥厌氧反应器中进行厌氧反应，第一流量计记录进泥量，通过进泥控制系统控制第一污泥泵的开关时间，污泥厌氧反应器中的pH计和ORP计的测量值反馈到进泥控制系统，控制系统控制污泥厌氧反应的时间;
S2.剩余污泥经过厌氧反应后，从污泥厌氧反应器以溢流的方式进入到污泥静置反应器中，同时经过混凝剂投加管加入适量的混凝剂，搅拌器将混凝剂和厌氧后污泥搅拌均匀，使污泥产生絮凝沉淀，提高污泥固液分离的效果;搅拌后，关闭搅拌器，污泥静置，固液分离得到污泥上清液;污泥上清液通过污泥上清液传送管进入鸟粪石氮磷回收装置，沉淀污泥通过第二污泥泵经污泥出管排放到污水处理系统，污泥出管上的第二流量计监测污泥排放量;
S3.污泥上清液进入到鸟粪石氮磷回收装置后，通过空气管在内管中部通入空气，废气由废气出管排出，污泥上清液经过圆形滤网过滤后，绝大部分悬浮颗粒被去除，澄清污泥上清液进入到内管中部，同时通过镁盐溶液进管投加适量的氯化镁溶液，通过碱液进管投加氢氧化钠溶液，调节内管中部溶液的pH，污泥上清液、氯化镁溶液和氢氧化钠溶液在空气的搅拌作用下充分反应，在内管底部进一步反应后过渡进入截面积逐渐变大的外管，进行鸟粪石晶体的沉淀，在外管的底部再通过补充碱液进管补充适量的碱液，调节污泥上清液的pH值，反应后的污泥上清液经过出水堰溢流至出水槽排出，鸟粪石沉淀物定期从外管底部沉淀物排出管排出，其过滤后上清液与处理过的污泥上清液一起流入污水处理系统。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述罐式厌氧反应器设置进泥控制系统，可通过控制不同的进泥量进而控制污泥停留时间，同时增加了pH和ORP报警系统，可以有效的保证剩余污泥的厌氧效果。
(2)厌氧反应后的剩余污泥以液位控制的溢流方式进入污泥静置反应器，以最简单的方式确保污泥停留时间的准确性。此外，污泥静置反应器中增加了混凝剂投加管，可避免固液分离不彻底的情况，有效的从污泥中提取高浓度氮、磷上清液进行鸟粪石回收反应。
(3)设置圆形滤网可对污泥上清液进行过滤，去除大部分悬浮颗粒，保证鸟粪石生成的纯度。
(4)套式反应器内管下段设置空气进管，可脱除溶液中二氧化碳从而提高溶液pH、减少碱液投加量，同时为鸟粪石生成反应提供混合能。
(5)套式反应器中由内管至外管横截面积突然增大，对鸟粪石的生长形成促进作用。
(6)两套pH控制系统一前一后，有效的保证了鸟粪石生成反应的碱性环境。
(7)本发明可实现从污水处理厂剩余污泥中提取回收大部分氮、磷元素。本发明将污泥厌氧反应器与磷回收反应器结合在一起，形成一个一体化的磷回收装置，具有结构简单紧凑、投资省、操作简单、磷回收率高等特点。