基于超临界氧化技术的含磷生物质中的磷回收系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于超临界氧化技术的含磷生物质中的磷回收系统及方法，所述系统包括超临界氧化单元、蒸氨单元、磷回收单元、生物处理单元、MVR蒸发单元。本发明专利技术充分利用了超临界氧化技术将含磷生物质中的磷最大限度的从生物质中以磷酸盐的形式释放在液相中；液相中的磷酸盐在磷回收系统中通过投加除磷剂，以磷酸盐沉淀的形式来实现磷回收；斜管沉淀池设有导流板实现了协管沉淀内流体流场优化，强化了含磷沉淀同水的分离效果；斜管沉淀池设有辅助排泥装置，避免了含磷沉淀在斜管沉淀池的由于排输不畅的积累；以生物质磷为磷源，最大转化率的回收磷酸盐，这生物质中磷的资源化开辟新途径，对促进磷资源的可持续利用具有非常重要的意义。

Phosphorus recovery system and method in phosphorus containing biomass based on supercritical oxidation technology

The invention discloses a phosphorus recovery system and method in phosphorus-containing biomass based on supercritical oxidation technology. The system comprises a supercritical oxidation unit, an ammonia evaporation unit, a phosphorus recovery unit, a biological treatment unit and an MVR evaporation unit. The invention fully utilizes supercritical oxidation technology to release phosphorus from biomass containing phosphorus in the form of phosphate to the maximum extent in the liquid phase; phosphate in the liquid phase can be recovered in the form of phosphate precipitation by adding a dephosphorizing agent in the phosphorus recovery system; and the inclined pipe sedimentation tank has a guide plate to realize the phosphorus recovery. The optimization of fluid flow field in co-tube sedimentation enhanced the separation effect of phosphorus-containing precipitation from water; the inclined tube sedimentation tank was equipped with auxiliary sludge discharge device, which avoided the accumulation of phosphorus-containing precipitation in inclined tube sedimentation tank due to poor drainage; the biomass phosphorus was used as phosphorus source to recover phosphate with the maximum conversion, which opened up a new way for phosphorus resource utilization in biomass. The way is of great significance to promote the sustainable utilization of phosphorus resources.

【技术实现步骤摘要】
基于超临界氧化技术的含磷生物质中的磷回收系统及方法
本专利技术属于化工及环保
，具体涉及一种基于超临界氧化技术的含磷生物质中的磷回收系统及方法。
技术介绍
超临界水氧化技术是基于水在超临界状态(Tc＝374℃、Pc＝22.1MPa)下所具有的特殊性质，使有机物和氧化剂完全溶于超临界水中，并迅速发生均相氧化反应，迅速、彻底将有机物氧化的过程，同时将有机磷转换为磷酸盐的形式。磷作为一种不可再生资源，是自然界各种生物生命活动必不可缺少的元素，对能量的传递和储存、蛋白质等含磷基质的合成也起着关键性的作用。目前全球磷矿石大约只能使用100年左右，而磷的需求量随着人类工农业的发展日趋增大，同时磷是以典型的沉积性循环方式在生态系统中进行循环，最终部分已磷酸盐的形式沉淀于水体中，形成底泥，磷的这种单向迁移方式将更加加剧的供需矛盾，其必将成为未来各种生命活动的限制因素。目前关于从生物质中提取磷的工艺较少，同时基于其它工艺生物质中磷的转化率不高，同时液相中有机物材质含量较高，回收后的磷产品纯度不够高，资源化利用效率低。因此，非常有必要开发以生物质磷为磷源的一种基于超临界氧化技术的含磷生物质中的磷回收系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于超临界氧化技术的含磷生物质中的磷回收系统及方法，降低了除磷系统除磷剂、碱液的投加；提高了余热利用效率，降低MVR蒸发系统能量输入，实现了以超临界技术为核心的生物质磷资源化利用；这生物质中磷的资源化开辟新途径，对促进磷资源的可持续利用具有非常重要的意义。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种基于超临界氧化技术的含磷生物质中的磷回收系统，包括超临界氧化单元、蒸氨单元、磷回收单元、生物处理单元和MVR蒸发单元；含磷生物质进入超临界氧化单元进行氧化；超临界氧化单元的超临界氧化出水经蒸氨单元进入磷回收单元，余热蒸汽输入MVR蒸发单元作为热量供应源；经过磷回收单元对超临界氧化出水进行除磷和絮凝处理后，上清液进入生化处理单元再处理后排放，生成的沉淀物进入排泥泵，沉淀物一部分回流至磷回收单元，另一部分通过MVR蒸发单元蒸发结晶形成固体粉末。本专利技术进一步的改进在于：磷回收单元包括调节池、除磷剂混合池、除磷剂反应池、絮凝剂投加反应池、助凝剂投加反应池、药剂投加系统和斜管沉淀池；调节池的入口与蒸氨单元的出口相连通，出口与除磷剂混合池的入口相连通，除磷剂混合池与除磷剂反应池的上部相连通，除磷剂反应池与絮凝剂投加反应池的底部相连通，絮凝剂投加反应池和助凝剂投加反应池的上部相连通；除磷剂混合池与三个反应池均设置有对应的搅拌装置和加药口；助凝剂投加反应池的出口与斜管沉淀池的入口相连通，斜管沉淀池的底部出口与排泥泵相连，上部通过出水堰与生化处理单元相连。排泥泵将一部分沉淀物泵回除磷剂反应池，另一部分泵入MVR蒸发单元。斜管沉淀池池壁中部沿池壁设有导流板，底部设有辅助排泥装置。调节池与除磷剂混合池之间的管道上设置有流量计，斜管沉淀池与生化处理单元之间的管道上设有磷在线检测仪。药剂投加系统包括除磷剂定量投加装置、絮凝剂储罐和助凝剂储罐；除磷剂定量投加装置与除磷剂混合池相连通，絮凝剂储罐通过絮凝剂投加变频计量泵与絮凝剂投加反应池相连通，助凝剂储罐通过助凝剂投加变频计量泵与助凝剂投加反应池相连通；除磷剂定量投加装置同流量计进行关联；絮凝剂投加变频计量泵同流量计进行关联；助凝剂投加变频计量泵同流量计进行关联。絮凝剂储罐中的絮凝剂为4-10％PFC溶液，投加量为100-200ppm；助凝剂储罐中的助凝剂为0.1-0.4％PAM溶液，投加量为10-20ppm。磷回收单元的进水pH为10-11，温度为35±5℃。一种磷回收系统的基于超临界氧化技术的含磷生物质中的磷回收方法，包括以下步骤：1)含磷生物质通过超临界氧化单元，将有机物氧化为CO2，有机磷转为2)超临界氧化单元将超临界氧化出水输入至蒸氨单元，产生余热蒸汽为MVR蒸发单元输入所需热量；3)经过蒸氨单元处理后的超临界氧化出水进入调节池，之后自流进入除磷剂混合池，与来自除磷剂混合池顶部除磷剂干粉定量投加的除磷剂进行混合，利用设置在中部的搅拌装置进行初步混合；除磷剂混合池出水依次进除磷剂反应池、絮凝剂投加反应池和助凝剂投加反应池，利用池体中部搅拌装置进行搅拌，水中磷酸盐同除磷剂通过反应生成磷酸盐沉淀，通过絮凝剂、助凝剂的混合混凝沉淀形成沉淀物；然后进入斜管沉淀池的进水管，反应生成的羟基磷灰石沉淀物在重力作用下下沉到斜管沉淀池下部，通过排泥管进入排泥泵，部分磷酸盐沉淀回流于除磷剂混合池，部分磷酸盐沉淀通过MVR蒸发单元蒸发结晶形成含磷固体产品；斜管沉淀池中的上清液通过溢水堰、出水管和连接管进入生化处理单元再处理后外排。步骤2)中，调节超临界氧化出水的pH值至10.5-11，同时将超临界氧化出水的温度降至80-90℃后输入蒸氨单元。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术基于超临界氧化技术的含磷生物质中的磷回收系统，充分利用了超临界氧化技术将生物质中的磷以磷酸盐的形式释放在液相中；液相中的磷酸盐在磷回收系统中通过投加除磷剂，以磷酸盐沉淀的形式来实现磷回收，磷回收后废水进入生化单元实现废水的达标排放；本系统结合了超临界氧化系统对含磷生物质在一定工况下对有机物降解彻底，有机磷充分释放于液相的特性，实现以生物质磷为磷源，最大转化率的回收磷酸盐，具有良好的环境效益和经济效益；进一步的，本专利技术采用超临界水氧化系统的余热利用单元产生的蒸汽通往MVR蒸发单元，对磷酸盐进行干燥结晶，降低MVR蒸发单元的能量输入及运行成本；进一步的，本专利技术除磷剂混合池上变频除磷剂定量投加装置同流量计进行关联；絮凝剂投加变频计量泵同流量计进行关联；助凝剂投加变频计量泵同流量计进行关联；最大转化率的的实现了磷回收单元的自动化；进一步的，本专利技术斜管沉淀池部分磷酸盐沉淀通过排泥泵回流于除磷剂反应池，减少了除磷药剂投加量，同时利于磷酸盐沉淀的形成；进一步的，本专利技术斜管沉淀池池壁中部延池壁设有导流板，可控制斜管沉淀池流体流场，防止流体短流造成的磷酸盐沉淀同水的分离效果不良的现象；底部设有辅助排泥装置防止磷酸盐污泥由于排泥不畅在斜管沉淀池中的累积，确保斜管沉淀池磷酸盐沉淀同水分离效果良好；进一步的，本专利技术除磷单元进水pH为10-11，温度为35±5℃；絮凝剂为4-10％PFC溶液，投加量为100-200ppm；助凝剂0.1-0.4％PAM溶液，投加量为10-20ppm；蒸氨系统出水pH为10.5-11，化学除磷系统不需增投碱液维持最佳反应pH，水中磷酸盐同钙离子形成羟基磷灰石，具有反应快速，生成沉淀溶度积小稳定、密实、易沉降；充分利用了超临界氧化系统、蒸氨系统、除磷系统出水及各单元的最佳反应pH工况，提高了反应效率，碱液的利用效率，降低了蒸氨系统、化学除磷系统的运行成本。附图说明图1为本专利技术系统的整体结构示意图；其中，1-超临界氧化单元；2-蒸氨单元；3-调节池；4-流量计；5-除磷剂混合池；6-除磷剂反应池；7-絮凝剂投加反应池；8-助凝剂投加反应池；9-磷酸盐沉淀回流阀；10-磷酸盐沉淀排出阀；11-排泥泵；12-斜管沉淀池；13-MVR蒸发单元；14-辅助排泥装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超临界氧化技术的含磷生物质中的磷回收系统，其特征在于，包括超临界氧化单元(1)、蒸氨单元(2)、磷回收单元、生物处理单元(17)和MVR蒸发单元(13)；含磷生物质进入超临界氧化单元(1)进行氧化；超临界氧化单元(1)的超临界氧化出水经蒸氨单元(2)进入磷回收单元，余热蒸汽输入MVR蒸发单元(13)作为热量供应源；经过磷回收单元对超临界氧化出水进行除磷和絮凝处理后，上清液进入生化处理单元(17)再处理后排放，生成的沉淀物进入排泥泵(11)，沉淀物一部分回流至磷回收单元，另一部分通过MVR蒸发单元(13)蒸发结晶形成固体粉末。

【技术特征摘要】
1.一种基于超临界氧化技术的含磷生物质中的磷回收系统，其特征在于，包括超临界氧化单元(1)、蒸氨单元(2)、磷回收单元、生物处理单元(17)和MVR蒸发单元(13)；含磷生物质进入超临界氧化单元(1)进行氧化；超临界氧化单元(1)的超临界氧化出水经蒸氨单元(2)进入磷回收单元，余热蒸汽输入MVR蒸发单元(13)作为热量供应源；经过磷回收单元对超临界氧化出水进行除磷和絮凝处理后，上清液进入生化处理单元(17)再处理后排放，生成的沉淀物进入排泥泵(11)，沉淀物一部分回流至磷回收单元，另一部分通过MVR蒸发单元(13)蒸发结晶形成固体粉末。2.根据权利要求1所述的基于超临界氧化技术的含磷生物质中的磷回收系统，其特征在于，磷回收单元包括调节池(3)、除磷剂混合池(5)、除磷剂反应池(6)、絮凝剂投加反应池(7)、助凝剂投加反应池(8)、药剂投加系统和斜管沉淀池(12)；调节池(3)的入口与蒸氨单元(2)的出口相连通，出口与除磷剂混合池(5)的入口相连通，除磷剂混合池(5)与除磷剂反应池(6)的上部相连通，除磷剂反应池(6)与絮凝剂投加反应池(7)的底部相连通，絮凝剂投加反应池(7)和助凝剂投加反应池(8)的上部相连通；除磷剂混合池(5)与三个反应池均设置有对应的搅拌装置和加药口；助凝剂投加反应池(8)的出口与斜管沉淀池(12)的入口相连通，斜管沉淀池(12)的底部出口与排泥泵(11)相连，上部通过出水堰与生化处理单元(17)相连。3.根据权利要求2所述的基于超临界氧化技术的含磷生物质中的磷回收系统，其特征在于，排泥泵(11)将一部分沉淀物泵回除磷剂反应池(6)，另一部分泵入MVR蒸发单元(13)。4.根据权利要求2所述的基于超临界氧化技术的含磷生物质中的磷回收系统，其特征在于，斜管沉淀池(12)池壁中部沿池壁设有导流板(15)，底部设有辅助排泥装置(14)。5.根据权利要求2所述的基于超临界氧化技术的含磷生物质中的磷回收系统，其特征在于，调节池(3)与除磷剂混合池(5)之间的管道上设置有流量计(4)，斜管沉淀池(12)与生化处理单元(17)之间的管道上设有磷在线检测仪(16)。6.根据权利要求5所述的基于超临界氧化技术的含磷生物质中的磷回收系统，其特征在于，药剂投加系统包括除磷剂定量投加装置(18)、絮凝剂储罐(19)和助凝剂储罐(21)；除磷剂定量投加装...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树众，雷杰，徐甜甜，杨闯，宋文瀚，李建娜，
申请(专利权)人：西安交通大学，山川丽苏州环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61