一种吸波物辅助微波破解剩余污泥回收碳氮磷资源的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种吸波物辅助微波破解剩余污泥回收碳氮磷资源的系统及方法，涉及污泥处理处置及资源化领域。该系统包括混合池、微波破解室、厌氧消化池、离心分离装置、储气柜、机械脱水间、炭化污泥制备室和化学沉淀池。将剩余污泥与吸波物质于混合池混合，输送至微波破解室微波，然后于厌氧消化池消化，收集沼气于储气柜，将所得泥水混合物输送至离心分离装置固液分离，分离后的污泥输送至机械脱水间，得干化污泥，然后在炭化污泥制备室高温处理制备得炭化污泥作为吸波物回用，厌氧消化后的上清液输送至化学沉淀池回收氮、磷。本发明专利技术在碳氮磷资源得到有效释放后，利用厌氧消化和磷酸铵镁沉淀等方法对所释放资源进行回收利用，实现了污泥资源化。现了污泥资源化。现了污泥资源化。

【技术实现步骤摘要】
一种吸波物辅助微波破解剩余污泥回收碳氮磷资源的系统及方法


[0001]本专利技术涉及污泥处理处置及资源化
，特别是涉及一种吸波物辅助微波破解剩余污泥回收碳氮磷资源的系统及方法。

技术介绍

[0002]剩余污泥作为城市污水处理工艺的副产物，捕集了污水中65％～80％的碳、20％～40％的氮和80％～90％的磷等资源，因此剩余污泥具有高度的可利用价值。在“碳达峰、碳中和”的战略背景下，通过减少能源型碳排放、控制逸散性碳排放、增加碳补偿量的方式利用碳资源具有重要的战略意义。在全球资源匮乏的时代背景下，作为农作物生产必需营养物的氮磷元素，同时是水体富营养化现象的“元凶”，通过农肥回用的方式利用氮磷资源符合可持续发展的理念。但目前，以焚烧和堆肥为主的低效污泥处理处置手段普遍存在着资源回收率低下、资源回收目标单一(如仅回收碳资源、或仅回收磷资源等)的问题，远远未能实现资源化的目标。
[0003]限制剩余污泥资源化的因素众多，研究报道表明，细胞的低速水解是导致剩余污泥中的资源无法有效释放的最大成因。微波辐射法作为一种行之有效的手段，具有加热速度快、易于操作控制、调理效果显著、杀灭病原菌等优点，但由于微波预处理剩余污泥具有热效应、非热效应和选择性吸收的机理，在利用微波进行加热时，细胞内不同物质对微波辐射的受热特性及吸收能力差别巨大，通常所需能耗过高难以运用于工程实际。虽然已有相关研究报道活性炭等吸波物质可提高微波利用率，切实解决能耗问题，但其本身制备成本高以及处理后污泥需要填埋等处置问题仍未得到解决。
[0004]目前，厌氧消化作为回收碳资源的主流技术手段，在世界范围内得到普遍认可。传统厌氧消化系统虽然能实现污泥稳定化、无害化，但由于酸化菌和产甲烷菌的代谢速度不一，产出的挥发性脂肪酸(VFAs)堆积导致氢分压上升，易出现产气速率降低甚至产气停止的严重问题。同时，为了追求较高的甲烷产量，经过厌氧消化后的污泥通常泥质脱水性能较差、含水率较高，不利于后续的处理处置。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种吸波物辅助微波破解剩余污泥回收碳氮磷资源的系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，采用微波能吸收物诱导微波对市政剩余污泥进行破解，缩短了污泥处理的微波辐照时间，强化了污泥的破解效果，降低了污泥的处理成本；在碳氮磷资源得到有效释放后，利用厌氧消化和磷酸铵镁沉淀等方法对所释放资源进行回收利用，实现了污泥资源化。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术技术方案之一是提供一种吸波物辅助微波破解剩余污泥回收碳氮磷资源的系统，所述系统包括混合池、微波破解室、厌氧消化池、离心分离装置、储气柜、机械脱水
间、炭化污泥制备室和化学沉淀池；
[0008]所述混合池和微波破解室通过管道连通；
[0009]所述微波破解室和厌氧消化池通过管道连通；
[0010]所述厌氧消化池和离心分离装置通过管道连通；所述厌氧消化池的上端和储气柜通过管道连通；
[0011]所述离心分离装置和机械脱水间通过管道连通；
[0012]所述机械脱水间和炭化污泥制备室通过管道连通；
[0013]所述离心分离装置下端和化学沉淀池通过管道连通；
[0014]所述炭化污泥制备室和混合池通过管道连通。
[0015]所述混合池用于剩余污泥和吸波物质均匀混合，混合池内部设有第一搅拌器，混合池底部安装有第一潜污泵，污泥提升至管道通过第一输送泵进入微波破解室。
[0016]所述微波破解室内部设有微波发生器，微波破解室和厌氧消化池相连管道上设有第二输送泵。
[0017]所述厌氧消化池内部设有第一pH监测器，厌氧消化池底部设有温控管和第二潜污泵，污泥提升至管道通过第三输送泵进入离心分离装置，厌氧消化池和储气柜相连管道上设有止气阀。
[0018]所述离心分离装置用于泥水混合物固相与液相的分离，离心分离装置和机械脱水间相连管道上设有第四输送泵，离心分离装置和化学沉淀池相连管道上设有抽吸泵。
[0019]所述机械脱水间用于污泥的干化脱水，机械脱水间和炭化污泥制备室相连管道上设有第五输送泵。
[0020]所述炭化污泥制备室用于干化污泥的高温处理，制备得到炭化污泥。
[0021]所述化学沉淀池内部设有第二搅拌器和第二pH监测器。
[0022]本专利技术所述系统中的第一搅拌器、第一潜污泵、第一输送泵、微波发生器、第二输送泵、第一pH监测器、温控管、第二潜污泵、第三输送泵、止气阀、第四输送泵、抽吸泵、第五输送泵、第二搅拌器、第二pH监测器均为现有设备的组装，其具体型号和规格在此不进行赘述。
[0023]本专利技术技术方案之二是提供一种吸波物辅助微波破解剩余污泥回收碳氮磷资源的方法，采用上述的系统，包括以下步骤：
[0024]步骤S1：将城市剩余污泥加入所述混合池，经过沉降浓缩后得到浓缩污泥，添加吸波物质并混合均匀；
[0025]步骤S2：将步骤S1中混合池的污泥输送至微波破解室，利用微波发生器进行微波处理；
[0026]步骤S3：将步骤S2中微波处理后的污泥输送至厌氧消化池进行厌氧消化，打开厌氧消化池和储气柜之间的止气阀，收集生成的沼气，通过温控管控制厌氧消化池温度，通过第一pH监测器投加NaOH控制厌氧消化池pH值；
[0027]步骤S4：厌氧发酵完成后，将步骤S3中厌氧消化池底部的泥水混合物输送至离心分离装置进行固液分离；
[0028]步骤S5：将步骤S4中分离后的污泥输送至机械脱水间，脱水得到干化污泥；
[0029]步骤S6：将步骤S5中的干化污泥输送至炭化污泥制备室，高温处理并碾磨后得到
炭化污泥作为吸波物回用；
[0030]步骤S7：将步骤S4中分离后的上清液输送至化学沉淀池，调整化学沉淀池pH值，通过第二pH监测器投加NaOH控制沉淀池pH值，投加MgCl2生成鸟粪石沉淀(MAP)或投加CaCl2生成羟基磷酸钙(HAP)，作为缓释肥回收利用，化学沉淀池上清液的达到污水排放标准排放入自然水体。
[0031]进一步地，步骤S1所述吸波物质为活性炭、碳化硅或炭化污泥(步骤S6回收的炭化污泥)，投加量为0.15～0.5g/gVS。
[0032]进一步地，步骤S2所述微波处理的辐射时长为2～10min，微波功率为400～800W，微波频率为433～2450mHz。
[0033]进一步地，步骤S3所述厌氧消化温度为35℃，pH为6.8～7.2，水力停留时间为20d。
[0034]进一步地，步骤S5机械脱水后的干化污泥含水率为30％～50％。
[0035]进一步地，步骤S6所述高温处理温度为600～800℃，高温处理时长为120min，碾磨后炭化污泥颗粒大小为0.5～2mm。
[0036]进一步地，步骤S7所述化学沉淀池的pH为8～10，Mg：P摩尔比为1.5～2：1，Ca：P摩尔比为2：1。
[0037]本专利技术公开了以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸波物辅助微波破解剩余污泥回收碳氮磷资源的系统，其特征在于，所述系统包括混合池、微波破解室、厌氧消化池、离心分离装置、储气柜、机械脱水间、炭化污泥制备室和化学沉淀池；所述混合池和微波破解室通过管道连通；所述微波破解室和厌氧消化池通过管道连通；所述厌氧消化池和离心分离装置通过管道连通；所述厌氧消化池的上端和储气柜通过管道连通；所述离心分离装置和机械脱水间通过管道连通；所述机械脱水间和炭化污泥制备室通过管道连通；所述离心分离装置下端和化学沉淀池通过管道连通；所述炭化污泥制备室和混合池通过管道连通。2.一种吸波物辅助微波破解剩余污泥回收碳氮磷资源的方法，其特征在于，采用权利要求1所述的系统，包括以下步骤：步骤S1：将城市剩余污泥加入所述混合池，经过沉降浓缩后得到浓缩污泥，添加吸波物质并混合均匀；步骤S2：将步骤S1中混合池的污泥输送至微波破解室，利用微波发生器进行微波处理；步骤S3：将步骤S2中微波处理后的污泥输送至厌氧消化池进行厌氧消化，收集生成的沼气于储气柜，控制厌氧消化池温度及pH值；步骤S4：厌氧发酵完成后，将步骤S3中厌氧消化池底部的泥水混合物输送至离心分离装置进行固液分离；步骤S5：将步骤S4中分离后...

【专利技术属性】
技术研发人员：万立国，吴昊宇，张丽君，张文华，袁贺，蔡宗友，牟男，
申请(专利权)人：长春工程学院，
类型：发明
国别省市：