CN209974522U - 一种氮资源热提取回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氮资源热提取回收系统，所述系统包括依次连接的预处理单元、解析单元、脱氨单元、氨吸收单元、结晶脱水单元以及其它的蒸汽制备、尾气净化、浓渣沉淀、酸洗等辅助单元。本实用新型通过物理法将液相中的氨氮转移至汽相，再通过外加

使之与汽相中的氨氮在液相中发生化学反应生成碳酸氢铵溶液，碳酸氢铵溶液过渡饱和后析出晶体，通过离心脱水得到固体碳酸氢铵。该系统不仅实现了垃圾填埋场渗滤液、餐厨污泥厌氧发酵沼液中的氮资源的回收，同时大幅度降低了后续污水处理系统的工程投资和运行成本，实现节能降耗目标。该系统同样适用于煤化工等其他类型高氨氮废水中的氮资源回收。

Description

一种氮资源热提取回收系统

技术领域

本实用新型涉及垃圾渗滤液、餐厨污泥厌氧发酵沼液处理技术领域，特别涉及一种氮资源热提取回收系统。

背景技术

我国的生活垃圾填埋处理处置由最初的简易填埋发展为规范化填埋。目前，我国约60%的生活垃圾为卫生填埋处置，填埋不可避免会产生渗滤液二次污染问题。氨氮是垃圾填埋场渗滤液中的长期污染物，并且随着填埋时间的增加，氨氮浓度逐渐升高，填埋时间超过10年的老龄渗滤液氨氮浓度可高达3000mg/L以上。随着填埋场使用时间的增加以及近10年来垃圾焚烧发电的发展，垃圾填埋场渗滤液老龄化成为问题焦点。老龄渗滤液具有低

、高

-N、TN特点，B/C一般低于0.3，C/N比值≤3甚至更低；焚烧厂新鲜渗滤液经厌氧发酵后的沼液以及餐厨垃圾厌氧发酵沼液具有与填埋场老龄渗滤液相似的水质特性。

垃圾渗滤液、餐厨污泥厌氧发酵沼液一般都需要进行处理达到相关标准后方可排入城市下水道或者水体。《生活垃圾填埋场污染物排放标准》（GB16889-2008）表2标准对垃圾渗滤液氮污染物的排放要求为

-N≤25mg/L、TN≤40mg/L；《污水排入城市下水道水质标准》（GB）要求

-N≤45mg/L、TN≤60mg/L。高浓度的氨氮、低C/N比值给渗滤液及餐厨污泥厌氧发酵沼液的达标处理带来了很大的难题，采用膜生物反应器处理C/N比值失调的垃圾填埋场老龄渗滤液或餐厨污泥厌氧发酵沼液，其投加碳源的成本往往占到运行成本的50%以上，而且系统抗水量水质冲击负荷能力差，出水水质不稳定。因此迫切需要开发一种新型工艺系统用于垃圾渗滤液或餐厨污泥厌氧发酵沼液的预处理，一方面削减后续生物处理系统的氮负荷，同时实现氮资源化利用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对垃圾渗滤液、餐厨污泥厌氧发酵沼液中的-N浓度高、COD低、C/N比值失调的特点及其处理需求，提供了一套完整的氮资源热提取回收系统，通过碳酸氢根离子的热解析、游离氨的负压汽提、汽相氨气的

吸收、碳酸氢铵溶液的结晶及固液分离等方法，把垃圾渗滤液及餐厨污泥厌氧发酵沼液中的氨氮回收为碳酸氢铵产品，作为优质肥料外售，同时降低后续污水处理系统的氮负荷，降低工程投资；节省外加碳源量，节约运行成本；缓解MBR污水处理系统的膜结垢现象，提高污水处理系统运行的稳定性，降低维护成本。

本实用新型的技术方案如下：一种氮资源热提取回收系统，其特征在于，所述系统包括：

解析单元，所述解析单元包括预热器和解析反应塔，解析反应塔上部设填料区，下部设集水区及污泥斗，所述解析反应塔设有废水输入端、废水输出端、蒸汽回流端和蒸汽输出端，其中废水输入端通过预热器与平衡水罐连接，蒸汽回流端和废水输出端与脱氮单元连接，蒸汽输出端与氮吸收单元连接；平衡水罐的含氨废水经预热后送入解析反应塔，与脱氨单元回流的含氨蒸汽在填料区进行换热反应，使含氨废水温度进一步升高，含氨蒸汽汇集在解析反应塔顶部，并经所述解析反应塔顶部输送至氨吸收单元，所述解析反应塔的含氨废水由水泵提升至脱氨单元；

脱氨单元，其连接于所述的解析单元，所述脱氨单元包括脱氨塔、水泵；脱氨塔上部设填料区，下部设集水区，脱氨塔填料区下部设外加蒸汽端，脱氨塔顶部蒸汽输出口与解析反应塔的蒸汽回流端连接，脱氨塔填料区上部的废水输入端与解析反应塔的废水输出端连接；所述解析反应塔的含氨废水进入脱氨塔后，与外加蒸汽在填料区进行汽提脱氨反应，液相中的氨氮进入汽相，含氨蒸汽汇集于脱氨塔顶部，并从脱氨塔顶部回流至所述解析单元的解析反应塔；

氨吸收单元，其连接于所述解析单元的解析反应塔，所述氨吸收单元所述氨吸收单元包括冷凝器、气液分离器、氨回收塔、尾气回收及处理装置，氨回收塔设注水端、

通入端、废气输入端、废气输出端和液体出料端，冷凝器的输入端与解析单元的蒸汽输出端连接，冷凝器的输出端接气液分离器，气液分离器的出液端通过回流泵连接至脱氨单元的脱氨塔或氨回收塔，气液分离器的出气端连接氨回收塔的废气输入端，氨回收塔的废气输出端连接至尾气回收及处理装置，氨回收塔的液体出料端通过出料泵与结晶脱水单元连接，氨回收塔的注水端与结晶脱水单元的液体回流端连接；所述解析单元解析反应塔顶部的含氨蒸汽经冷凝器冷凝后含氨气体引至氨回收塔，冷凝液回流至所述脱氨单元的脱氨塔或氨回收塔；氨回收塔注水，向氨回收塔通入

，含氨气体中的氨气和

在氨回收塔进行反应生成碳酸氢铵溶液，所述氨回收塔的生成的过渡饱和碳酸氢铵溶液由出料泵送至结晶脱水单元，氨回收塔中余留气体送入尾气回收及处理装置进行尾气处理；

结晶脱水单元，其连接于所述氨吸收单元，所述结晶脱水单元包括离心脱水机，所述离心脱水机的出液口连接至氨回收塔的注水端，所述离心脱水机通过固体输送装置连接至打包机，所述离心脱水机用于将所述过渡饱和碳酸氢铵溶液脱水，形成的碳酸氢铵固体通过打包机打包，脱水滤液则通过出液口返回氨回收塔。

进一步地，所述预热器为热交换器，所述热交换器的第一输入端与平衡水罐连接，第二输入端通过水泵与脱氨塔底部出水端连接，所述预热器的第一输出端与解析反应塔的输入端连接，第二输出端与出水管连接，所述预热器的第一输入端和第一输出端连通，所述预热器的第二输入端和第二输出端连通；脱氨塔底部的高温废水由水泵送至所述解析单元的预热器，平衡水罐中的含氨废水与高温废水进行热交换后，流入解析反应塔。

进一步地，所述解析反应塔的废水输入端设置于填料区的上部，蒸汽回流端设置于填料区的下部，废水输出端设置于集水区底部，蒸汽输出端位于解析反应塔顶部。

进一步地，所述解析反应塔的污泥斗通过污泥泵与浓渣沉淀罐相连，废水带入的污泥及解析反应过程中产生的污泥聚集在污泥斗内，通过污泥泵排至浓渣沉淀罐。

进一步地，所述氨回收塔顶部设出气口，所述氨回收塔顶部出气口连接尾气回收塔的进气口，所述尾气回收塔上部设喷淋头，所述喷淋头与尾气回收塔上端进水口连接，尾气回收塔下端设出水口，所述出水口通过水泵与氨回收塔上端进水口连接，氨回收塔顶部的余留气体引入尾气回收塔，采用自来水淋洗，淋洗液回流至氨回收塔。

进一步地，所述氨回收塔底部设循环出水口，所述循环出水口通过循环水泵、冷却器和抽氨混合装置连接回氨回收塔上部，所述抽氨混合装置还与气液分离器的出气端连接，以便对氨回收塔内的气液混合物进行初步降温，控制氨回收塔的自来水补充量使碳酸氢铵溶液达到饱和状态，同时抽氨混合装置内形成负压环境，将气液分离器的出气端的输出的气体引入循环回路的气液混合物后进入氨回收塔。

进一步地，所述尾气回收塔的顶部设尾气出气口，所述尾气出气口通过引风机连接尾气净化塔，尾气净化塔上端设进水口，尾气净化塔进水口注入酸洗液，尾气净化塔顶部出气口则通过引风机连接至生物反应池；尾气回收塔中经淋洗后的尾气通过引风机引入尾气净化塔，经酸洗后引至污水处理系统的生物反应池好氧区液下1~3m。

进一步地，所述结晶脱水单元包括晶浆罐，晶浆罐内设搅拌器，晶浆罐底部出口连接离心脱水机，离心脱水机的出液口连接至母液池，母液池通过母液泵连接至氨回收塔的注水端。

本实用新型通过热提取技术和物理化学法可以将垃圾渗滤液、餐厨污泥厌氧发酵沼液中的氮转化为生态氨肥，既实现了氮素的资源化利用，又降低了污水处理工程投资和运行成本，工程经济效益和社会效益十分显著。该系统同样适用于煤化工等其他类型高氨氮废水中的氮资源回收。与现有的空气吹脱、化学沉淀、氧化等脱氨技术相比，本实用新型的有益效果具体如下：

1、本实用新型所提供的氮资源热提取回收系统将垃圾渗滤液及餐厨污泥厌氧发酵沼液中的氮转化为高纯度的碳酸氢铵（NH₄HCO₃）产品，实现氮素的资源化利用；

2、本实用新型所提供的氮资源热提取回收系统可大幅度削减污水生物处理系统的氮负荷，降低污水处理系统的工程投资；可提高渗滤液（厌氧发酵沼液）的C/N比值，为后续生物脱氮处理创造良好的水质条件，降低生物脱氮的外加碳源量，节约运行成本；

3、本实用新型所提供的氮资源热提取回收系统可以将渗滤液（沼液）原水中的Ca^{2 +}、Mg²⁺，以CaCO₃、MgCO₃形态去除，经汽提脱氨预处理后的渗滤液（沼液），具有钙镁离子浓度低、TN浓度低、COD与TN比值协调等特征，有利于MBR生物反应池及超滤膜组件的运行，可缓解膜结垢现象，减少膜清洗频次，延长膜的使用寿命，从而降低运行及维护成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例的汽提脱氨处理垃圾填埋场老龄渗滤液系统简图。

具体实施方式

下方结合具体实施例对本实用新型做进一步的描述。

实施例

请参见图1，图1示出了汽提脱氨处理垃圾填埋场老龄垃圾渗滤液工艺流程，其中：

预处理单元，垃圾填埋场新鲜渗滤液或垃圾焚烧厂渗滤液采用厌氧+沉淀（或过滤）预处理或厌氧MBR预处理，垃圾填埋场中老龄渗滤液采用沉淀或过滤预处理；餐厨污泥厌氧发酵沼液采用离心或板框脱水，脱水滤液采用汽浮预处理，目的是控制进入后续单元的COD≤10000mg/L、SS≤1000mg/L。经所述预处理单元处理后的渗滤液或沼液储存在平衡水罐1中，由污水泵提升至解析单元。

解析单元，其连接于所述的预处理单元，所述解析单元包括预热器2、解析反应塔3、浓渣沉淀罐、水泵等；对预处理后的渗滤液或沼液进行预热，使其温度升高至55~65℃；含氨废水经预热后进解析反应塔3；解析反应塔3上部设填料区，下部设集水区及污泥斗，进入解析反应塔的预热废水与回流的含氨蒸汽在填料区进行换热反应，使废水温度进一步升高至80~90℃；废水带入的污泥及解析反应过程中产生的污泥通过泵定期排至浓渣沉淀罐；所述解析反应塔的出水由泵提升至脱氨单元。

脱氨单元，其连接于所述的解析单元，所述脱氨单元包括脱氨塔4、水泵；脱氨塔上部设填料区，下部设集水区；向脱氨塔通入饱和蒸汽，并通过负压装置控制脱氨塔为负压状态；进入脱氨塔的含氨废水与外加蒸汽在填料区进行汽提脱氨反应，顶部的含氨蒸汽回流至所述解析单元的解析反应塔；底部的废水由泵送至所述解析单元的预热器2；

氨吸收单元，其连接于所述解析单元的解析反应塔3，所述氨吸收单元包括冷凝器5、气液分离器6、回流泵、氨回收塔7、循环水泵、冷却器8、抽氨混合装置9、出料泵、尾气回收及处理装置（尾气回收塔10、尾气净化塔11、引风机等）；氨回收塔设注水端、通入端、废气输入端、废气输出端和液体出料端，冷凝器的输入端与解析单元的蒸汽输出端连接，冷凝器的输出端接气液分离器，气液分离器的出液端通过回流泵连接脱氨单元的脱氨塔或氨回收塔，气液分离器的出气端连接氨回收塔的废气输入端，氨回收塔的废气输出端连接至尾气回收及处理装置，氨回收塔7的液体出料端通过出料泵与结晶脱水单元连接，氨回收塔的注水端与结晶脱水单元的液体回流端连接；所述解析单元解析反应塔3顶部的含氨蒸汽经冷凝器5冷凝后含氨气体由抽氨混合装置9引至氨回收塔7，冷凝液回流至所述脱氨单元的脱氨塔4，其中抽氨混合装置采用文丘里管原理，抽氨混合装置内设有喉管，氨回收塔内的混合液通过水泵进行循环，在循环管路上设冷却器、喉管，喉管同时与冷凝器的出气端连通，混合液进入喉管内形成负压，利用文丘里效应将冷凝器的出气端输出的含氨气体引入氨回收塔7；向氨回收塔7注入自来水，向氨回收塔7通入

，循环水泵从氨回收塔7底部的循环出水口吸水，经冷却后返回氨回收塔7；氨气和

在氨回收塔7的液相进行反应生成碳酸氢铵；氨回收塔顶部的不凝气体进入尾气回收塔10，采用自来水淋洗，淋洗液回流至氨回收塔7；之后尾气进入净化塔11，经酸洗后引至污水处理系统的生物反应池好氧区液下1~3m；所述氨回收塔7的生成的过渡饱和碳酸氢铵溶液泵送至结晶脱水单元；

结晶脱水单元，其连接于所述氨吸收单元；所述结晶脱水单元包括晶浆罐12、离心脱水机13、母液池14、输送机15、打包机16、母液泵等；晶浆罐12内设搅拌器，碳酸氢铵晶体长大并达到一定浓度后，重力流至离心脱水机13，脱水滤液储存在母液池14，由母液泵送至所述氨回收塔7，经脱水后的碳酸氢铵固体由输送机15输送至打包机16。

垃圾渗滤液及餐厨污泥厌氧发酵沼液中的氮资源热提取回收系统，依次包括如下步骤：

（1）：对垃圾渗滤液、餐厨污泥厌氧发酵沼液进行预处理。新鲜渗滤液（填埋初期渗滤液或焚烧厂渗滤液）采用厌氧+沉淀（或过滤）预处理或厌氧MBR预处理；填埋场中老龄渗滤液采用沉淀或过滤预处理；餐厨污泥厌氧发酵沼液采用离心或板框脱水，脱水滤液采用气浮预处理。

（2）：对预处理后的渗滤液或沼液进行预热，使其温度升高至55~65℃。

（3）：将预热后的渗滤液或沼液泵送至解析反应塔，并向解析反应塔通入蒸汽，渗滤液或沼液的温度在解析反应塔内进一步升高至80~90℃。经过预热升温后进入解析反应塔的上部，来自脱氨塔的含氨蒸汽从解析反应塔下部进入。渗滤液流经塔板过程中与回流的含氨蒸汽充分接触并进行热交换，渗滤液温度进一步上升，原液中的碳酸氢根离子被解析为

离子和

，

离子和原液中的钙镁离子反应生成碳酸钙、碳酸镁沉淀物析出，由泵定期排出解析反应塔，

随氨蒸汽一并汇集在解析反应塔顶部。经升温、解析后的原液游离氨氮占比大幅度提高，在与回流氨蒸汽接触反应过程中，原液中的部分游离氨向气相扩散，形成高浓度的含氨蒸汽汇集在解析反应塔顶部。

（4）：将解析反应塔出水泵送至脱氨塔，向脱氨塔通入饱和蒸汽，并通过负压装置控制脱氨塔为负压状态，实现汽提脱氨。

（5）：脱氨塔形成的含氨蒸汽回流至解析反应塔，与进入解析反应塔的渗滤液或沼液进行热交换后，通过抽氨混合装置将解析反应塔顶部的含氨蒸汽引入冷凝器，冷凝水回流至脱氨塔或氨回收塔，氨气引入氨回收塔。

（6）：向氨回收塔通入自来水和

，使与氨气在液相中发生反应生成碳酸氢铵并逐渐达到饱和，同时通过设置旁路冷却系统降低氨回收塔内溶液的温度，从而使碳酸氢氨晶体析出。

（7）：定期排出氨回收塔的碳酸氢铵结晶混合液至晶浆罐，对晶浆罐内的混合液进行冷却使碳酸氢铵进一步析出，晶浆罐混合液重力流至离心脱水机进行固液分离，脱水滤液返回氨回收塔，固体打包装袋，进行资源化利用。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种氮资源热提取回收系统，其特征在于，所述系统包括：

解析单元，所述解析单元包括预热器和解析反应塔，解析反应塔上部设填料区，下部设集水区及污泥斗，所述解析反应塔设有废水输入端、废水输出端、蒸汽回流端和蒸汽输出端，其中废水输入端通过预热器与平衡水罐连接，蒸汽回流端和废水输出端与脱氮单元连接，蒸汽输出端与氮吸收单元连接；平衡水罐的含氨废水经预热后送入解析反应塔，与脱氨单元回流的含氨蒸汽在填料区进行换热反应，使含氨废水温度进一步升高，含氨蒸汽汇集在解析反应塔顶部，并经所述解析反应塔顶部输送至氨吸收单元，所述解析反应塔的含氨废水由水泵提升至脱氨单元；

脱氨单元，其连接于所述的解析单元，所述脱氨单元包括脱氨塔、水泵；脱氨塔上部设填料区，下部设集水区，脱氨塔填料区下部设外加蒸汽端，脱氨塔顶部蒸汽输出口与解析反应塔的蒸汽回流端连接，脱氨塔填料区上部的废水输入端与解析反应塔的废水输出端连接；所述解析反应塔的含氨废水进入脱氨塔后，与外加蒸汽在填料区进行汽提脱氨反应，液相中的氨氮进入汽相，含氨蒸汽汇集于脱氨塔顶部，并从脱氨塔顶部回流至所述解析单元的解析反应塔；

氨吸收单元，其连接于所述解析单元的解析反应塔，所述氨吸收单元所述氨吸收单元包括冷凝器、气液分离器、氨回收塔、尾气回收及处理装置，氨回收塔设注水端、

通入端、废气输入端、废气输出端和液体出料端，冷凝器的输入端与解析单元的蒸汽输出端连接，冷凝器的输出端接气液分离器，气液分离器的出液端通过回流泵连接脱氨单元的脱氨塔，气液分离器的出气端连接氨回收塔的废气输入端，氨回收塔的废气输出端连接至尾气回收及处理装置，氨回收塔的液体出料端通过出料泵与结晶脱水单元连接，氨回收塔的注水端与结晶脱水单元的液体回流端连接；所述解析单元解析反应塔顶部的含氨蒸汽经冷凝器冷凝后含氨气体引至氨回收塔，冷凝液回流至所述脱氨单元的脱氨塔或氨回收塔；氨回收塔注水，向氨回收塔通入

，含氨气体中的氨气和

在氨回收塔进行反应生成碳酸氢铵溶液，所述氨回收塔的生成的过渡饱和碳酸氢铵溶液由出料泵送至结晶脱水单元，氨回收塔中余留气体送入尾气回收及处理装置进行尾气处理；

结晶脱水单元，其连接于所述氨吸收单元，所述结晶脱水单元包括离心脱水机，所述离心脱水机的出液口连接至氨回收塔的注水端，所述离心脱水机通过固体输送装置连接至打包机，所述离心脱水机用于将所述过渡饱和碳酸氢铵溶液脱水，形成的碳酸氢铵固体通过打包机打包，脱水滤液则通过出液口返回氨回收塔。

2.如权利要求1所述的一种氮资源热提取回收系统，其特征在于，所述预热器为热交换器，所述热交换器的第一输入端与平衡水罐连接，第二输入端通过水泵与脱氨塔底部出水端连接，所述预热器的第一输出端与解析反应塔的输入端连接，第二输出端与出水管连接，所述预热器的第一输入端和第一输出端连通，所述预热器的第二输入端和第二输出端连通。

3.如权利要求1所述的一种氮资源热提取回收系统，其特征在于，所述解析反应塔的废水输入端设置于填料区的上部，蒸汽回流端设置于填料区的下部，废水输出端设置于集水区底部，蒸汽输出端位于解析反应塔顶部。

4.如权利要求1所述的一种氮资源热提取回收系统，其特征在于，所述解析反应塔的污泥斗通过污泥泵与浓渣沉淀罐相连。

5.如权利要求1所述的一种氮资源热提取回收系统，其特征在于，所述氨回收塔顶部设出气口，所述氨回收塔顶部出气口连接尾气回收塔的进气口，所述尾气回收塔上部设喷淋头，所述喷淋头与尾气回收塔上端进水口连接，尾气回收塔下端设出水口，所述出水口通过水泵与氨回收塔上端进水口连接。

6.如权利要求1所述的一种氮资源热提取回收系统，其特征在于，所述氨回收塔底部设循环出水口，所述循环出水口通过循环水泵、冷却器和抽氨混合装置连接至氨回收塔上部，所述抽氨混合装置还与气液分离器的出气端连接。

7.如权利要求1所述的一种氮资源热提取回收系统，其特征在于，所述尾气回收塔的顶部设尾气出气口，所述尾气出气口通过引风机连接尾气净化塔，尾气净化塔上端设进水口，尾气净化塔进水口注入酸洗液，尾气净化塔顶部出气口则通过引风机连接至生物反应池。

8.如权利要求1所述的一种氮资源热提取回收系统，其特征在于，所述结晶脱水单元包括晶浆罐，晶浆罐内设搅拌器，晶浆罐底部出口连接离心脱水机，离心脱水机的出液口连接至母液池，母液池通过母液泵连接至氨回收塔的注水端。

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