专利名称：污水处理与资源回收的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及污水处理和资源回收领域，具体涉及到利用白云石石灰或白云石熟石灰除去污水中的磷和氮化合物，并将其富集成可利用的磷氮产物的污水处理和资源回收的方法和系统。
背景技术：
大量含高磷，氮化合物的生活污水，农副业污水，和工业污水的排放已造成世界许多国家地表水的严重富营养化，其中包括北美、欧洲、亚洲50%以上的湖泊。生活污水处理厂排放的处理水是磷氮污染的一个主要来源。有些农副业污水，例如猪场污水，也含有高浓度的磷，氮化合物。地表水中这些营养物质含量过多会引起水生生物，特别是藻类的大量繁殖，使生物量的种群种类数量发生改变，破坏了水体的生态平衡。富营养化也会造成饮用水源污染和对饮用水水处理的干扰。另外，磷氮是农业生产必须的营养元素。世界现有的磷矿资源只可维持人类200多年的需求。人类的可持续发展需要有效的除去污水中的磷氮，并将其转化成可利用的肥料。目前，国内外生活污水处理厂大都只采用除磷技术，只有少数几家国外处理厂试用磷回收技术。生活污水处理厂采用的除磷技术一般为生物法(enhanced biologicalpHospHorus removal) (Liu et al., 1996;Lesjean et al.，2003)和化学沉淀法(Maurerand Boiler, 1999; De-Bashan and Bashan, 2004)。生物除磷法利用对磷有富集功能的细菌在厌氧和好氧不断交换的条件下将污水中的磷除去。但生物除磷法增加了污水处理厂的费用和操作复杂程度。化学沉淀法常用铁盐、铝盐和钙化合物来沉淀和吸附污水中的磷。但这些添加物生成的氢氧化物沉淀增加了污泥的体积，使得污泥的生物可降解性降低，从而增加了用于污水处理和污泥清除的费用。
在生物污水和许多农副业污水处理过程中，大部分磷氮被富集在活性污泥里。当从澄清池沉积出的部分活性污泥进入厌氧消化池消化后，大量富集在生物污泥里的磷氮又被释放到厌氧消化液里。污水处理厂的厌氧消化液含有高浓度磷酸根和铵，所以有利于磷氮的去除和回收。从厌氧消化液里去除和回收磷技术大多数采用加镁盐的方法(Mombergand Oellermannj 1992;Shu et al.，2006;Pastor et al.，2008 ;Song et al.，2007;He etal.，2007;Chen et al.，2009;Zhang et al., 2009;Ye et al.，2010;Song et al., 2011)0这类方法大多数采用向厌氧消化液里加镁盐(如氯化镁)的方法促使磷酸铵镁的沉淀或鸟粪石(MgNH4PO4.6 (H2O))的生成；也有采用加钙化合物(如石灰)与水中的磷酸根生成羟基磷灰石(Caltl (PO4) 6 (OH) 2);还有采用脱厌氧消化液中的二氧化碳气或加碱的办法来提高厌氧消化液的pH值,从而促使鸟粪石的生成。美国专利(U.S.Pat.N0.6893567B1)用生物硝化法将污水中的铵转化成硝酸根，然后向预处理后的污水中加氯化镁、氯化钙及氢氧化钠钾促使污水中的磷酸根生成沉淀。美国专利(U.S.Pat.N0.7，622，047)用流化床反应器将污水中的磷生成颗粒状的鸟粪石类沉淀。该技术将镁离子加进污水里并用碱液将污水的PH值调到7.Γ8.5的范围内，从而促使沉淀物的生成。该技术还用空气剥离法(air stripping)脱除污水里的二氧化碳气体以提高污水的PH值。美国专利(U.S.Pat.N0.7，842，186)用厌氧反应器处理含有磷铵的污水，然后用空气剥离法脱除处理后的污水里的二氧化碳气，从而将污水的PH值从8.4提高到9.6以促使鸟粪石沉淀物的生成。综上所属，目前的污水除磷技术采用镁化合物，费用高。而采用石灰和其它钙化合物除磷效率低。目前还没有用一种处理物和一个处理过程同时去除污水中磷铵的技术。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种污水处理与资源回收的方法和系统，用以实现除去污水中的磷和氮化合物，并将其富集成可利用的磷氮产物。第一方面提供了一种污水处理与资源回收方法，所述方法包括如下步骤:步骤1.1、将足量的白云石石灰或白云石熟石灰加入待处理的污水中；步骤1.2、将白云石石灰或熟石灰与所述污水充分混合反应5 240min ；步骤1.3、将反应产生的固体产物从被处理的污水中分离出来；步骤1.4、用脱氨塔将被处理的污水中的氨分子脱离到气相中；步骤1.5、用装有酸液的氨吸收塔将脱氨塔吹出的气体中的氨气进行吸收。在第一方面 的第一种可能的实现方式中，所述步骤1.1中的白云石石灰是直径小于IOmm的白云石石灰颗粒或白云石石灰粉末。结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，当所述步骤1.1米用白z 石石灰时，每升污水加入的白z 石石灰的剂量与每升污水中磷酸根含量的比例高于0.75，并使得被处理的污水的pH值大于8.5 ；当所述步骤1.1采用白云石熟石灰时，每升污水加入的白云石熟石灰的剂量与每升污水中磷酸根含量的比例高于1.0,并使得被处理的污水的PH值大于85。结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式或者第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述步骤1.1中的白云石熟石灰可以是白云石熟石灰粉或白云石熟石灰浆液；当所述步骤1.1采用的是白云石石灰或白云石熟石灰浆液时，可先向所述白云石石灰或白云石熟石灰浆液中加入酸液使其PH值为Γ10.5，再将加入了酸液的白云石石灰或白云石熟石灰浆液加入待处理的污水中。结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式、第一方面的第二种可能的实现方式或者第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述步骤1.1还包括:在加入白云石石灰或白云石熟石灰之后，将碱性化合物作为辅助剂加入被处理的污水中使得被处理的污水的PH值高于8.5。结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式、第一方面的第二种可能的实现方式、第一方面的第三种可能的实现方式或者第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述步骤1.3可以在沉降器中或流化床反应器中完成，其中，当在沉降器中完成时，沉降时间为20 120min ；当在流化床反应器中完成时，被处理的污水在流化床反应器上部沉降区的上升流线性流速低于0.6cm / min。
结合第一方面的第五种可能的实现方式中，在第一方面的第六种可能的实现方式中，用离心和过滤法对从所述沉降器或所述流化床反应器底部收集的沉淀物进行脱水并干燥后，制成磷铵固体产品。结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式、第一方面的第二种可能的实现方式、第一方面的第三种可能的实现方式、第一方面的第四种可能的实现方式、第一方面的第五种可能的实现方式或者第一方面的第六种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，从所述氨吸收塔吹出的气体被直接引入脱氨塔用以脱氨。第二方面提供了一种污水处理与资源回收系统，包括磷沉淀脱氨器、固液分离器、氨吸收塔、酸液箱、污水管道，其中，所述污水管道的一端用于加入污水以及白云石石灰或白云石熟石灰，另一端与所述磷沉淀脱氨器的顶部相连，用于将加有白云石石灰或白云石熟石灰的污水输入到所述磷沉淀脱氨器中以生成磷酸铵镁磷酸钙的沉淀物以及完成铵离子到氨分子转化过程和脱氨过程；所述磷沉淀脱氨器的底部开有进气口和出液口，顶部开有出气口，所述进气口与所述氨吸收塔顶部的出气口相连，用于将从氨吸收塔流出的不含氨的气体吹入所述磷沉淀脱氨器中以将水中的氨剥离到气相；所述出液口与所述固液分离器相连；所述出气口与所述氨吸收塔的底部的进气口相连，用于将从所述磷沉淀脱氨器的流出含有氨的气体输送到所述氨吸收塔中；所述氨吸收 塔的顶部还开有进液口，底部还开有出液口，用于与所述酸液箱完成酸液的循环流动，使得氨气富集在酸液里。在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述磷沉淀脱氨器的顶部还开有进液孔，所述进液孔用于在需要的时候加入碱液。结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述磷沉淀脱氨器内装有填料，以促进白云石石灰或熟石灰与污水的混合反应，并增加气液接触面积和接触时间。结合第二方面、第二方面的第一种可能的实现方式或第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述氨吸收塔内装有填料。第三方面提供了另一种污水处理与资源回收系统，包括污水管道、反应器、脱氨塔、氨吸收塔以及酸液箱，其中，所述污水管道的一端用于加入污水以及白云石石灰或白云石熟石灰，另一端与所述反应器相连，用于将加有白云石石灰或白云石熟石灰的污水输入到所反应器中以生成磷酸铵镁磷酸钙的沉淀物；所述反应器的上部和底部分别开有出液口，其中，位于上部的出液口与所述脱氨塔顶部的进液口相连，用于将污水上清液输入到所述脱氨塔中；位于底部的出液口用于流出沉淀物；所述脱氨塔的顶部还开有出气口，底部开有进气口和出液口，所述出气口与所述氨吸收塔底部的进气口相连，用于将含氨气体输入到氨吸收塔中；所述进气口与所述氨吸收塔顶部的出气口相连，用于将氨吸收塔输出的除氨气体吹入所述脱氨塔中；所述出液口用于排放处理后的水；
所述氨吸收塔的顶端还开有进液口，底部还开有出液口，用于与所述酸液箱完成酸液的循环流动，使得氨气富集在酸液里。在第三方面的第一种可能实现方式中，所述反应器的顶部还开有进液孔，所述进液孔用于在需要的时候加入碱液。结合第三方面或第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第一种可能实现方式中，所述反应器是沉淀反应器或是流化床反应器。由上述技术方案可知，本发明利用白云石石灰或白云石熟石灰为沉淀剂和pH调节剂，同时除去污水中的磷和铵氮，将污水中的磷富集在反应固体产物里，将污水中的铵氮富集在液体中，经济有效地实现了对污水的处理和资源的回收。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是采用本发明一实施例方法进行批式处理实验的实验数据图；图2是采用本发明一实施例方法获得的反应产物的扫描电镜照片和该产物的能量色散X-射线光谱图；图3是本发明一实施例方法的处理过程中污水的pH值的变化曲线图；图4为本发明另一实施例提供的一种污水处理与资源回收系统的结构示意
图5a_5d为采用图4实施例提供的污水处理与资源回收系统，在不同条件下得到的除磷和除氨的实验结果曲线图；图6为本发明另一实施例提供的一种污水处理与资源回收系统的结构示意图；图7为采用图6实施例提供的污水处理与资源回收系统得到的除磷的实验结果曲线图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本实施例的污水处理与资源回收方法可以包括:步骤1.1、将足量的白云石石灰或白云石熟石灰加入待处理的污水中；具体地，白云石须在600°C-1500°C煅烧2-12小时，将白云石中50%以上碳酸钙镁转化为氧化钙镁，才能有效地处理污水中的磷酸根和铵。可选地，可以将煅烧后的白云石石灰粉碎成直径小于IOmm的颗粒或粉状，以提高水处理时的反应速度和白云石石灰的利用率以有效地去处污水中的磷酸根和铵。进一步地，为了提高白云石石灰的利用率，可将白云石石灰水解制成白云石熟石灰粉或浆液来处理污水中的磷酸根和铵。当步骤1.1采用白云石石灰或白云石熟石灰浆液时，可先向所述白云石石灰或白云石熟石灰浆液中加入酸液使其PH值为Γ10.5，再将加入了酸液的白云石石灰或白云石熟石灰浆液加入待处理的污水中，以进一步提高白云石石灰的利用率和水处理的反应速度。可选地，酸液可以为盐酸、碳酸、硫酸、废磷酸等。具体地，当米用白z 石石灰时，每升污水加入的白z 石石灰的剂量与每升污水中磷酸根含量的比例闻于0.75 ;当米用白z 石熟石灰时，每升污水中加入的熟石灰的剂量与每升污水中磷酸根含量的比例高于1.0,以获得较高除磷和铵效率。具体地，由于白云石石灰或白云石熟石灰中的镁氧化物或氢氧化物，特别是其中的钙氧化物或氢氧化物可以有效地提高被处理的污水的PH值。因此，要加入足够剂量的白云石石灰或白云石熟石灰以将污水的PH值的提高到8.5以上，从而有效地去除污水中铵。可选地，其它碱性化合物，如氢氧化钠，可作为辅助剂加入被处理的污水中，将污水的PH值调高到8.5以上，以有效地去除水中的磷和铵。碱性化合物的加入点应在白云石石灰或熟石灰的加入点之后，以免影响白云石石灰或熟石灰的利用率以及除磷和铵的效率。步骤1.2、将白云石石灰或白云石熟石灰与所述污水充分混合反应5 240min ；具体地，将适量白云石石灰或白云石熟石灰加入被处理的污水并将污水的pH值调至适当范围内后，要充分混合5 240min，使得白云石石灰或白云石熟石灰与污水中的磷和铵充分反应，生成磷酸铵镁沉淀、磷酸钙沉淀和氨分子。在该步骤中白云石石灰或熟石灰固体颗粒逐渐溶解，水中的磷酸根和铵与 溶出的镁钙离子反应生成新的固体沉淀。由于此时水中的磷酸根和铵还与白云石石灰或熟石灰固体颗粒表面的镁钙反应生成表面沉淀，因此，如果混合不充分或PH值过高，那么大量新生成的表面沉淀将阻止白云石石灰或熟石灰固体颗粒的进一步溶解和反应，从而降低了白云石石灰和熟石灰的利用率，也降低了反应固体产物中磷和铵的含量，即降低产品有效成分含量。所以加入白云石石灰或白云石熟石灰可以用机械搅拌或者利用流化床或循环流动以促使白云石石灰或白云石熟石灰与污水进行充分混合，从而产生高品位，有经济价值磷铵固体产品。步骤1.3、将反应产生的固体产物从被处理的污水中分离出来；可选地，该步骤可以在沉降器中或流化床反应器中完成。在沉降器里的沉降时间为2(Tl20min，以高效率地收集固体产物，并充分降低处理后水中的磷氮含量。流化床反应器上部沉降区的被处理的污水的上升流线性流速低于0.6cm/min,以使固体产物沉降在流化床反应器底部。从沉降器或流化床反应器底部收集的沉淀物，将用离心和过滤法脱水并干燥后，制成磷铵固体产品。步骤1.4、用脱氨塔将被处理的污水中的氨分子脱离到气相中；可选地，白Z 石石灰或熟石灰与污水反应的另一种产物是氨分子。为了闻效率地将水中的铵离子转化成氨分子，需要加入足够的白云石石灰或熟石灰，或附加其它碱化合物将被处理的污水的PH值提高到9以上。可以用脱氨塔将污水中的氨分子脱离到气相中。由于水中的铵离子向氨分子的转化和脱氨速度比磷铵固体产生速度快，白云石石灰或熟石灰溶解，磷酸铵镁和磷酸钙沉淀反应，和脱氨处理可以在同一个反应器内完成。步骤1.5、用装有酸液的氨吸收塔将脱氨塔吹出的气体中的氨气进行吸收。具体地，为了将脱出的氨气转化成铵肥产品，从脱氨塔吹出的含有氨的气体将通过一个氨吸收塔，将氨气吸收到酸液里。酸液可以是碳酸、硫酸或盐酸等酸液，将氨气富集成高浓度的碳酸铵、硫酸铵或氯化铵等铵盐。这些铵盐可以作为化肥和化工的原料。可选地，为了避免废气排放，从氨吸收塔吹出的气体将直接引入脱氨塔用以脱氨。这样气体在脱氨塔与氨吸收塔之间形成一个闭路循环，将氨气不断的转移富集在酸液里，而不向环境排放任何气体。白云石石灰和白云石熟石灰的化学成分分别为氧化镁钙和氢氧化镁钙。当将其加入污水中后，其中的镁与污水中的磷酸根和铵生成非常稳定的磷酸铵镁沉淀，是白云石石灰高效除磷酸根的主要元素。其中的钙也与污水中的磷酸根生成磷酸钙沉淀。白云石是一种普遍存在的矿物。它比已有的污水除磷技术中采用的镁盐和镁氧化物价钱低，比用普通石灰(氧化钙)和其它钙化合物除磷效果好。采用白云石石灰或白云石熟石灰处理污水的同时，还能够提高污水的PH值，将污水中的铵转化成氨气，从而方便氨气的脱出。图1是采用本实施例方法进行的批式处理实验的实验数据图，实验数据显示了当白云石石灰剂量为0.1，0.3，0.5，0.8g/l时，被处理的污水中的磷浓度随混合时间的变化。本实验采用的污水是生活污水处理厂的厌氧消化液。厌氧消化液中磷酸根浓度约为IlOmg - P/1。批式处理实验时，将不同剂量的白云石石灰加入厌氧消化液，在连续混合条件下，定时取样分析被处理的厌氧消化液中的溶解态磷酸根浓度和PH值。如图1所示，实验结果表明处理该污水的最佳石灰剂加入量为0.5g/l。磷浓度在2小时内从原水中的IlOmg/I降低到8mg/l。图2是反应产物的扫描电镜照片和该产物的能量色散X-射线光谱图。将收集的固体产物干燥后，做化学分析的结果证明固体产物含磷量为8%P，或相当于24%磷酸根。化学分析和能量色散X-射线光谱法分析结果证明该固体产物也含有较高的氨氮和少量钾。由于这三个元素是化肥中的主要有效成分，因此该产物可以作为肥料。图3是处理过程中污水的pH值的变化曲线图。如图3所示，污水的pH值随白云石石灰加量的增加而显著地提高。在4小时的混合过程中，污水的pH值也逐渐提高。图4为本发明另 一实施例提供的一种污水处理与资源回收系统40，如图4所示，该系统包括磷沉淀脱氨器41、固液分离器42、氨吸收塔43、酸液箱44、污水管道45，其中，所述污水管道45的一端加入污水以及白云石石灰或白云石熟石灰，使得白云石石灰或白云石熟石灰能够与污水在污水管道45内快速混合反应。另一端与所述磷沉淀脱氨器41的顶部相连，用于将加有白云石石灰或白云石熟石灰的污水输入到所述磷沉淀脱氨器41中以生成磷酸铵镁磷酸钙的沉淀物以及完成铵离子到氨分子转化过程和脱氨过程;所述磷沉淀脱氨器41的底部开有进气口 411和出液口 412，顶部开有出气口 413，所述进气口 411与所述氨吸收塔43顶部的出气口 431相连，用于将从氨吸收塔43流出的不含氨的气体吹入所述磷沉淀脱氨器41中以将水中的氨剥离到气相；所述出液口 412与所述固液分离器42相连；所述出气口 413与所述氨吸收塔43的底部的进气口 432相连，用于将从所述磷沉淀脱氨器41流出的含有氨的气体输送到所述氨吸收塔43中；具体地，磷酸铵镁磷酸钙沉淀生成，铵离子到氨分子转化和脱氨过程在磷沉淀脱氨器41内一步完成。反应后水从磷沉淀脱氨器41的底部流入固液分离器42，将产生的固体产物与液体分开。空气从磷沉淀脱氨器41的底部吹入，将水中的氨剥离到气相。含有氨的气体从磷沉淀脱氨器41的顶部流出，然后从底部流入氨吸收塔41。
进一步地，如果需要时，将碱液加入磷沉淀脱氨器41内以辅助提高水的pH值。磷沉淀脱氨器41内装有填料，以促进白云石石灰或熟石灰与污水混合反应，并增加气液接触面积和接触时间。所述氨吸收塔43的顶部还开有进液口 433，底部还开有出液口 434，用于与所述酸液箱44完成酸液的循环流动，使得氨气富集在酸液里。具体地，脱氨后的气体从氨吸收塔43的顶部流出后，再被吹入磷沉淀脱氨器41，以完成气体的闭路循环使用。酸液从氨吸收塔43的顶部流入，从底部流出，并在氨吸收塔43与酸液箱44之间连续循环流动，将氨气富集在酸液里。图5a_5d为采用本实施例提供的污水处理与资源回收系统40，在不同条件下得到的除磷和除氨的实验结果曲线图。其中 ，图5a和图5b分别是采用本实施例提供的系统40得到的除磷和除氨结果，本实验的白云石石灰用量为0.5g/l，采用氢氧化钠溶液控制被处理的污水(本实验采用厌氧消化液)的pH约为9.5。如图5a和图5b所示，污水中的磷酸根含量从原水中的79mg — P / I降到低与5mg — P / I。与此同时，约75%的氨被从污水中除去(原厌氧消化液中含有约1000毫克/升氨)。图5c和图5d也分别是采用本实施例提供的系统40得到的除磷和除氨结果。如图5a的数据表明当白云石石灰用量为1.2克/升时，污水的pH约为9。处理开始40分钟之内，处理后污水中的磷酸根含量高于IOmg— P / I。水中的磷酸根含量随时间增长而降低。当试验进行到2小时后，出水磷浓度降低到5mg -P / I。当白云石石灰用量为1.7g / I时，污水的pH约为9.5。处理后污水中的磷酸根含量迅速降低到5mg — P / I。图5d的数据表明当白云石石灰用量为1.7克/升时，约70%的氨被从污水中除去。当白云石石灰用量为1.2克/升时，氨去处率为40 — 50% (厌氧消化液中含有约1000毫克/升氨)。处理过程中用于吸收氨气的硫酸溶液的pH值控制在低于4。酸液中硫酸铵的浓度可以富集到高于70%。盐酸和碳酸溶液也可以用来将氨富集成盐酸铵和碳酸铵。这些高浓度的溶液可以直接或干燥成固体产物后作为化肥和化工原料。图6为本发明另一实施例提供的一种污水处理与资源回收系统60，如图6所示，该系统包括污水管道61、反应器62、脱氨塔63、氨吸收塔64以及酸液箱65，其中，所述污水管道61的一端加入污水以及白云石石灰或白云石熟石灰，另一端与所述反应器62相连,用于将加有白云石石灰或白云石熟石灰的污水输入到所述反应器62中以生成磷酸铵镁磷酸钙的沉淀物；所述反应器62的上部和底部分别开有出液口，其中，位于上部的出液口 621与所述脱氨塔63顶部的进液口 631相连，用于将污水上清液输入到所述脱氨塔63中；位于底部的出液口 622用于流出沉淀物；所述脱氨塔63的顶部还开有出气口 632，底部开有进气口 633和出液口 634，所述出气口 632与所述氨吸收塔64底部的进气口 641相连，用于将含氨气体输入到氨吸收塔64中；所述进气口 633与所述氨吸收塔64顶部的出气口 642相连，用于将氨吸收塔64输出的除氨气体吹入所述脱氨塔65中；所述出液口 634用于排放处理后的水；所述氨吸收塔64的顶端还开有进液口 643，底部还开有出液口 644，用于与所述酸液箱65完成酸液的循环流动，使得氨气富集在酸液里。可选地，所述反应器62可以是沉淀反应器或是流化床反应器。当采用沉淀反应器时，污水管道61与沉淀反应器的中上部相连，并且，当需要通过加碱液来调节污水的pH值时，辅助碱液由沉淀反应器的上部加入。当采用流化床反应器时，污水管道61与流化床反应器的底部相连，并且，当需要加入碱液来调节污水的PH值时，辅助碱液由流化床反应器的中下部加入。
具体地，处理时将白云石石灰或白云石熟石灰加入污水管道61内与污水快速混合反应后，污水进入反应器62中充分反应IOmirTlSOmin后生成磷酸铵镁磷酸钙沉淀。固体产物沉降后，从反应器62底部的出液口 622流出，并被收集。如果需要时，将碱液加入反应器62辅助提高水的pH值。该反应器62顶上用盖封住，以防止氨气从污水散发到空气里。污水上清液从反应器的顶部的出液口 621进入内装有填料的脱氨塔63。氨吸收塔64的处理流程与上一实施例中的氨吸收塔43相同。图7为采用本实施例提供的污水处理与资源回收系统60得到的除磷的实验结果曲线图。其中反应器采用了流化床反应器，流化床反应器内径为5厘米，高45厘米，底部成锥状。流化床反应器处理过程中，含有不同白云石石灰剂量的厌氧消化液从反应器底部以7ml / min的流速连续输入。液体在反应器内的反应时间是两小时。图7的数据表明当处理时间为两小时，出水磷浓度约为20 - 30mg/l。用lg/Ι的白云石石灰处理时，出水磷浓度比用0.5g/l和0.7g/l的白云石石灰处理时低。随处理时间增长，低加药量处理出水磷浓度逐渐降低，并与lg/Ι的白云石石灰处理水磷浓度接近。本发明利用白云石石灰或白云石熟石灰为沉淀剂和pH调节剂，同时除去污水中的磷和铵氮，将污水中的磷富集在反应固体产物里，将污水中的铵氮富集在液体中，经济有效地实现了对污水的处理和资源的回收。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种污水处理与资源回收的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: 步骤1.1、将足量的白云石石灰或白云石熟石灰加入待处理的污水中； 步骤1.2、将白云石石灰或白云石熟石灰与所述污水充分混合反应5 240min ； 步骤1.3、将反应产生的固体产物从被处理的污水中分离出来； 步骤1.4、用脱氨塔将被处理的污水中的氨分子脱离到气相中； 步骤1.5、用装有酸液的氨吸收塔将脱氨塔吹出的气体中的氨气进行吸收。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1.1中的白云石石灰是直径小于IOmm的白云石石灰颗粒或白云石石灰粉末。
3.根据权利要求1或2所述的 方法，其特征在于:当所述步骤1.1采用白云石石灰时，每升污水加入的白云石石灰的剂量与每升污水中磷酸根含量的比例高于0.75，并使得被处理的污水的pH值大于8.5 ;当所述步骤1.1采用白云石熟石灰时，每升污水加入的白云石熟石灰的剂量与每升污水中磷酸根含量的比例高于1.0，并使得被处理的污水的pH值大于8.5。
4.根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述步骤1.1中的白云石熟石灰可以是白云石熟石灰粉或白云石熟石灰浆液；当所述步骤1.1采用的是白云石石灰或白云石熟石灰浆液时，可先向所述白云石石灰或白云石熟石灰浆液中加入酸液使其PH值为Γ10.5，再将加入了酸液的白云石石灰或白云石熟石灰浆液加入待处理的污水中。
5.根据权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述步骤1.1还包括:在加入白云石石灰或白云石熟石灰之后，将碱性化合物作为辅助剂加入被处理的污水中使得被处理的污水的pH值高于8.5。
6.根据权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，所述步骤1.3可以在沉降器中或流化床反应器中完成，其中，当在沉降器中完成时，沉降时间为2(Tl20min;当在流化床反应器中完成时，被处理的污水在流化床反应器上部沉降区的上升流线性流速低于0.6cm /mirio
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，用离心和过滤法对从所述沉降器或所述流化床反应器底部收集的沉淀物进行脱水并干燥后，制成磷铵固体产品。
8.根据权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，从所述氨吸收塔吹出的气体被直接引入所述脱氨塔用以脱氨。
9.一种污水处理与资源回收的系统，其特征在于，所述系统包括磷沉淀脱氨器、固液分离器、氨吸收塔、酸液箱、污水管道，其中， 所述污水管道的一端用于加入污水以及白云石石灰或白云石熟石灰，另一端与所述磷沉淀脱氨器的顶部相连，用于将加有白云石石灰或白云石熟石灰的污水输入到所述磷沉淀脱氨器中以生成磷酸铵镁及磷酸钙的沉淀物以及完成铵离子到氨分子的转化过程和脱氨过程； 所述磷沉淀脱氨器的底部开有进气口和出液口，顶部开有出气口，所述进气口与所述氨吸收塔顶部的出气口相连，用于将从氨吸收塔流出的不含氨的气体吹入所述磷沉淀脱氨器中以将水中的氨剥离到气相；所述出液口与所述固液分离器相连；所述出气口与所述氨吸收塔的底部的进气口相连，用于将从所述磷沉淀脱氨器流出的含有氨的气体输送到所述氨吸收塔中；所述氨吸收塔的顶部还开有进液口，底部还开有出液口，用于与所述酸液箱完成酸液的循环流动，使得氨气富集在酸液里。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述磷沉淀脱氨器的顶部还开有进液孔，所述进液孔用于在需要的时候加入碱液。
11.根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于，所述磷沉淀脱氨器内装有填料，以促进白云石石灰或熟石灰与污水的混合反应，并增加气液接触面积和接触时间。
12.根据权利要求9-11之一所述的系统，其特征在于，所述氨吸收塔内装有填料。
13.—种污水处理与资源回收的系统，其特征在于，所述系统包括污水管道、反应器、脱氨塔、氨吸收塔以及酸液箱，其中， 所述污水管道的一端用于加入污水以及白云石石灰或白云石熟石灰，另一端与所述反应器相连，用于将加有白云石石灰或白云石熟石灰的污水输入到所述反应器中以生成磷酸铵镁及磷酸钙的沉淀物； 所述反应器的上部和底部分别开有出液口，其中，位于上部的出液口与所述脱氨塔顶部的进液口相连，用于将污水上清液输入到所述脱氨塔中；位于底部的出液口用于流出沉淀物； 所述脱氨塔的顶部还开有出气口，底部开有进气口和出液口，所述出气口与所述氨吸收塔底部的进气口相连，用于将含氨气体输入到氨吸收塔中；所述进气口与所述氨吸收塔顶部的出气口相连，用于将氨吸收塔输出的除氨气体吹入所述脱氨塔中；所述出液口用于排放处理后的水； 所述氨吸收塔的顶端还开有进液口，底部还开有出液口，用于与所述酸液箱完成酸液的循环流动，使得氨气富集在酸液里。
14.根据 权利要求13所述的系统，其特征在于，所述反应器的顶部还开有进液孔，所述进液孔用于在需要的时候加入碱液。
15.根据权利要求13或14所述的系统，其特征在于，所述反应器是沉淀反应器或是流化床反应器。
全文摘要
本发明提供一种污水处理与资源回收的方法和系统，用以实现除去污水中的磷和氮化合物，并将其富集成可利用的磷氮产物。本发明的方法包括步骤1.1、将足量的白云石石灰或白云石熟石灰加入待处理的污水中；步骤1.2、将白云石石灰或白云石熟石灰与被处理的污水充分混合5~240min；步骤1.3、将反应产生的固体产物从被处理的水中分离出来；步骤1.4、用脱氨塔将被处理的水中的氨分子脱离到气相中；步骤1.5、用装有酸液的氨吸收塔将脱氨塔吹出的气体中的氨气进行吸收。本发明利用白云石石灰或白云石熟石灰为沉淀剂和pH调节剂，同时除去污水中的磷和铵氮，将污水中的磷富集在反应固体产物里，将污水中的铵氮富集在液体中，经济有效地实现了对污水的处理和资源的回收。
文档编号C02F9/04GK103145262SQ20131001001
公开日2013年6月12日 申请日期2013年1月11日 优先权日2013年1月11日
发明者孟晓光, 宋永会 申请人:中国环境科学研究院, 孟晓光