一种从黑水中高效回收氮磷资源的方法技术

本发明专利技术“一种从黑水中高效回收氮磷资源的方法”，属于生活污水处理技术领域。所述一种从黑水中高效回收氮磷资源的方法包括：以水镁石粉做晶种进行磷酸铵镁结晶反应。本方法结回收得到的晶反应沉淀物中呈斜方形晶体的主要成分是六水合磷酸铵镁，其晶体粒径>50μm，且纯度高于95％。

【技术实现步骤摘要】
一种从黑水中高效回收氮磷资源的方法
本专利技术属于生活污水处理
，尤其是涉及一种从黑水中高效回收氮磷资源的方法。
技术介绍
氮磷是农作物生长过程中最重要的营养元素，但在当前世界各国尤其是我国，磷资源紧张，与此同时，水体富营养化也是水污染中的棘手问题。含氮磷污水的排放以及城市化进程的加快，使得我国水污染防治的压力越来越大。研究资料表明，居民生活污水主要由粪便水、洗涤水组成，其中粪便水被称为黑水，由于生活污水中97％的氮、90％的磷来源于黑水(屎尿)，而黑水的体积仅占生活污水总量的1-2％，因此，相对于生活污水混合处理，对于体积小且氮磷浓度高的黑水单独收集处理，更容易实现资源化利用。对于黑水的处理方法有发酵法和化学法两种，其中发酵法时间较长，容易使氮素损失，产生的气味会对周围大气环境产生一定的影响，且厌氧发酵后的废水仍含有高浓度氮、磷等污染物，具有很大局限性。化学法按照功能主要分为：(1)单独回收氮或磷的方法，如氨吹脱与吸收液吸收的方法回收废水氨氮，投加钙盐或铁盐通过磷酸钙、磷酸铁等结晶沉淀回收废水磷；(2)同时回收氮磷的方法，如投加镁盐，促进废水铵根、磷酸根和镁离子形成磷酸铵镁结晶沉淀的方法。就污染物去除及氮磷资源回收的功能而言，磷酸铵镁结晶沉淀法可同时回收氮磷元素，更具有优势。另外，磷酸铵镁结晶沉淀，可以作缓释肥料使用，利用价值较高。目前已有利用磷酸铵镁结晶法回收畜禽粪便污水中氮磷的相关研究，但针对居民黑水进行单独回收氮磷资源的研究相对较少，部分研究利用磷酸铵镁结晶法回收尿液中的氮磷资源，无法充分利用粪便中的氮和磷，同时，传统单一的磷酸铵镁结晶法存在镁盐、磷酸盐投加量较大，药剂成本高，回收率低，晶体生长缓慢，形成的沉淀粒径较小，固液分离困难等问题。因此，提供一种经济可行、操作性强，可从居民黑水中高效回收氮磷元素的方法，是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的是针对城市居民黑水，提供一种高效同步回收氮磷资源的方法，本方法将居民黑水与城市污水处理厂剩余污泥混合处理，充分利用剩余污泥中含有的高浓度的磷资源，弥补居民黑水中氮磷浓度差距大，需要外加大量磷源的高成本问题。另外，本专利技术采用磷酸铵镁结晶法与矿物材料相结合的方法，最大限度回收黑水中氮磷资源的同时克服磷酸铵镁结晶法药剂成本高、回收率偏低、粒径较小、固液分离困难等问题，提升磷酸铵镁晶体后续作为肥料的可利用性。本专利技术提供一种从黑水中高效回收氮磷资源的方法，主要技术方案如下：一种从黑水中高效回收氮磷资源的方法，其特征在于，包括：以水镁石粉做晶种进行磷酸铵镁结晶反应。所述的一种从黑水中高效回收氮磷资源的方法还包括：在进行所述磷酸铵镁结晶反应之前，将黑水与剩余污泥混合进行预处理。所述的一种从黑水中高效回收氮磷资源的方法还包括：将所述磷酸铵镁结晶反应得到的固液混合态加入钙基膨润土吸附溶液中残余氮磷的同时将磷酸铵镁晶体进一步粘结成团。所述的一种从黑水中高效回收氮磷资源的方法还包括：所述吸附粘结得到的固液混合物通过固液分离得到氮磷回收产物。所述磷酸铵镁结晶反应包括：根据从所述厌氧消化预处理后得到的含有氮磷资源的上清液中的氨氮、镁离子及磷酸盐浓度按比例投加镁盐和磷源，并投加水镁石粉做晶种、镁源、pH调节剂；优选地，Mg:N:P的投加量按照摩尔比0.8∶1.2∶1-1∶1.5∶1；优选1:1.3:1；更优选地，水镁石粉的粒径选择100-150目，投加量为0.8-1.5g/L；优选1g/L。所述磷酸铵镁结晶反应过程中需要持续搅拌；优选地，采用搅拌器进行搅拌且搅拌器转速设置为100-200r/min，反应时间为10-30min；更优选地，所述磷酸铵镁结晶反应过程中进行pH在线监测，通过测定pH值控制反应过程中水镁石粉的补充量，维持溶液的pH稳定在8.5-9。所述将黑水与剩余污泥混合厌氧消化预处理包括，将黑水与剩余污泥混匀后在厌氧条件下反应，再静沉使固液分离；优选地，所述剩余污泥的添加体积为黑水总体积的50％-100％；优选地，所述剩余污泥为经浓缩处理的剩余污泥；优选地，所述混匀指将黑水与剩余污泥在搅拌装置中搅拌使其充分混合；优选地，所述搅拌速率为200-300r/min；优选地，所述厌氧条件下反应时间为2天；所述静沉时间为4h。所述钙基膨润土粒径为80-100目，投加量为5-15g/L，优选10g/L；优选地，将所述磷酸铵镁结晶反应得到的固液混合态加入钙基膨润土后进行搅拌，所述搅拌速率为100r/min；更优选地，所述吸附粘结的时间为30min。所述吸附粘结得到的固液混合物进入沉淀池进行固液分离，水力停留时间为1h。本专利技术的“黑水”具有本领域技术人员通常理解的常规含义，即，黑水(blackwater)，粪便污水，其一是指含有粪便物质的生活污水，其二定义是厕所污水，包括冲厕污水和粪便。另外，粪便(nightsoil)指不含或含少量冲厕水的黑水(建筑给排水中的水按照水质可以形象地划分为白水、灰水和黑水，自来水称为白水，灰水是指淋浴过和洗涤过的水，而含有粪便等的废水称为黑水)。本方法主要包括与剩余污泥混合厌氧消化预处理、磷酸铵镁结晶反应、膨润土吸附粘结、固液分离等工艺，1、与剩余污泥混合厌氧消化预处理将收集的新鲜黑水转移至预处理池中，并投加城市污水处理厂浓缩的剩余污泥，启动搅拌系统进行搅拌，搅拌速率设置为200r/min，使黑水与剩余污泥充分混合，在厌氧条件下，持续反应2d，之后进行自然静沉4h，使固液分离，并测定上清液中氨氮、镁离子及磷酸盐浓度。本方法直接采用收集到的粪尿混合黑水，此过程可以利用粪便中的微生物进行厌氧消化反应，将粪便中的氮磷释放出来，提升黑水的氮磷回收率；另外，本方法所述厌氧消化过程外加城市污水处理厂剩余污泥，其中剩余污泥的添加量占黑水总量的50％-100％，这一比例范围的好处是：利用剩余污泥中的高浓度磷酸盐含量平衡黑水中氮磷浓度差，减少外加磷源的投加量，降低成本。同时保证一定的污泥浓度，保证厌氧消化反应的充分快速进行，让黑水及剩余污泥中更多的氮磷释放至上清液中，以保证厌氧消化过程的快速启动，外加剩余污泥可加速将黑水中的尿素转化成氨氮形式，同时剩余污泥富含磷，厌氧消化可将剩余污泥中富含的磷及镁溶出至上清液中，在此过程中，黑水及剩余污泥中的氮、磷、镁大部分以无机态释放至上清液中，可进一步提升后续磷酸铵镁结晶的产生量，提升黑水中氮磷资源的回收率并减少药剂的投加，节省药剂投加成本。本专利技术优选采用浓缩剩余污泥，浓缩剩余污泥是经浓缩处理后的剩余污泥，污泥浓度相对稍高，含水率较低，高浓度的剩余污泥中磷浓度较高，对本专利技术氮磷资源回收有一定的积极作用。所述浓缩处理为本领域常规的浓缩处理工艺，例如，胡伟，周玉文，RuedigerKuehner等于2007年发表的“污水处理厂剩余污泥机械浓缩工艺比较分析”一文记载的浓缩处理方法。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从黑水中高效回收氮磷资源的方法，其特征在于，包括：以水镁石粉做晶种进行磷酸铵镁结晶反应。/n

【技术特征摘要】
1.一种从黑水中高效回收氮磷资源的方法，其特征在于，包括：以水镁石粉做晶种进行磷酸铵镁结晶反应。


2.根据权利要求1所述的一种从黑水中高效回收氮磷资源的方法，其特征在于，还包括：在进行所述磷酸铵镁结晶反应之前，将黑水与剩余污泥混合进行预处理。


3.根据权利要求1或2所述的一种从黑水中高效回收氮磷资源的方法，其特征在于，还包括：将所述磷酸铵镁结晶反应得到的固液混合态加入钙基膨润土吸附溶液中残余氮磷的同时将磷酸铵镁晶体进一步粘结成团。


4.根据权利要求3所述的一种从黑水中高效回收氮磷资源的方法，其特征在于，还包括：所述吸附粘结得到的固液混合物通过固液分离得到氮磷回收产物。


5.根据权利要求1所述的一种从黑水中高效回收氮磷资源的方法，其特征在于，所述磷酸铵镁结晶反应包括：根据从所述厌氧消化预处理后得到的含有氮磷资源的上清液中的氨氮、镁离子及磷酸盐浓度按比例投加镁盐和磷源，并投加水镁石粉做晶种、镁源、pH调节剂；
优选地，Mg:N:P的投加量按照摩尔比0.8∶1.2∶1-1∶1.5∶1；优选1:1.3:1；
更优选地，水镁石粉的粒径选择100-150目，投加量为0.8-1.5g/L；优选1g/L。


6.根据权利要求1-3，5任一所述的一种从黑水中高效回收氮磷资源的方法，其特征在于，所述磷酸铵镁结晶反应过程中需要持续搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利群，邢汉君，李晶，聂芳，胡逸萱，林晓敏，谭蓉，
申请(专利权)人：湖南恒凯环保科技投资有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43