CN108751529A - 一种用于污泥消化液和污泥滤液的磷回收一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水处理技术领域，涉及一种用于污泥消化液和污泥滤液的磷回收一体化装置及其方法，所述的水泵将污泥消化液及污泥压滤滤液从进水管泵入反应器中；反应器内部从上到下依次设置磷矿石结晶区、污水澄清区、污泥沉淀区，反应器底部开设有排泥管，反应位于排泥管上方设置有曝气装置，曝气装置上方的磷酸镁铵结晶区设置有不锈钢板；反应器上段斜面坡度为30°至60°，反应器上段周边为污水澄清区，污水澄清区外围连通于出水堰，出水堰连通于出水管并液体通过出水管排走；反应器设置有自动加药装置和pH计。

Description

一种用于污泥消化液和污泥滤液的磷回收一体化装置

技术领域

本发明设计水处理技术领域，特别涉及为一种用于污泥消化液和污泥滤液的磷回收一体化装置。

背景技术

磷是一种不可再生的资源，其提取来源于磷矿石，主要通过化肥施用以及生物的代谢作用回到地壳中，按照目前的开发速度，若干年后磷资源缺乏将会影响人类正常的生产生活，因此磷资源回收变得越来越重要。从污水处理中回收磷是一种“变废为宝”的有效形式，既可以有效减轻水体富营养化，又缓解了逐渐缺乏的磷资源。

采用生物法处理的生活污水不可避免的会产生污泥，经过消化浓缩的污泥脱水滤液中一般总磷含量在1~10mg/L，氨氮含量在100~600mg/L，因此从污泥消化液中回收磷资源是可行的。

鸟粪石（）是一种极难溶于水的白色晶体，可用做缓释肥原料，污泥消化液中富含氨和磷酸根离子，只需往其中补充镁离子就可以发生磷酸铵镁沉淀反应生成鸟粪石沉淀，通过此方法同时回收氮磷资源。

发明内容

本发明提供了一种用于污泥消化液回收磷的一体化装置。解决了当前生活污水污泥中资源回收困难，后续处理难的问题，它具有回收磷效果好、效率高、二次污染少、操作和设备维护简单、回收磷矿石品质好等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：一种用于污泥消化液和污泥滤液的磷回收一体化装置，主要包括进水管、曝气装置、不锈钢板、排泥管、出水管、污水澄清区、出水堰、磷酸镁铵结晶区、pH计、污泥沉淀区、自动加药装置和水泵，其特征在于：所述的水泵将污泥消化液及污泥压滤滤液从进水管泵入反应器中；反应器内部从上到下依次设置磷矿石结晶区、污水澄清区、污泥沉淀区，反应器底部开设有排泥管，反应位于排泥管上方设置有曝气装置，曝气装置上方的磷酸镁铵结晶区设置有不锈钢板；反应器上段斜面坡度为30°至60°，反应器上段周边为污水澄清区，污水澄清区外围连通于出水堰，出水堰连通于出水管并液体通过出水管排走；反应器设置有自动加药装置和pH计。

具体的，所述的不锈钢板两侧外表面成粗糙状，并在不锈钢板上设置若干等距离布置的通孔，若干不锈钢板等距离地排列在磷酸镁铵结晶区。

具体的，所述的自动加药装置主要分为药水箱、控制器和电动阀门组成，药水箱通过电动阀门连通于反应器内部，控制器电性连接于电动阀门，药水箱内添加饱和的氯化镁溶液。根据污水中总磷的含量决定氯化镁的加药量，污泥硝化液中的总磷含量在1~10mg/L，加药量按照Mg：P=1.3:1，氯化镁溶液的加入量在0.48~48mg/L之间，具体数值按实际污水中总磷的含量决定。反应在常温下进行，反应公式为：。

具体的，所述的反应器内安装曝气装置，曝气装置电性连接于pH计，曝气装置由曝气盘和鼓风机组成，鼓风机通过曝气管连接于曝气盘，曝气盘上设有若干气孔。

具体的，所述的曝气盘由内外两个曝气圆环和曝气圆盘组成，排气管连接于曝气圆盘，曝气圆盘通过若干曝气管连接于内外两个曝气圆环。

一种用于污泥消化液和污泥滤液的磷回收一体化装置的方法， 1）、从污泥消化池和污泥过滤滤液收集到的含磷污水由水泵从进水管进入反应器中，利用曝气装置将污水中的二氧化碳吹脱出来，以提高污水的pH，通过控制曝气强度来使污水pH值达到7-9；2）、自动加药装置往污水中加入氯化镁溶液，污泥消化液中总磷含量在1-10mg/L，氨氮的含量在100-600mg/L，污水中的氨根、磷酸根和镁离子同时存在时就会发生磷酸镁铵沉淀反应；3）、磷酸铵镁结晶在曝气一体化装置上部的不锈钢板上，反应一段时间后，反应达到平衡后，取出不锈钢板并在外表面收集到含杂质较少的磷酸铵镁结晶体。

具体的，氯化镁溶液添加量与污水中N、P含量相关，镁和磷的比例按1.3：1添加；曝气装置控制反应器中的pH值在8-8.5。通过该方法可以回收污泥消化液中94%的正磷酸盐，磷酸酶铵沉淀产物的组成是12%左右的磷、9%左右的镁、5%左右的氮和40%左右的结晶水。可直接用于N、P缓释化肥。

与现有技术相比，有益效果是：

本申请实现了污泥消化液中氮磷资源的回收，污泥消化液中的磷酸根离子通过与氨离子、镁离子在pH 8-8.5的条件下形成结晶体，污水中的磷酸铵镁结晶在不锈钢板上，通过取出不锈钢板来回收磷，回收率在85%以上。

本申请是在反应器上部制造紊流区域，利于磷酸铵镁沉淀反应的发生，并通过不锈钢板来实现磷的回收，这样得到的磷酸铵镁结晶体杂质较少，反应器底部设置的排泥管将污泥运至污泥浓缩池，会再次经历磷的回收，使磷得到最大程度的回收；底部回收磷的设计，本发明不需要对污泥消化液做其他处理，工艺简单，操作方便。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图标注说明：进水管1、曝气装置2、不锈钢板3、排泥管4、出水管5、污水澄清区6、出水堰7、磷酸镁铵结晶区8、pH计9、污泥沉淀区10、自动加药装置11、反应器12和水泵13。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：一种用于污泥消化液和污泥滤液的磷回收一体化装置，主要包括进水管、曝气装置、不锈钢板、排泥管、出水管、污水澄清区、出水堰、磷酸镁铵结晶区、pH计、污泥沉淀区、自动加药装置和水泵，其特征在于：所述的水泵将污泥消化液及污泥压滤滤液从进水管泵入反应器中；反应器内部从上到下依次设置磷矿石结晶区、污水澄清区、污泥沉淀区，反应器底部开设有排泥管，反应位于排泥管上方设置有曝气装置，曝气装置上方的磷酸镁铵结晶区设置有不锈钢板；反应器上段斜面坡度为30°至60°，反应器上段周边为污水澄清区，污水澄清区外围连通于出水堰，出水堰连通于出水管并液体通过出水管排走；反应器设置有自动加药装置和pH计。

上述方案，所述的不锈钢板两侧外表面成粗糙状，并在不锈钢板上设置若干等距离布置的通孔，若干不锈钢板等距离地排列在磷酸镁铵结晶区。所述的自动加药装置主要分为药水箱、控制器和电动阀门组成，药水箱通过电动阀门连通于反应器内部，控制器电性连接于电动阀门，药水箱内添加饱和的氯化镁溶液。所述的反应器内安装曝气装置，曝气装置电性连接于pH计，曝气装置由曝气盘和鼓风机组成，鼓风机通过曝气管连接于曝气盘，曝气盘上设有若干气孔，所述的曝气盘由内外两个曝气圆环和曝气圆盘组成，排气管连接于曝气圆盘，曝气圆盘通过若干曝气管连接于内外两个曝气圆环。

一种用于污泥消化液和污泥滤液的磷回收一体化装置的方法：

1）、从污泥消化池和污泥过滤滤液收集到的含磷污水由水泵从进水管进入反应器中，利用曝气装置将污水中的二氧化碳吹脱出来，以提高污水的pH，通过控制曝气强度来使污水pH值达到7-9；

2）、自动加药装置往污水中加入氯化镁溶液，污泥消化液中总磷含量在1-10mg/L，氨氮的含量在100-600mg/L，污水中的氨根、磷酸根和镁离子同时存在时就会发生磷酸镁铵沉淀反应；

3）、磷酸铵镁结晶在曝气一体化装置上部的不锈钢板上，反应一段时间后，反应达到平衡后，取出不锈钢板并在外表面收集到含杂质较少的磷酸铵镁结晶体。

上述方法，氯化镁溶液添加量与污水中N、P含量相关，镁和磷的比例按1.3：1添加；曝气装置控制反应器中的pH值在8-8.5。

从污泥消化池收集到的上清液从反中心进水管进入反应器，其底部的曝气装置开始曝气，令污水扰动起来，使其中的CO2酸性气体逸出来，以提高污水pH。

污水pH值提高至8-8.5左右时，则反馈信号至自动加药装置，并自动往污水中添加氯化镁溶液，此时曝气装置维持曝气搅拌，使污水与药剂充分混合，磷酸铵镁在合适的条件下开始生产结晶体，通过设置在反应器结晶区的不锈钢板，使其磷酸铵镁晶体附着沉淀在不锈钢板上。

优选地，磷回收反应器中，采用穿孔不锈钢板，氯化镁溶液为饱和溶液，pH控制在8-8.5，水力停留时间为1小时，不锈钢板每隔12个小时收集一次。上述设计可以在获得较高的处理速度的同时获得较高的磷回收率。

反应器上部设置有澄清区，污水在此进行澄清，清水由出水堰溢流出水，再由出水管外排进行污水处理，反应器底部设置有排泥管，收集到的污泥进入污泥消化池消化，上清液回到本反应器进行磷的回收。

沉积有磷酸铵镁沉淀的不锈钢板取出后可以通过刮擦的方式收集上面的磷酸铵镁沉淀，此方法获得的磷酸铵镁沉淀具有较少的杂质，可以直接用作农业氮磷缓释肥，也可作为工业原料进行深加工利用。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于污泥消化液和污泥滤液的磷回收一体化装置，主要包括进水管（1）、曝气装置（2）、不锈钢板（3）、排泥管（4）、出水管（5）、污水澄清区（6）、出水堰（7）、磷酸镁铵结晶区（8）、pH计（9）、污泥沉淀区（10）、自动加药装置（11）和水泵（13），其特征在于：所述的水泵（13）将污泥消化液及污泥压滤滤液从进水管（1）泵入反应器（12）中；反应器（12）内部从上到下依次设置磷矿石结晶区（8）、污水澄清区（6）、污泥沉淀区（10），反应器（12）底部开设有排泥管（4），反应位于排泥管（4）上方设置有曝气装置（2），曝气装置（2）上方的磷酸镁铵结晶区（8）设置有不锈钢板（3）；反应器（12）上段斜面坡度为30°至60°，反应器（12）上段周边为污水澄清区（6），污水澄清区（6）外围连通于出水堰（7），出水堰（7）连通于出水管（5）并液体通过出水管（5）排走；反应器（12）设置有自动加药装置（11）和pH计（9）。

2.根据权利要求1所述的一种用于污泥消化液和污泥滤液的磷回收一体化装置，其特征在于：所述的不锈钢板（3）两侧外表面成粗糙状，并在不锈钢板（3）上设置若干等距离布置的通孔，若干不锈钢板（3）等距离地排列在磷酸镁铵结晶区（8）。

3.根据权利要求2所述的一种用于污泥消化液和污泥滤液的磷回收一体化装置，其特征在于：所述的自动加药装置（11）主要分为药水箱、控制器和电动阀门组成，药水箱通过电动阀门连通于反应器（12）内部，控制器电性连接于电动阀门，药水箱内添加饱和的氯化镁溶液。

4.根据权利要求1所述的一种用于污泥消化液和污泥滤液的磷回收一体化装置，其特征在于：所述的反应器（12）内安装曝气装置（2），曝气装置（2）电性连接于pH计（9），曝气装置（2）由曝气盘和鼓风机组成，鼓风机通过曝气管连接于曝气盘，曝气盘上设有若干气孔。

5.根据权利要求2所述的一种用于污泥消化液和污泥滤液的磷回收一体化装置，其特征在于：所述的曝气盘由内外两个曝气圆环和曝气圆盘组成，排气管连接于曝气圆盘，曝气圆盘通过若干曝气管连接于内外两个曝气圆环。

6.根据权利要求1至5任意一项所述一种用于污泥消化液和污泥滤液的磷回收一体化装置的方法，其特征在于： 1）、从污泥消化池和污泥过滤滤液收集到的含磷污水由水泵（13）从进水管（1）进入反应器（12）中，利用曝气装置（2）将污水中的二氧化碳吹脱出来，以提高污水的pH，通过控制曝气强度来使污水pH值达到7-9；

2）、自动加药装置（11）往污水中加入氯化镁溶液，污泥消化液中总磷含量在1-10mg/L，氨氮的含量在100-600mg/L，污水中的氨根、磷酸根和镁离子同时存在时就会发生磷酸镁铵沉淀反应； 3）、磷酸铵镁结晶在曝气一体化装置上部的不锈钢板上，反应一段时间后，反应达到平衡后，取出不锈钢板并在外表面收集到含杂质较少的磷酸铵镁结晶体。

7.根据权利要求6所述的一种用于污泥消化液和污泥滤液的磷回收一体化装置，其特征在于：氯化镁溶液添加量与污水中N、P含量相关，镁和磷的质量比例按1.3：1添加；曝气装置（2）控制反应器（12）中的pH值在8-8.5。