CN216236593U - 一种污泥热水解厌氧消化过程废氨制液氨及鸟粪石的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种污泥热水解厌氧消化过程废氨制液氨及鸟粪石的装置，包括依次连接的热水解装置和厌氧消化罐，厌氧消化罐通过污泥管道连接有污泥脱水车间；厌氧消化罐通过滤液管道连接有鸟粪石制备装置；厌氧消化罐通过沼气管道连接有第一氨吸附分离器，第一氨吸附分离器依次连接有脱硫塔和沼气柜；热水解装置通过废气管道连接有第二氨吸附分离器。本实用新型通过吸附分离技术实现了沼气中废NH3的资源化，避免NH3直接或通过燃烧转化成NOx进入环境空气，造成环境空气污染。
Description
技术领域
本实用新型涉及废气处理技术领域，具体涉及一种污泥热水解厌氧消化过程废氨制液氨及鸟粪石的装置。
背景技术
目前，我国城镇污水处理厂污泥年产量已达6000万吨左右(含水率约80％)，并随着我国工业化的发展和人民生活水平的提高而快速增长。污泥中含有病原菌、重金属等污染物质，在排放前需进行妥善处理。污水污泥如何经济持续地实现减量化、无害化、稳定化和资源化的问题未得到根本解决。厌氧消化是一种能耗低，能将污泥资源化的处理技术，不仅可以回收沼气，减少温室气体排放，经厌氧消化处理后的污泥还可以做肥料、土壤改良剂等用途。厌氧消化过程产生的沼气中含有60％～70％的甲烷，热值约为23000kJ/Nm3，实现回收的生物质能除满足厌氧消化自身的能力需求外，还可用于厂区发电或其他能源供应。
高温热水解预处理是一种污泥厌氧消化常用的预处理技术，该技术对污泥进行热水解与闪蒸处理，使污泥中的胞外聚合物和大分子有机物发生水解，同时破解污泥中微生物的细胞壁，可有效提高有机物降解率和产沼气率，还能改善污泥的卫生性能、降低污泥的脱水率。然而，污泥高温热水解和厌氧消化过程中会产生大量的氨气(NH3)。NH3是形成颗粒物和NOx的重要前体物，若直接排放会污染大气环境。沼气中的NH3经燃烧后会大部分变成NOx。NOx有利于酸雨的形成，同时也会促进生成大气中的颗粒物。因此，在热水解产生的气体排放前或沼气燃烧前，需对NH3进行有效处理，否则会污染环境空气。
另一方面，NH3是一种制备无机氮肥和液氨的原料。液氨主要用于生产硝酸、尿素和其他化学肥料，也是一种重要的烟气脱硝还原剂，并可用作医药和农药的原料。在国防工业中，液氨用于制造火箭、导弹的推进剂。因为液氨在气化后转变为NH3，能吸收大量的热，是一种常用的“冷冻剂”。此外，液氨具有一定的杀菌作用，在家禽养殖业中被用于杀菌和降温制冷。如果能将污泥厌氧消化过程中的废NH3有效回收，不仅可以避免该过程产生的NH3造成的空气污染，还实现了废NH3资源化。除了在污泥热水解和厌氧消化过程中会产生大量的NH3，厌氧消化过程中产生的滤液也含有高浓度NH4 +，可用于制备鸟粪石缓释肥，是潜在的资源。
目前，尚缺少一种将污泥热水解厌氧消化产生的废NH3(包括热水解废气、沼气、厌氧消化滤液)回收的技术。该技术将有利于实现污泥热水解厌氧消化沼气、以及热水解过程产生的废气、厌氧消化滤液的无害化和资源化，是城镇污水厂向静脉产业深化的重要技术方案。因此，亟需建立一种污泥热水解厌氧消化过程废NH3制液氨及鸟粪石的装置及工艺。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种适用于城镇污水处理厂污泥热水解厌氧消化过程废氨制液氨及鸟粪石的装置，以解决现有技术存在的缺陷。
为达成上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种污泥热水解厌氧消化过程废氨制液氨及鸟粪石的装置，包括依次连接的热水解装置和厌氧消化罐，所述厌氧消化罐通过污泥管道连接有污泥脱水车间；所述厌氧消化罐通过滤液管道连接有鸟粪石制备装置；所述厌氧消化罐通过沼气管道连接有第一氨吸附分离器，所述第一氨吸附分离器依次连接有脱硫塔和沼气柜；所述热水解装置通过废气管道连接有第二氨吸附分离器。
作为优选，所述沼气柜连接有热电厂，将经脱硫处理后的沼气送至热电厂进行发电。
作为优选，所述热电厂产生的电能为热水解装置、厌氧消化罐、第一氨吸附分离器以及第二氨吸附分离器进行供电。
作为优选，所述第一氨吸附分离器、第二氨吸附分离器以及热水解装置之间设置有循环式热交换单元，将热水解装置的热能通过热交换单元传递至第一氨吸附分离器、第二氨吸附分离器。
作为优选，所述第一氨吸附分离器、第二氨吸附分离器分别包括吸附分离层和位于吸附分离层上方的真空层，所述吸附分离层和真空层之间设有能够打开或隔离的隔板；所述真空层连接有增压设备和减压设备。
本实用新型与现有技术相对比，其有益效果在于：
(1)本实用新型通过吸附分离技术实现了沼气中废NH3的资源化，避免NH3直接或通过燃烧转化成NOx进入环境空气，造成环境空气污染。
(2)本实用新型将滤液中的高浓度NH4 +用于制备鸟粪石缓释肥，不仅实现了NH4 +的处理，也实现了其资源化。
(3)本实用新型充分利用了污泥热水解过程产生的余热，用于吸附剂的脱附再生，节约能源。
(4)NH3吸附分离后制备液氨，以及厌氧消化液制备鸟粪石的能耗来源于城镇污水处理厂厌氧消化所产沼气用于发电产生的能源，无需额外能源。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过实施例并结合附图，对本实用新型作进一步具体的说明。
实施例：参照图1，一种污泥热水解厌氧消化过程废氨制液氨及鸟粪石的装置，包括热水解装置和厌氧消化罐，污泥在热水解装置内进行热水解反应，然后进入与热水解装置相连的厌氧消化罐进行厌氧消化处理。厌氧消化罐通过污泥管道连接有污泥脱水车间，用于将污泥输送至污泥脱水车间进行脱水处理，进而用作污泥肥料；厌氧消化罐通过滤液管道连接有鸟粪石制备装置，用于生产鸟粪石缓释肥。
上述结构中，厌氧消化罐通过沼气管道连接有第一氨吸附分离器，用于将厌氧消化罐产生的沼气混合气体中的NH3进行吸附分离，并制成液氮，剩余气体输送至与第一氨吸附分离器连接的脱硫塔脱硫处理后，再输送至沼气柜，然后再进入污水处理厂内的热电厂进行发电，产生的电能可以为热水解装置、厌氧消化罐、氨吸附分离的减压、增压等需要用到的电能设备进行发电。
热水解装置通过废气管道连接有第二氨吸附分离器，将热水解装置产生的废气中的NH3进行吸附分离，并制成液氮，剩余废气进行合理排放。
第一氨吸附分离器和第二氨吸附分离器结构相同，分别包括吸附分离层和位于吸附分离层上方的真空层，吸附分离层和真空层之间设有隔板，通过打开或关闭隔板，可以使吸附分离层和真空层连通或隔离；真空层连接有增压设备和减压设备，分别用于对真空层进行加压或抽真空。
本实施例中，第一氨吸附分离器和第二氨吸附分离器的吸附分离层置有NH3吸附剂，气体经过时能将气体中含有的NH3进行吸附使其与气体中其它部分分离，然后通过维持一定温度及减压的方式再使NH3释放出来，再通过加压使其形成液氨并进行收集。收集时，隔板能够自动转动15°角，并在隔板上设置导流管，导流管连接液氨钢瓶，通过隔板的倾斜使液氨在压力和重力作用下通过导流管流入液氨钢瓶。
本实施例中，第一氨吸附分离器、第二氨吸附分离器以及热水解装置之间设置有循环式热交换单元，将热水解装置的热能通过热交换单元传递至第一氨吸附分离器、第二氨吸附分离器，从而提供氨吸附分离器在NH3释放时所需温度。热交换单元的介质可以是污水处理厂的中水。
本实施例中所采用的各个设备的具体结构和原理均为现有技术，因此与本实用新型保护内容无关的未尽部分事宜不再赘述。
本实施例在具体实施时，具体过程如下：
(1)污泥经过热水解装置通过热水解反应后进入厌氧消化罐，经厌氧消处理后进入污泥脱水车间经过脱水处理后用作污泥肥料。
(2)厌氧消化产生的滤液进入鸟粪石制备装置生产制备鸟粪石缓释肥。
(3)厌氧消化过程产生的沼气进入第一氨吸附分离器，此时第一氨吸附分离器的吸附分离层与真空层用隔板隔开，沼气经过放有NH3吸附剂的吸附分离器后进入脱硫塔进行脱硫。
(4)经脱硫处理后的沼气进入沼气柜在污水处理厂内的热电厂进行发电，产生的电能为热水解装置、厌氧消化罐、氨吸附分离的减压、增压等需要用到的电能设备进行发电。
(5)热水解产生的废气进入第二氨吸附分离器对NH3进行选择性回收。
(6)待氨吸附分离器出口NH3浓度到达设定浓度，氨吸附分离器的进气口和出气口封闭，减压设备对氨吸附分离器的真空层进行抽气，同时热水解装置的热能通过热交换单元传递到氨吸附分离器对其进行升温(升温至80℃)；
(7)待真空层被抽真空后，打开氨选择性吸附分离层和真空层隔板，对吸附分离层进行减压，此时，吸附剂中的NH3从吸附分离层中释放到真空层，待真空层NH3浓度不再上升，关闭真空层和吸附分离层的隔板。隔板自动倾斜15度。
(8)增压设备对真空层进行加压到8个大气压，形成液氨，打开隔板的导流管，液氨在压力和重力作用下进入液氨钢瓶，待全部进入后，关闭钢瓶和导流管，隔板复位，打开氨吸附分离器的进气口和出气口继续运行。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种污泥热水解厌氧消化过程废氨制液氨及鸟粪石的装置，包括依次连接的热水解装置和厌氧消化罐，所述厌氧消化罐通过污泥管道连接有污泥脱水车间；其特征在于，所述厌氧消化罐通过滤液管道连接有鸟粪石制备装置；所述厌氧消化罐通过沼气管道连接有第一氨吸附分离器，所述第一氨吸附分离器依次连接有脱硫塔和沼气柜；所述热水解装置通过废气管道连接有第二氨吸附分离器。
2.根据权利要求1所述的一种污泥热水解厌氧消化过程废氨制液氨及鸟粪石的装置，其特征在于，所述沼气柜连接有热电厂。
3.根据权利要求2所述的一种污泥热水解厌氧消化过程废氨制液氨及鸟粪石的装置，其特征在于，所述热电厂分别与热水解装置、厌氧消化罐、第一氨吸附分离器以及第二氨吸附分离器电连接。
4.根据权利要求1所述的一种污泥热水解厌氧消化过程废氨制液氨及鸟粪石的装置，其特征在于，所述第一氨吸附分离器、第二氨吸附分离器以及热水解装置之间设置有循环式热交换单元。
5.根据权利要求4所述的一种污泥热水解厌氧消化过程废氨制液氨及鸟粪石的装置，其特征在于，所述第一氨吸附分离器、第二氨吸附分离器分别包括吸附分离层和位于吸附分离层上方的真空层，所述吸附分离层和真空层之间设有能够打开或隔离的隔板；所述真空层连接有增压设备和减压设备。
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Assignee: CTA HIGH-TECH FIBER Co.,Ltd. Assignor: Shaoxing Research Institute of Zhejiang University of Technology Contract record no.: X2022330000900 Denomination of utility model: A device for preparing liquid ammonia and struvite from waste ammonia in sludge thermal hydrolysis anaerobic digestion process Granted publication date: 20220408 License type: Common License Record date: 20221228 Assignee: CODETEX (SHAOXING) TEXTILE INSPECTION Co.,Ltd. Assignor: Shaoxing Research Institute of Zhejiang University of Technology Contract record no.: X2022330000899 Denomination of utility model: A device for preparing liquid ammonia and struvite from waste ammonia in sludge thermal hydrolysis anaerobic digestion process Granted publication date: 20220408 License type: Common License Record date: 20221228 Assignee: CHINATESTA TEXTILE TESTING & CERTIFICATION SERVICES (ZHEJIANG) CO.,LTD. Assignor: Shaoxing Research Institute of Zhejiang University of Technology Contract record no.: X2022330000898 Denomination of utility model: A device for preparing liquid ammonia and struvite from waste ammonia in sludge thermal hydrolysis anaerobic digestion process Granted publication date: 20220408 License type: Common License Record date: 20221228 |