申请日2016.02.05
公开(公告)日2016.04.20
IPC分类号C02F11/00; C02F11/12; C01B25/45; C05B7/00
摘要
本发明提供了一种从污泥中回收鸟粪石的方法和系统，其能解决现有污泥处理过程中磷素大量存于固相中而无法充分释放和提取并导致磷资源的大量浪费的问题;首先在超声反应罐内对浓缩污泥边搅拌边进行超声处理，然后采用隔膜板框压滤机对经超声处理后的浓缩污泥进行固液分离处理，得到脱水泥饼和滤液，将脱水泥饼外运处置，过滤装置对滤液进行二次过滤得到二次滤液，在鸟粪石反应回收装置中按Mg:P摩尔比(1.3～1.5)：1的比例将二次滤液与镁源混合进行鸟粪石反应处理，鸟粪石反应处理时间控制在2小时，在鸟粪石反应处理过程中鸟粪石颗粒从二次滤液内沉淀析出，鸟粪石反应处理后收集析出的鸟粪石颗粒、二次滤液回流至污水处理厂进一步处理。
摘要附图
权利要求书
1.一种从污泥中回收鸟粪石的方法，其特征在于：首先在超声反应罐内对浓缩污泥边搅拌边进行超声处理，然后采用隔膜板框压滤机对经所述超声处理后的浓缩污泥进行固液分离处理，得到脱水泥饼和滤液，将所述脱水泥饼外运处置，过滤装置对所述滤液进行二次过滤得到二次滤液，在鸟粪石反应回收装置中按Mg:P摩尔比(1.3～1.5)：1的比例将二次滤液与镁源混合进行鸟粪石反应处理，所述鸟粪石反应处理时间控制在2小时，在所述鸟粪石反应处理过程中鸟粪石颗粒从所述二次滤液内沉淀析出，鸟粪石反应处理后收集析出的所述鸟粪石颗粒、二次滤液回流至污水处理厂进一步处理。
2.根据权利要求1所述的一种从污泥中回收鸟粪石的方法，其特征在于：所述超声处理的声能密度控制在0.2W/mL～0.5W/mL，超声时间为60～90分钟。
3.根据权利要求1所述的一种从污泥中回收鸟粪石的方法，其特征在于：在所述二次过滤后，控制所述二次滤液内的悬浮物含量降至10mg/L以下。
4.根据权利要求1所述的一种从污泥中回收鸟粪石的方法，其特征在于：在进行鸟粪石反应回收时，对鸟粪石反应回收装置中的反应溶液进行同步的PH值在线监测，控制反应溶液的PH值在7.5～8.5之间。
5.一种从污泥中回收鸟粪石的系统，其特征在于：其包括
污泥浓缩池，用于污泥的浓缩收集;
污泥超声反应罐，用于对浓缩污泥进行超声处理，使得浓缩污泥破碎导致细胞破裂，促进细胞内水分及PO43-的释放;
隔膜板框压滤机，用于对经超声处理后的浓缩污泥进行固液分离，分离得固相泥饼和液相滤液;
过滤装置，用对液相滤液进行二次过滤，从而得到二次滤液;
鸟粪石反应回收装置，用于对所述二次滤液进行鸟粪石反应收集;
所述污泥浓缩池的出料口管道连接所述污泥超声反应罐的进料口，所述污泥超声反应罐的排料口管道连接所述隔膜板框压滤机的进料口，所述隔膜板框压滤机的滤液出口通过所述过滤装置连接所述鸟粪石反应回收装置的进液口，所述鸟粪石反应回收装置设有镁源添加口，所述鸟粪石反应回收装置的底部设置有排液口和排料闸阀。
6.根据权利要求5所述的一种从污泥中回收鸟粪石的系统，其特征在于：所述污泥超声反应罐内设置有超声发生装置和搅拌装置。
7.根据权利要求5所述的一种从污泥中回收鸟粪石的系统，其特征在于：所述鸟粪石反应回收装置包括罐体和外置的循环回流泵，所述罐体内设置有上部反应区与底部沉降区，所述底部沉降区呈倒锥形，所述上部反应区与底部沉降区之间设置有液体分布器，所述上部反应区内安装有反应器，所述镁源添加口、进液口分别通过管道连接入所述液体分布器，所述罐体的上部反应区设置有顶部循环液回流口和底部循环液进口，所述循环回流泵与所述顶部循环液回流口、底部循环液进口分别管路连接，所述底部循环液进口管路连接入所述液体分布器。
8.根据权利要求7所述的一种从污泥中回收鸟粪石的系统，其特征在于：所述反应器包括中空的不锈钢反应衬筒，所述不锈铜反应衬筒内填充有不锈钢网，所述不锈钢反应衬筒的顶部、底部分别设置有挡流板。
9.根据权利要求8所述的一种从污泥中回收鸟粪石的系统，其特征在于：所述鸟粪石回收装置的罐体还分别连接酸液箱、碱液箱，并且所述罐体上安装有PH值在线检测装置，所述PH值在线检测装置用于实时检测所述罐体内反应的二次滤液和镁源的反应溶液的PH值，所述酸液箱、碱液箱根据所述PH值在线检测装置检测出的反应溶液的PH值向所述罐体内投放酸液或碱液从而调节反应溶液的PH值在7.5～8.5之间。
10.根据权利要求9所述的一种从污泥中回收鸟粪石的系统，其特征在于：所述鸟粪石回收装置还设置有PLC控制系统，分别设置于所述镁源添加口、进液口、排液口、酸液箱、碱液箱的控制阀门以及排料闸阀、循环回流泵、PH值在线检测装置均分别与所述PLC控制系统电控连接。
说明书
一种从污泥中回收鸟粪石的方法及系统
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体为一种从污泥中回收鸟粪石的方法及系统。
背景技术
在基于活性污泥法技术体系的市政污水处理过程中，市政污水中约有80%TP最终会转移至剩余市政污泥中。目前板框压滤深度脱水作为重要的污泥减量化处理方式在行业内得到了广泛应用，但是由于污泥脱水滤液中磷浓度较高，如果将污泥脱水滤液直接回流则会导致污水处理厂内部返回负荷较高;另外，隔膜板框深度脱水前段多采用石灰类化学药剂对污泥进行调理，导致污泥中的磷素多存于污泥固相中，而不易转移至液相中，这就使得经隔膜板框深度脱水后的污泥中的有机磷得不到充分释放，而含磷脱水污泥的直接焚烧或填埋处置均会造成大量磷资源的浪费;并且由于隔膜板框深度脱水前段采用了化学药剂，导致污泥后续资源化利用相对困难，限制了出路;但是如果板框深度脱水前污泥不采用化学药剂调理，又会导致污泥脱水困难，无法进行有效的固液分离，最终导致泥饼不成形，影响污泥处理效果。因而如何从污泥中提取磷是目前污泥处理亟待解决的问题。
鸟粪石，主要化学成分为MgNH4PO4·6H2O，呈白色结晶细颗粒或粉末状，是一种高品味的磷矿石，也是一种极好的缓释肥，在自然界中鸟粪石储量极少且仍在快速下降。当溶液中含有Mg2+，NH4+，HnPO4n-3且离子浓度积大于鸟粪石的溶度积常数时便会出现自发沉淀从而形成MgNH4PO4·6H2O，反应方程式：
Mg2++PO43-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O
Mg2++HPO42-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O+H+
Mg2++H2PO43-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O+2H+。
因而目前在污水处理领域中出现了从污水溶液中提取鸟粪石的方法和回收反应装置，但是其多是针对含磷污水设计，采用连续流操作方式，反应器内连续上升的水流流速较高，极易造成细颗粒鸟粪石随出水大量流失，从而影响出水水质和磷回收效率，而为了保持充足的水力停留时间及保护鸟粪石生成及沉降效果，鸟粪石的回收反应装置内也多安装有搅拌装置，也就导致了回收反应装置的高度高、体积大，大大影响空间利用率、增加设备投资。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种从污泥中回收鸟粪石的方法，其能解决现有污泥处理过程中磷素大量存于固相中而无法充分释放和提取并导致磷资源的大量浪费的问题;为此，本发明还提供了从污泥中回收鸟粪石的系统。
一种从污泥中回收鸟粪石的方法，其特征在于：首先在超声反应罐内对浓缩污泥边搅拌边进行超声处理，然后采用隔膜板框压滤机对经所述超声处理后的浓缩污泥进行固液分离处理，得到脱水泥饼和滤液，将所述脱水泥饼外运处置，过滤装置对所述滤液进行二次过滤得到二次滤液，在鸟粪石反应回收装置中按Mg:P摩尔比(1.3～1.5)：1的比例将二次滤液与镁源混合进行鸟粪石反应处理，所述鸟粪石反应处理时间控制在2小时，在所述鸟粪石反应处理过程中鸟粪石颗粒从所述二次滤液内沉淀析出，鸟粪石反应处理后收集析出的所述鸟粪石颗粒、二次滤液回流至污水处理厂进一步处理。
进一步的，所述超声处理的声能密度控制在0.2W/mL～0.5W/mL，超声时间为60～90分钟。
进一步的，采用隔膜板框压滤机对经所述超声处理后的浓缩污泥进行固液分离处理过程中，隔膜板框压滤机的进料压力控制在1.0Mpa，进料时间控制在1.5小时，压榨压力控制在1.6MPa，压榨时间控制在1.0小时，卸泥过程保持在0.5小时。
进一步的，在所述二次过滤后，控制所述二次滤液内的悬浮物含量降至10mg/L以下。
进一步的，在进行鸟粪石反应回收时，对鸟粪石反应回收装置中的反应溶液进行同步的PH值监测，控制反应溶液的PH值在7.5～8.5之间。
一种从污泥中回收鸟粪石的系统，其特征在于：其包括
污泥浓缩池，用于污泥的浓缩收集;
污泥超声反应罐，用于对浓缩污泥进行超声处理，使得浓缩污泥破碎导致细胞破裂，促进细胞内水分及PO43-的释放;
隔膜板框压滤机，用于对经超声处理后的浓缩污泥进行固液分离，分离得固相泥饼和液相滤液;
过滤装置，用对液相滤液进行二次过滤，从而得到二次滤液;
鸟粪石反应回收装置，用于对所述二次滤液进行鸟粪石反应收集;
所述污泥浓缩池的出料口管道连接所述污泥超声反应罐的进料口，所述污泥超声反应罐的排料口管道连接所述隔膜板框压滤机的进料口，所述隔膜板框压滤机的滤液出口通过所述过渡装置管道连接所述鸟粪石反应回收装置的进液口，所述鸟粪石反应回收装置设有镁源添加口，所述鸟粪石反应回收装置的底部设置有排液口和排料闸阀。
进一步的，所述污泥超声反应罐内设置有超声发生装置和搅拌装置。
进一步的，所述鸟粪石反应回收装置包括罐体和外置的循环回流泵，所述罐体内设置有上部反应区与底部沉降区，所述底部沉降区呈倒锥形，所述上部反应区与底部沉降区之间设置有液体分布器，所述上部反应区内安装有反应器，所述镁源添加口、进液口分别通过管道 连接入所述液体分布器，所述罐体的上部反应区设置有顶部循环液回流口和底部循环液进口，所述循环回流泵与所述顶部循环液回流口、底部循环液进口分别通过循环管路连接，所述底部循环液进口管路连接入所述液体分布器。
进一步的，所述反应器包括中空的不锈钢反应衬筒，所述不锈铜反应衬筒内填充有不锈钢网。
进一步的，所述不锈钢反应衬筒的顶部、底部分别设置有挡流板。
进一步的，所述鸟粪石回收装置的罐体还分别连接酸液箱、碱液箱，并且所述罐体上安装有PH值在线检测装置，所述PH值在线检测装置用于实时检测所述罐体内反应的二次滤液和镁源的反应溶液的PH值，所述酸液箱、碱液箱根据所述PH值在线检测装置检测出的反应溶液的PH值向所述罐体内投放酸液或碱液从而调节反应溶液的PH值在7.5～8.5之间。
进一步的，所述鸟粪石回收装置还设置有PLC控制系统，分别设置于所述镁源添加口、进液口、排液口、酸液箱、碱液箱的控制阀门以及排料闸阀、循环回流泵、PH值在线检测装置均分别与所述PLC控制系统电控连接。
本发明一种从污泥中回收鸟粪石的方法及系统的有益效果在于：其先对浓缩污泥进行超声处理使得浓缩污泥破碎导致细胞破裂，从而促进细胞内水分及PO43-释放至液相内，再通过隔膜板框压滤机进行固液分离，再向固液分离后得到的二次滤液中添加镁源进行鸟粪石反应处理从而得到鸟粪石颗粒，从而有效减少污泥脱水滤液内的磷浓度，减小污水处理厂的污泥脱水滤液返回负荷;而通过对污泥的超声处理，促进污泥中的固态TP大部分以PO43-形态转移至液相中，有效提高了污泥固液分离后污泥脱水滤液内的磷含量，为后续从污泥脱水滤液内提高鸟粪石提取回收率创造了有利条件;并且，在进行隔膜板框压滤处理之前的超声处理中不需要添加任何化学调理药剂，超声处理能够使污泥内细胞水分释放从而使污泥自由水比例增加，降低了后继隔膜板框压滤机对污泥的脱水难度，并且有利于获得更低含水率的泥饼，充分实现污泥减量化。
另外，本发明中系统中的鸟粪石反应回收装置采用了外置的循环回流泵对二次过滤后的污泥脱水滤液与镁源进行闭环强制循环反应，因而其在反应处理过程中不会造成析出的鸟粪石细颗粒随出水流失，保证滤液的出水水质与鸟粪石回收效果;并且由于采用了闭环强制循环反应的方式，因而能够配合隔膜板框压滤面的工作周期并实现鸟粪石回收的序批式操作，同时其内部通过液体分布器和反应器来实现循环反应溶液的水流搅拌而不再需要设置搅拌器，也就能有效减小罐体的容积并减小占地面积，节约了基建与设备投资。
