申請日2017.11.02

　　公開(公告)日2018.03.20

　　IPC分類號C02F11/04; C02F1/461

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種電化學沉淀回收剩余污泥中氮磷的裝置及方法，該裝置包括剩余污泥池、剩余污泥厭氧發(fā)酵池、發(fā)酵液沉淀池、電化學反應槽和貯水箱，電化學反應槽內(nèi)置陽極鎂棒和陰極碳棒，通過形成鳥糞石實現(xiàn)剩余污泥中氮磷的回收。利用該裝置回收剩余污泥中氮磷的方法為：將剩余污泥的厭氧發(fā)酵液引入電化學反應槽提供氨氮和磷，在直流電場作用下陽極鎂棒與陰極碳棒發(fā)生電子轉(zhuǎn)移分別提供Mg2+和OH‑，在錐形沉淀區(qū)自由沉降鳥糞石結(jié)晶物進行回收，去除氮磷后的上清液溢流排入貯水箱。本發(fā)明裝置無需額外投加鎂離子試劑即可實現(xiàn)剩余污泥中氮磷的同步回收，且回收產(chǎn)物具有可觀的經(jīng)濟性。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種電化學沉淀回收剩余污泥中氮磷的裝置，其特征在于包括剩余污泥池、剩余污泥厭氧發(fā)酵池、發(fā)酵液沉淀池、電化學反應槽和貯水箱，其中剩余污泥池通過管道及剩余污泥投加泵與剩余污泥厭氧發(fā)酵池相連，剩余污泥厭氧發(fā)酵池上部的加藥口通過管道及堿劑投加泵與堿劑儲備罐相連，剩余污泥厭氧發(fā)酵池內(nèi)設有攪拌器和pH計，剩余污泥厭氧發(fā)酵池通過管道及發(fā)酵排泥泵與發(fā)酵液沉淀池相連，發(fā)酵液沉淀池中的上清液經(jīng)頂部溢流槽及管道排入電化學反應槽，發(fā)酵液沉淀池底部沉淀經(jīng)排泥口排出，電化學反應槽內(nèi)設有陽極鎂棒和陰極碳棒，該陽極鎂棒與陰極碳棒通過導線與直流穩(wěn)壓電源相連，電化學反應槽內(nèi)的鳥糞石沉淀物經(jīng)錐形沉淀區(qū)自由沉降至鳥糞石回收口進行鳥糞石回收，電化學反應槽中去除氮磷的上清液經(jīng)頂部溢流槽及管道排入貯水箱。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學沉淀回收剩余污泥中氮磷的裝置，其特征在于：所述堿劑儲備罐中盛放有5mol/L的氫氧化鈉溶液。

　　3.一種使用權(quán)利要求1所述裝置電化學沉淀回收剩余污泥中氮磷的方法，其特征在于具體步驟為：將剩余污泥池中的剩余污泥通過剩余污泥投加泵泵入剩余污泥厭氧發(fā)酵池中進行常溫厭氧攪拌，控制剩余污泥SRT為10-12d，同時開啟堿劑投加泵將堿劑儲備罐中5mol/L的氫氧化鈉溶液通過加藥口泵入到剩余污泥厭氧發(fā)酵池中，調(diào)節(jié)剩余污泥厭氧發(fā)酵池內(nèi)物料的pH值為10±0.5，用于提高剩余污泥的破解效率;根據(jù)剩余污泥厭氧發(fā)酵池SRT定期通過發(fā)酵排泥泵排出部分發(fā)酵后污泥至發(fā)酵液沉淀池中進行固液分離，隨后開啟剩余污泥投加泵將與排出發(fā)酵后污泥等體積的新鮮剩余污泥從剩余污泥池泵入剩余污泥厭氧發(fā)酵池中進行厭氧消化;發(fā)酵液沉淀池中的上清液溢流排入電化學反應槽中，發(fā)酵液沉淀池下層泥渣通過排泥口排出;電化學反應槽內(nèi)沿直徑方向距離槽壁各1/4直徑處分別懸掛陽極鎂棒和陰極碳棒，該陽極鎂棒與陰極碳棒通過導線與直流穩(wěn)壓電源相連，陽極鎂棒失電子獲得Mg2+，陰極碳棒得電子獲得OH-，發(fā)酵液沉淀池上清液進入電化學反應槽提供了氨氮和磷，在電化學反應槽內(nèi)的錐形沉淀區(qū)形成鳥糞石沉淀物并通過鳥糞石回收口進行鳥糞石回收，電化學反應槽中去除氮磷后的上清液溢流排入貯水箱。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電化學沉淀回收剩余污泥中氮磷的方法，其特征在于所述剩余污泥池中剩余污泥的主要指標為：MLSS=8000-9000mg/L，MLVSS=5000-5500mg/L，pH=7-8。

　　說明書

　　一種電化學沉淀回收剩余污泥中氮磷的裝置及方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于剩余污泥中氮磷的回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電化學沉淀回收剩余污泥中氮磷的裝置及方法。

　　背景技術(shù)

　　目前城市污水廠多利用生物脫氮除磷技術(shù)實現(xiàn)氮磷的去除。磷是生命活動不可或缺的元素，也是造成水體富營養(yǎng)化的主導因素，亦是一種不可再生資源，其回收勢在必行。生物除磷借助于聚磷菌的作用將污水中各種形態(tài)的磷轉(zhuǎn)移到剩余污泥中，并最終通過排泥實現(xiàn)出水磷濃度的降低。本質(zhì)上來講，這只是磷的位置轉(zhuǎn)移，水相轉(zhuǎn)移到泥相。實現(xiàn)磷的真正去除則需要借助于化學方式，通過形成磷沉淀或者結(jié)晶來實現(xiàn)。對于氮的去除，主要借助于硝化和反硝化過程將各種形式的氮轉(zhuǎn)化為N2排入大氣，而這一過程中因微生物的作用而產(chǎn)生的中間產(chǎn)物N2O亦是一種溫室氣體。因此，需要尋求一種有效途徑可去除污水中氮磷污染物并將其變廢為寶。另外，脫氮除磷過程產(chǎn)生的剩余污泥也是一種二次污染物質(zhì)，需要進行合理的處理與處置以降低其對環(huán)境的危害并減輕污水廠運行壓力。

　　磷酸銨鎂結(jié)晶法可通過控制溶液中鎂離子、氨氮、磷酸根濃度及pH值形成難溶于水的白色晶體，即鳥糞石(MAP：MgNH4PO4.6H2O)，同步去除氮磷污染物。當溶液中Mg2+、NH4+、HnPO4n-3離子濃度積大于鳥糞石的溶度積常數(shù)(Ksp：7.58×10−14-4.36×10−13)時便會自發(fā)出現(xiàn)沉淀，該沉淀是一種很好的緩釋肥，可直接作為肥料農(nóng)用。

　　鳥糞石結(jié)晶通常在氮磷濃度較高的廢水中形成，而剩余污泥厭氧消化過程中伴有高濃度的氨氮和磷的釋放，可向其消化液中投加鎂鹽以形成鳥糞石沉淀。這一過程中需要通過監(jiān)測消化液中氨氮和磷酸根濃度，并通過優(yōu)化鳥糞石形成條件來控制反應過程，以提高鎂鹽的利用率和沉淀效果，過程繁瑣。本發(fā)明利用電化學方法處理剩余污泥厭氧消化液，通過陰陽極電子的轉(zhuǎn)移實現(xiàn)鳥糞石結(jié)晶的形成，無需額外投加鎂離子試劑，且能耗低，效果好。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種設備結(jié)構(gòu)簡單且運行成本較低的電化學沉淀回收剩余污泥中氮磷的裝置及方法。

　　本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，一種電化學沉淀回收剩余污泥中氮磷的裝置，其特征在于包括剩余污泥池、剩余污泥厭氧發(fā)酵池、發(fā)酵液沉淀池、電化學反應槽和貯水箱，其中剩余污泥池通過管道及剩余污泥投加泵與剩余污泥厭氧發(fā)酵池相連，剩余污泥厭氧發(fā)酵池上部的加藥口通過管道及堿劑投加泵與堿劑儲備罐相連，剩余污泥厭氧發(fā)酵池內(nèi)設有攪拌器和pH計，剩余污泥厭氧發(fā)酵池通過管道及發(fā)酵排泥泵與發(fā)酵液沉淀池相連，發(fā)酵液沉淀池中的上清液經(jīng)頂部溢流槽及管道排入電化學反應槽，發(fā)酵液沉淀池底部沉淀經(jīng)排泥口排出，電化學反應槽內(nèi)設有陽極鎂棒和陰極碳棒，該陽極鎂棒與陰極碳棒通過導線與直流穩(wěn)壓電源相連，電化學反應槽內(nèi)的鳥糞石沉淀物經(jīng)錐形沉淀區(qū)自由沉降至鳥糞石回收口進行鳥糞石回收，電化學反應槽中去除氮磷的上清液經(jīng)頂部溢流槽及管道排入貯水箱。

　　進一步優(yōu)選，所述堿劑儲備罐中盛放有5mol/L的氫氧化鈉溶液。

　　一種使用上述裝置電化學沉淀回收剩余污泥中氮磷的方法，其特征在于具體步驟為：將剩余污泥池中的剩余污泥通過剩余污泥投加泵泵入剩余污泥厭氧發(fā)酵池中進行常溫厭氧攪拌，控制剩余污泥SRT為10-12d，同時開啟堿劑投加泵將堿劑儲備罐中5mol/L的氫氧化鈉溶液通過加藥口泵入剩余污泥厭氧發(fā)酵池中，調(diào)節(jié)剩余污泥厭氧發(fā)酵池內(nèi)物料的pH值為10±0.5，用于提高剩余污泥的破解效率;根據(jù)剩余污泥厭氧發(fā)酵池SRT定期通過發(fā)酵排泥泵排出部分發(fā)酵后污泥至發(fā)酵液沉淀池中進行固液分離，隨后開啟剩余污泥投加泵將與排出發(fā)酵后污泥等體積的新鮮剩余污泥從剩余污泥池泵入剩余污泥厭氧發(fā)酵池中進行厭氧消化;發(fā)酵液沉淀池中的上清液溢流排入電化學反應槽中，發(fā)酵液沉淀池下層泥渣通過排泥口排出;電化學反應槽內(nèi)沿直徑方向距離槽壁各1/4直徑處分別懸掛陽極鎂棒和陰極碳棒，該陽極鎂棒與陰極碳棒通過導線與直流穩(wěn)壓電源相連，陽極鎂棒失電子獲得Mg2+，陰極碳棒得電子獲得OH-，發(fā)酵液沉淀池上清液進入電化學反應槽提供了氨氮和磷，在電化學反應槽內(nèi)的錐形沉淀區(qū)形成鳥糞石沉淀物并通過鳥糞石回收口進行鳥糞石回收，電化學反應槽中去除氮磷后的上清液溢流排入貯水箱。

　　進一步優(yōu)選，所述剩余污泥池中剩余污泥的主要指標為：MLSS=8000-9000mg/L，MLVSS=5000-5500mg/L，pH=7-8。

　　本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

　　1、本發(fā)明無需額外投加鎂離子試劑，利用電化學原理形成鳥糞石以回收剩余污泥中的氮磷，降低運行成本，能耗較低，沉降物純度較高;

　　2、本發(fā)明可與脫氮除磷系統(tǒng)聯(lián)用，剩余污泥直接排入剩余污泥厭氧發(fā)酵池中進行處理，實現(xiàn)剩余污泥的減量化和資源化;

　　3、本發(fā)明中去除氮磷的消化液亦可作為脫氮除磷的碳源，減少外加碳源的投加，提高脫氮除磷系統(tǒng)的運行效果。