申请日2018.08.31
公开(公告)日2018.11.20
IPC分类号C05B7/00; C01B25/45; C01B25/32
摘要
本发明公开一种污泥水热滤液回收磷肥的装置与方法，涉及环保技术领域。该装置包括依次连接的缓冲单元、反应单元、料液分离回流单元、产品加工单元;反应单元包括反应罐、旋流浓缩器、旋流分离器;反应罐具有一级出料出口和二级出料口，一级出料口连通旋流浓缩器，二级出料口连通旋流分离器，旋流浓缩器具有浓缩液出口和清液出口，浓缩液出口具有连通反应罐的一级回流管，清液出口连接至料液分离回流单元。该方法与上述系统配合使用。本发明通过中间产物的分离浓缩及不同成分物料回流，利用滤液中各组份，降低药剂用量，增加设备缓冲能力，延长晶体成型的周期，提高磷肥生成的效率及质量，高效去除污泥水热滤液中磷，降低污水处理难度及成本。
权利要求书
1.一种污泥水热滤液回收磷肥的装置，其特征在于，其包括依次连接的缓冲单元、反应单元、料液分离回流单元、产品加工单元;所述反应单元包括反应罐、和分别连接至反应罐的旋流浓缩器和旋流分离器;反应罐设置有一级出料口和二级出料口，所述一级出料口和所述二级出料口分别连接至所述旋流浓缩器和所述旋流分离器，所述旋流浓缩器具有浓缩液出口和清液出口，所述浓缩液出口连接有连通所述反应罐的一级回流管，所述清液出口连接至所述料液分离回流单元。
2.根据权利要求1所述的污泥水热滤液回收磷肥的装置，其特征在于，所述旋流分离器具有固相出口和液相出口，所述固相出口连接至所述产品加工单元，所述液相出口连接至所述料液分离回流单元。
3.根据权利要求2所述的污泥水热滤液回收磷肥的装置，其特征在于，所述反应罐底部呈圆锥结构;所述反应罐连接至有药剂投放器以向其中投入除磷药剂。
4.根据权利要求1所述的污泥水热滤液回收磷肥的装置，其特征在于，所述料液分离回流单元包括料液收集罐，所述料液收集罐内底部设置有滤斗，滤斗呈漏斗状，具有大端和小端，大端连接至收集罐的侧壁，小端连接至收集罐的底壁，在收集罐底部形成三角区域。
5.根据权利要求4所述的污泥水热滤液回收磷肥的装置，其特征在于，所述料液收集罐设置有连通所述反应罐的二级回流管，所述二级回流管连接至所述三角区域。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的污泥水热滤液回收磷肥的装置，其特征在于，所述缓冲单元包括缓冲罐，所述缓冲罐中设置有过滤网，所述过滤网连接至所述缓冲罐内壁。
7.根据权利要求6所述的污泥水热滤液回收磷肥的装置，其特征在于，其还包括pH调节盒，所述缓冲单元、反应单元、料液分离回流单元分别与pH调节盒连通;所述缓冲单元、反应单元、料液分离回流单元分别设置有pH计和搅拌器，搅拌器由各自的变频电机驱动转动。
8.一种污泥水热滤液回收磷肥的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)将污泥水热滤液收集于缓冲单元中，然后将其经间歇输送至反应单元进行磷肥生成反应，得到含细微颗粒的反应液;
(2)将含有细微颗粒的反应液进行旋流浓缩，得到浓缩液和上清液，浓缩液回流作为后续磷肥生成反应的晶种;第一上清液进行收集;
(3)在晶种辅助下进行磷肥生成反应，反应完成后的得到含大颗粒的反应液;
(4)将含大颗粒的反应液进行旋流分离，得到大颗粒晶体和第二清液;收集大颗粒晶体，经洗涤烘干后记即得。
9.根据权利要求8所述的污泥水热滤液回收磷肥的方法，其特征在于，收集步骤(2)中的第一上清液与步骤(4)中的第二上清液，进行晶体的继续生长与富集，然后收集富集的晶体作为磷肥生成反应过程中的晶种。
10.根据权利要求9所述的污泥水热滤液回收磷肥的方法，其特征在于，在缓冲单元中，对污泥水热滤液进行过滤除杂;磷肥生成反应过程中，向污泥水热滤液中投入除磷药剂。
说明书
一种污泥水热滤液回收磷肥的装置及方法
技术领域
本发明涉及环保技术领域，尤其是一种污泥水热滤液回收磷肥的装置与方法。
背景技术
目前，水体富营养化问题日益严峻，而磷是导致水体富营养化的重要元素，污水处理中对磷的关注度越来越高。同时作为不可再生资源的磷，开采、使用、消耗后最终有80%随生活污水排放，经过污水厂生化处理后，磷又大量富集于污泥浓缩池、污泥厌氧消化池上清液和污泥脱水滤液，在磷的排放中，污泥中的磷占有更大的比例。
从全球磷储存量(磷酸岩)分析，在不久的将来可能会导致磷的供给瓶颈，但磷肥占据化肥市场较大份额，其中西欧的磷肥已占据80%的比例。在一些没有磷矿储存的国家，例如德国，已经将磷确定为战略原料，并大力推广磷的回收和再利用。同时磷回收具有多方面的经济效益，磷回收可以减少或完全避免投加化学试剂除磷、控制鸟粪石在输水管道壁结垢、提高整体水处理工艺稳定性，从而降低水厂运行费用;而因此增加的水厂日处理能力以及化学试剂投加量(碱度)和曝气量的减少，又降低了氨氮去除成本;同时，回收磷生产的化肥产品具有经济效益。综上，通过磷肥回收解决污泥滤液的后续处理和排放问题，是最符合当下资源与环境的共同需求、同时获得利润的最佳方法。
污水处理中磷回收的化学方法主要通过磷酸铝(AlPO4)、磷酸铁(FePO4)、磷酸钙[Ca3(PO4)2]、鸟粪石)等晶体共沉淀回收。以磷酸铁、磷酸铝为代表的磷酸盐不能作为缓释肥原料，作为回收磷肥的方法具有局限性，在实际的磷肥回收工艺中一般以后两者的形式进行回收。
由于污泥滤液成分复杂，经常导致晶体不易生成、磷肥结晶体细微不易沉降难回收，结晶体易堵塞管道等问题，操作不便且难以达到处理效果，给后续处理造成了困难，最终导致出水不达标，造成资源浪费和流失。
发明内容
本发明的第一发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种污泥水热滤液回收磷肥的装置，该装置可解决磷肥晶体生成颗粒小、回收率低、易流失的问题，提高磷肥晶体的回收量及纯度，从而提高回收利用价值;同时还可提高污泥水热滤液中磷的去除效率，降低设备成本。
本发明的第二发明目的在于，提供一种污泥水热滤液回收磷肥的方法，该方法配合上述装置使用，能有效提高磷肥的回收率，同时提高污泥水热滤液中磷的去除效率。
本发明采用的技术方案如下：
一种污泥水热滤液回收磷肥的装置，其包括依次连接的缓冲单元、反应单元、料液分离回流单元、产品加工单元;所述反应单元包括反应罐、和分别连接至反应罐的旋流浓缩器和旋流分离器;反应罐设置有一级出料口和二级出料口，所述一级出料口和所述二级出料口分别连接至所述旋流浓缩器和所述旋流分离器，所述旋流浓缩器具有浓缩液出口和清液出口，所述浓缩液出口连接有连通所述反应罐的一级回流管，所述清液出口连接至所述料液分离回流单元。
本发明的一种污泥水热滤液回收磷肥的装置，所述旋流分离器具有固相出口和液相出口，所述固相出口连接至所述产品加工单元，所述液相出口连接至所述料液分离回流单元。
由于采用了上述技术方案，反应罐中生成的磷肥细微颗粒可以首先经一级出料口进入旋流浓缩器，经旋流浓缩后，细微颗粒经一级回流管回流至反应罐中作为后续反应的晶种，有效促进污泥水热滤液中磷肥的结晶颗粒的长大，从而促进磷肥的回收。然后物料经旋流分离器将结晶颗粒与液体进行分离，便可得到回收的磷肥粗品，并将其输送至产品加工单元进行纯化、干燥。
本发明的一种污泥水热滤液回收磷肥的装置，所述反应罐底部呈圆锥结构;所述反应罐连接至有药剂投放器以向其中投入除磷药剂。
由于采用了上述技术方案，便于回收反应罐底的结晶颗粒。可以根据需要向反应罐中投入除磷药剂，促进结晶颗粒的形成。
本发明的一种污泥水热滤液回收磷肥的装置，所述料液分离回流单元包括料液收集罐，所述料液收集罐内底部设置有滤斗，滤斗呈漏斗状，具有大端和小端，大端连接至收集罐的侧壁，小端连接至收集罐的底壁，在收集罐底部形成三角区域。
本发明的一种污泥水热滤液回收磷肥的装置，所述料液收集罐设置有连通所述反应罐的二级回流管，所述二级回流管连接至所述三角区域。
由于采用了上述技术方案，有利于收集到的清液中的细微颗粒在料液收集罐中的继续生长于富集，并将富集的晶体回流入反应罐作为晶种，进一步促进磷肥的回收。
本发明的一种污泥水热滤液回收磷肥的装置，所述缓冲单元包括缓冲罐，所述缓冲罐中设置有过滤网，所述过滤网连接至所述缓冲罐内壁。
由于采用了上述技术方案，过滤网可以去除污泥水热滤液中的杂质，降低对后续结晶反应的影响，提高晶体纯度。
本发明的一种污泥水热滤液回收磷肥的装置，其还包括pH调节盒，所述缓冲单元、反应单元、料液分离回流单元分别与pH调节盒连通;所述缓冲单元、反应单元、料液分离回流单元分别设置有pH计和搅拌器，搅拌器由各自的变频电机驱动转动。
由于采用了上述技术方案，搅拌电机采用变频控制，可根据需要动态调节搅拌强度;pH计和pH调节剂共同作用，调剂物料pH，稳定晶体。不同单元中的pH调节剂可以相同或不相同。
一种污泥水热滤液回收磷肥的方法，其包括如下步骤：
(1)将污泥水热滤液收集于缓冲单元中，然后将其经间歇输送至反应单元进行磷肥生成反应，得到含细微颗粒的反应液;
(2)将含有细微颗粒的反应液进行旋流浓缩，得到浓缩液和上清液，浓缩液回流作为后续磷肥生成反应的晶种;第一上清液进行收集;
(3)在晶种辅助下进行磷肥生成反应，反应完成后的得到含大颗粒的反应液;
(4)将含大颗粒的反应液进行旋流分离，得到大颗粒晶体和第二清液;收集大颗粒晶体，经洗涤烘干后记即得。
本发明的一种污泥水热滤液回收磷肥的方法，收集步骤(2)中的第一上清液与步骤(4)中的第二上清液，进行晶体的继续生长与富集，然后收集富集的晶体作为磷肥生成反应过程中的晶种。
本发明的一种污泥水热滤液回收磷肥的方法，在缓冲单元中，对污泥水热滤液进行过滤除杂;磷肥生成反应过程中，向污泥水热滤液中投入除磷药剂。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明可以通过中间产物的分离浓缩及不同成分物料的回流，充分利用滤液中各组份，降低药剂投加量，增加了设备的缓冲能力，增长了晶体成型的周期，提高了磷肥生成的效率及质量，可以低成本、高收益、大幅度的去除污泥水热滤液中高浓度的磷，降低后续污水处理难度及成本。
