CN102815824B - 一种从城市粪便中提取磷的方法 - Google Patents
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Abstract
一种从城市粪便中提取磷的方法，涉及城市粪便处理技术领域，特别是从粪便中回收磷的方法，包括粪便固液分离、絮凝脱水、粪泥和污泥酸化、污泥脱水、磷结晶回收，以及对臭气除臭处理工艺，该工艺方法可回收粪便中70%以上的磷，实现对城市粪便无害化资源化处理，减少环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及城市粪便处理方法技术领域，特别是一种从城市粪便中提取磷的方法。
背景技术
在现代化城市的日常运作中，每日产生大量的废弃物，其中粪便占其中很大比例，处理如此大量的粪便，使用传统堆肥方法来消化已经完全不能胜任了，基本上已经被现代化的集中处理场所取代。多数粪便处理场在处理粪便时采用的工艺流程是首先对粪便进行除杂，然后将粪液中的固体物分离出来堆肥，分离出来的废水进入污水管路进行污水处理，该工艺路线对于实现城市粪便无害化处理具有实际意义。但是，该工艺路线也存在一个很大的缺陷，即，城市粪便中存在很多有用的资源没有被分离出来，而且分离出来的废水中仍然含有大量的磷，当被排放带大自然中去之后，会造成自然界中的磷污染和水的富营养态，破坏自然界的平衡，从而破坏人的生存环境。
在现有技术中，人们试图通过技术手段来改进对城市粪便的处理，在粪便处理场中将一些有用的成分分离出来加以利用，例如，申请号200910143387《与动物粪便厌氧发酵配套的复合营养物回收和沼气净化系统》发明专利申请公开文件中披露其技术方案，是在处理动物粪便的过程中回收部分有用资源磷和氨，其中对磷的回收仅是在絮凝脱水的基础上富集在污泥中去制成肥料，没有真正进行精细回收。
发明内容
为了解决现有技术存在的技术缺陷，本发明的目的在于提供一种从城市粪便中提取磷的方法，它能够精细的回收磷，能够无污染低污染排放处理后的气体和水，保护大气和水环境。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种从城市粪便中提取磷的方法，其特征在于：包括如下步骤，
— 固液分离：粪便输入固液分离装置，分离粪便中＞20mm的固形物，将＞20mm的固形物送填埋场，固液分离后的污水中固体含量＜5%，将污水输入第一调节池内进行均质和储备缓冲调节；
— 絮凝脱水：将第一调节池内的污水泵入絮凝脱水装置，加入絮凝剂，絮凝剂的加入量为污水中固体含量的0.3%—0.5%，使污水中的粪渣和胶体絮凝生成粪泥，经脱水，粪泥的固体含量为23%—25%，将粪泥输入酸化罐，将脱出水输入第二调节池进行均质和储备缓冲调节；
— 磷结晶回收：将第二调节池中的脱出水泵入磷结晶反应器，加入0.2mol/L—0.3mol/L的碱液，反应器内的pH值为8.5—9.5，同时按照钙磷摩尔比1.5—2:1投加CaCl2 ，向磷结晶反应器内曝气，促进磷酸钙结晶以及避免结晶在磷结晶反应器内壁上，磷酸钙结晶吸附在滤网上，定期回收滤网上的磷酸钙；磷结晶反应器中形成固体含量为5%的污泥，污泥经重力浓缩后输入酸化罐，磷结晶反应器的出水部分回输到磷结晶反应器，多余部分排放到外部污水管网；
— 酸化：将絮凝脱水生成的粪泥和磷结晶反应器生成的污泥输入酸化罐，首先用1mol/L—3mol/L的酸进行酸化处理，pH值2—5，酸化后的污泥在常压下进行微波加热，控制污泥温度为80℃左右，促进污泥中磷的释放；
— 污泥脱水：酸化罐处理后的污泥脱水，脱水后的污泥外运另作处理，脱出的水回流到磷结晶反应器中；
— 除臭处理：固液分离装置、第一调节池、絮凝脱水装置和第二调节池为密闭设备，将它们产生的臭气抽出，经除臭处理后达标排放。
磷结晶反应器内设置pH计。
加入磷结晶反应器的碱液是NaOH溶液或KOH溶液。
酸化罐的酸使用盐酸或硫酸。
由于采用上述方案后，本发明在执行过程中，城市粪便首先进行固液分离，分离出其中大块杂物，然后经絮凝脱水实现污水与粪泥分离，再经磷结晶回收工艺将污水中的磷呈高品质磷酸钙结晶回收，而粪泥和磷结晶回收过程中生成的污泥经酸化处理释放其中的磷进入水中，将污泥脱水，将脱出水返回磷结晶反应器进一步分离其中的磷，将磷结晶反应器处理过的脱磷水排放，这样就极大的减少排放水对自然中水环境的磷污染，而且从中获得高品质的磷酸钙，使得城市废弃物资源化。本发明采取精细处理工艺，充分利用有用资源，处理彻底，可以回收粪便中70%的磷，解决了磷污染造成的自然水环境的富营养化，保护了自然环境，该工艺方法能够大规模的进行城市粪便无害化资源化处理，适于对人口或者动物集中产生大量粪便的集中处理，而且整体工艺过程中处于密闭条件下，对其中产生的臭气进行除臭处理后排放，工艺方法合理、紧凑、彻底，处理效率高。
附图说明
图1为一种从城市粪便中提取磷的方法工艺流程框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明一种从城市粪便中提取磷的方法的具体实施方式作进一步的说明。
如图1所示本发明一种从城市粪便中提取磷的方法，它的工艺路线设计主要是：使磷释放到液体中，然后从液体中分离回收，其中一部分磷是原来存在于液体中的，另一部分是粪泥中释放出来的，可以最大限度将其中磷回收，且通过结晶回收来得到高品质的磷化合物，工艺过程的生成物达标排放或者进入后续处理工艺过程。
第一步 固液分离：将粪便输入固液分离装置，分离粪便中＞20mm的固形物，将分离出来的＞20mm的固形物废弃送填埋场，固液分离后的污水中固体含量＜5%，将污水输入第一调节池内进行均质和储备缓冲调节。
第二步 絮凝脱水：将第一调节池内的污水泵入絮凝脱水装置，加入絮凝剂，絮凝剂的加入量为污水中固体含量的0.3～0.5%，通过搅拌使污水中的粪渣和胶体絮凝生成粪泥，经脱水，分离出来的粪泥的固体含量为23%～25%，将粪泥输入酸化罐，将脱出水输入第二调节池进行均质和储备缓冲调节。
第三步 磷结晶回收：将第二调节池中絮凝工序的脱出水泵入磷结晶反应器，加入0.2～0.3mol/L的碱液，该碱液是NaOH溶液或KOH溶液，使反应器内水的pH值为8.5～9.5，按照钙磷摩尔比1.5～2:1投加CaCl2 ，水中含有的磷经化学反应生成难溶于水的磷酸钙析出，向磷结晶反应器内曝气，促进磷酸钙结晶出来，并且避免结晶在磷结晶反应器内壁上，磷酸钙结晶吸附在滤网上，定期回收滤网上的磷酸钙，获得高品质的磷酸钙。反应后磷结晶反应器中形成固体含量为5%的污泥，将污泥经浓缩后输入酸化罐，磷结晶反应器的出水部分回输到磷结晶反应器回用，多余部分处理过的水排放到外部污水管网，为了保持反应酸碱环境的稳定，磷结晶反应器内设置pH计，对化学反应的酸碱条件进行监控。
第四步 酸化：将絮凝脱水生成的粪泥和磷结晶反应器生成的污泥输入酸化罐，以释放出包含在该固体部分中的磷，首先用1～3mol/L的酸进行酸化处理，酸可以使用盐酸或硫酸，使酸化罐中pH值2～5，酸化后的污泥在常压下进行微波加热，控制污泥温度为80℃左右，使污泥中磷的释放出来到其中的水中。
第五步 污泥脱水：将酸化罐处理后的污泥脱水，脱水后的污泥外运另作后续工艺继续处理，含有从粪泥固体中分离出来的磷的脱出水回流到磷结晶反应器中，重新进行脱磷过程。
除臭处理：固液分离装置、第一调节池、絮凝脱水装置和第二调节池为密闭设备，防止工艺过程中臭气外溢，为了防止臭气污染大气，可以将这些设备中产生的臭气抽出，经除臭处理后达标排放。
Claims (5)
1.一种从城市粪便中提取磷的方法，其特征在于：包括如下步骤，
（1）固液分离：粪便输入固液分离装置，分离粪便中＞20mm的固形物，将＞20mm的固形物送填埋场，固液分离后的污水中固体含量＜5%，将污水输入第一调节池内进行均质和储备缓冲调节；
（2）絮凝脱水：将第一调节池内的污水泵入絮凝脱水装置，加入絮凝剂，絮凝剂的加入量为污水中固体含量的0.3%—0.5%，使污水中的粪渣和胶体絮凝生成粪泥，经脱水，粪泥的固体含量为23%—25%，将粪泥输入酸化罐，将脱出水输入第二调节池进行均质和储备缓冲调节；
（3）磷结晶回收：将第二调节池中的脱出水泵入磷结晶反应器，加入0.2mol/L—0.3mol/L的碱液，反应器内的pH值为8.5—9.5，同时按照钙磷摩尔比1.5—2:1投加CaCl2 ，向磷结晶反应器内曝气，促进磷酸钙结晶以及避免结晶在磷结晶反应器内壁上，磷酸钙结晶吸附在滤网上，定期回收滤网上的磷酸钙；磷结晶反应器中形成固体含量为5%的污泥，污泥经重力浓缩后输入酸化罐，磷结晶反应器的出水部分回输到磷结晶反应器，多余部分排放到外部污水管网；
（4）酸化：将絮凝脱水生成的粪泥和磷结晶反应器生成的污泥输入酸化罐，首先用1mol/L—3mol/L的酸进行酸化处理，pH值2—5，酸化后的污泥在常压下进行微波加热，控制污泥温度为80℃左右，促进污泥中磷的释放；
（5）污泥脱水：酸化罐处理后的污泥脱水，脱水后的污泥外运另作处理，脱出的水回流到磷结晶反应器中。
2.根据权利要求1所述的一种从城市粪便中提取磷的方法，其特征在于：除臭处理：固液分离装置、第一调节池、絮凝脱水装置和第二调节池为密闭设备，将它们产生的臭气抽出，经除臭处理后达标排放。
3.根据权利要求1所述的一种从城市粪便中提取磷的方法，其特征在于：磷结晶反应器内设置pH计。
4.根据权利要求1所述的一种从城市粪便中提取磷的方法，其特征在于：加入磷结晶反应器的碱液是NaOH溶液或KOH溶液。
5.根据权利要求1所述的一种从城市粪便中提取磷的方法，其特征在于：酸化罐的酸使用盐酸或硫酸。
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