一种氮资源热提取回收方法与流程

本发明涉及垃圾渗滤液、餐厨污泥厌氧发酵沼液处理技术领域，特别涉及一种氮资源热提取回收方法。

背景技术：

我国的生活垃圾填埋处理处置始于上世界八九十年代，由最初的简易填埋发展为规范化填埋。目前，我国约60%的生活垃圾为卫生填埋处置，填埋不可避免会产生渗滤液二次污染问题。氨氮是垃圾填埋场渗滤液中的长期污染物，并且随着填埋时间的增加，氨氮浓度逐渐升高，填埋时间超过10年的老龄渗滤液氨氮浓度可高达3000mg/l以上。随着填埋场使用时间的增加以及近10年来垃圾焚烧发电的发展，垃圾填埋场渗滤液老龄化成为问题焦点。老龄渗滤液具有低、高-n、tn特点，b/c一般低于0.3，c/n比值≤3甚至更低；焚烧厂新鲜渗滤液经厌氧发酵后的沼液以及餐厨垃圾厌氧发酵沼液具有与填埋场老龄渗滤液相似的水质特性。

垃圾渗滤液、餐厨污泥厌氧发酵沼液一般都需要进行处理达到相关标准后方可排入城市下水道或者水体。《生活垃圾填埋场污染物排放标准》（gb16889-2008）表2标准对垃圾渗滤液氮污染物的排放要求为-n≤25mg/l、tn≤40mg/l；《污水排入城市下水道水质标准》（gb）要求-n≤45mg/l、tn≤60mg/l。高浓度的氨氮、低c/n比值给渗滤液及餐厨污泥厌氧发酵沼液的达标处理带来了很大的难题，采用膜生物反应器处理c/n比值失调的垃圾填埋场老龄渗滤液或餐厨污泥厌氧发酵沼液，其投加碳源的成本往往占到运行成本的50%以上，而且系统抗水量水质冲击负荷能力差，出水水质不稳定。因此迫切需要开发一种新型工艺系统用于垃圾渗滤液或餐厨污泥厌氧发酵沼液的预处理，一方面削减后续生物处理系统的氮负荷，同时实现氮资源化利用。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对垃圾渗滤液、餐厨污泥厌氧发酵沼液中的-n浓度高、cod低、c/n比值失调的特点及其处理需求，提供了一套完整的氮资源热提取回收方法，实现渗滤液及餐厨污泥厌氧发酵沼液中的氮素的资源化利用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种氮资源热提取回收方法，其特征在于所述方法依次包括如下步骤：

（1）对垃圾渗滤液、餐厨污泥厌氧发酵沼液进行预处理，形成进入后续单元的含氨废水，所述含氨废水的cod≤10000mg/l、ss≤1000mg/l；

（2）对预处理后的含氨废水进行预热，使其温度升高至55~65℃；

（3）将预热后的含氨废水泵送至解析反应塔，并向解析反应塔通入从脱氨塔回流的含氨蒸汽，含氨废水的温度在解析反应塔内进一步升高至80~90℃，含氨废水中的碳酸氢根离子被解析为离子和，离子和含氨废水中的钙镁离子反应生成碳酸钙、碳酸镁沉淀物析出，随氨蒸汽一并汇集在解析反应塔顶部，经升温、解析后的原液游离氨氮占比大幅度提高，在与回流含氨蒸汽接触反应过程中，原液中的部分游离氨向气相扩散，形成高浓度的含氨蒸汽汇集在解析反应塔顶部；

（4）将解析反应塔出水泵送至脱氨塔，向脱氨塔通入饱和蒸汽，并通过负压装置控制脱氨塔为负压状态，实现汽提脱氨，液相中的氨氮进入汽相，含氨蒸汽汇集于脱氨塔顶部；

（5）脱氨塔形成的含氨蒸汽回流至解析反应塔，与进入解析反应塔的含氨废水进行热交换后，将解析反应塔顶部的含氨蒸汽引入冷凝器，冷凝水回流至脱氨塔或氨回收塔，氨气引入氨回收塔；

（6）向氨回收塔通入自来水和，使与氨气在液相中发生反应生成碳酸氢铵并逐渐达到饱和，同时通过设置旁路冷却系统降低氨回收塔内溶液的温度，从而形成碳酸氢铵结晶混合液；

（7）排出氨回收塔的碳酸氢铵结晶混合液至晶浆罐，对晶浆罐内的混合液进行冷却使碳酸氢铵进一步析出，晶浆罐混合液重力流至离心脱水机进行固液分离，脱水得到的碳酸氢铵固体输出，脱水滤液返回氨回收塔。

进一步地，步骤（1）中，垃圾填埋场新鲜渗滤液或垃圾焚烧厂渗滤液采用厌氧+沉淀或过滤预处理或厌氧mbr预处理，垃圾填埋场中老龄渗滤液采用沉淀或过滤预处理；餐厨污泥厌氧发酵沼液采用离心或板框脱水，脱水滤液采用汽浮预处理。

进一步地，解析反应塔上部设填料区，下部设集水区及污泥斗，步骤（3）中，经过预热后的含氨废水进入解析反应塔的上部，来自脱氨塔的含氨蒸汽从解析反应塔下部进入，含氨废水流经塔板过程中与回流的含氨蒸汽充分接触并进行热交换。

进一步地，步骤（2）中，脱氨塔底部的高温废水由水泵送至预热器，用于对预处理后的含氨废水进行预热。

进一步地，氨回收塔顶部设出气口，氨回收塔顶部的余留气体引入尾气回收塔，在尾气回收塔中采用自来水淋洗，淋洗液回流至氨回收塔，淋洗后的尾气通过引风机引入尾气净化塔，在尾气净化塔中经酸洗后引至污水处理系统的生物反应池好氧区液下1~3m。

进一步地，通过负压装置使氨回收塔、冷凝器、解析反应塔、脱氨塔为负压状态，脱氨塔的汽提反应在负压状态（50000pa~70000pa）下进行。

本发明通过碳酸氢根离子的热解析、游离氨的负压汽提、汽相氨气的吸收、碳酸氢铵溶液的结晶及固液分离等方法，把垃圾渗滤液及餐厨污泥厌氧发酵沼液中的氨氮回收为碳酸氢铵产品，作为优质肥料外售，同时降低后续污水处理系统的氮负荷，降低工程投资；节省外加碳源量，节约运行成本；缓解mbr污水处理系统的膜结垢现象，提高污水处理系统运行的稳定性，降低维护成本。

本发明通过热提取技术和物理化学法将垃圾渗滤液、餐厨污泥厌氧发酵沼液中的氮转化为生态氨肥，既实现了氮素的资源化利用，又降低了污水处理工程投资和运行成本，工程经济效益和社会效益十分显著。该方法同样适用于煤化工等其他类型高氨氮废水中的氮资源回收。与现有的空气吹脱、化学沉淀、氧化等脱氨技术相比，本发明的有益效果具体如下：

1、本发明所提供的垃圾渗滤液及餐厨污泥厌氧发酵沼液中的氮资源热提取回收方法将垃圾渗滤液及餐厨污泥厌氧发酵沼液中的氮转化为高纯度的碳酸氢铵（nh4hco3）产品，实现氮素的资源化利用；

2、本发明所提供的垃圾渗滤液及餐厨污泥厌氧发酵沼液中的氮资源热提取回收方法可大幅度削减污水生物处理系统的氮负荷，降低污水处理系统的工程投资；可提高渗滤液（厌氧发酵沼液）的c/n比值，为后续生物脱氮处理创造良好的水质条件，降低生物脱氮的外加碳源量，节约运行成本；

3、本发明所提供的垃圾渗滤液及餐厨污泥厌氧发酵沼液中的氮资源热提取回收方法可以将渗滤液（沼液）原水中的ca²⁺、mg²⁺，以caco3、mgco3形态去除，经汽提脱氨预处理后的渗滤液（沼液），具有钙镁离子浓度低、tn浓度低、cod与tn比值协调等特征，有利于mbr生物反应池及超滤膜组件的运行，可缓解膜结垢现象，减少膜清洗频次，延长膜的使用寿命，从而降低运行及维护成本。

附图说明

图1为本发明实施例的汽提脱氨处理垃圾填埋场老龄渗滤液系统简图。

具体实施方式

下方结合具体实施例对本发明做进一步的描述。

实施例

请参见图1，图1示出了汽提脱氨处理垃圾填埋场老龄垃圾渗滤液工艺流程，其中：

预处理单元，垃圾填埋场新鲜渗滤液或垃圾焚烧厂渗滤液采用厌氧+沉淀（或过滤）预处理或厌氧mbr预处理，垃圾填埋场中老龄渗滤液采用沉淀或过滤预处理；餐厨污泥厌氧发酵沼液采用离心或板框脱水，脱水滤液采用汽浮预处理，目的是控制进入后续单元的cod≤10000mg/l、ss≤1000mg/l。经所述预处理单元处理后的渗滤液或沼液储存在平衡水罐1中，由污水泵提升至解析单元。

解析单元，其连接于所述的预处理单元，所述解析单元包括预热器2、解析反应塔3、浓渣沉淀罐、水泵等；对预处理后的渗滤液或沼液进行预热，使其温度升高至55~65℃；含氨废水经预热后进解析反应塔3；解析反应塔3上部设填料区，下部设集水区及污泥斗，进入解析反应塔的预热废水与回流的含氨蒸汽在填料区进行换热反应，使废水温度进一步升高至80~90℃；废水带入的污泥及解析反应过程中产生的污泥通过泵定期排至浓渣沉淀罐；所述解析反应塔的出水由泵提升至脱氨单元。

脱氨单元，其连接于所述的解析单元，所述脱氨单元包括脱氨塔4、水泵；脱氨塔上部设填料区，下部设集水区；向脱氨塔通入饱和蒸汽，并通过负压装置控制脱氨塔为负压状态；进入脱氨塔的含氨废水与外加蒸汽在填料区进行汽提脱氨反应，顶部的含氨蒸汽回流至所述解析单元的解析反应塔；底部的废水由泵送至所述解析单元的预热器2；

氨吸收单元，其连接于所述解析单元的解析反应塔3，所述氨吸收单元包括冷凝器5、气液分离器6、回流泵、氨回收塔7、循环水泵、冷却器8、抽氨混合装置9、出料泵、尾气回收及处理装置（尾气回收塔10、尾气净化塔11、引风机等）；向氨回收塔7注入自来水，所述解析单元解析反应塔3顶部的含氨蒸汽经冷凝器5冷凝后含氨气体由抽氨混合装置9引至氨回收塔7，冷凝液回流至所述脱氨单元的脱氨塔4，其中抽氨混合装置采用文丘里管原理，抽氨混合装置内设有喉管，氨回收塔内的混合液通过水泵进行循环，在循环管路上设冷却器、喉管，喉管同时与冷凝器的出气端连通，混合液进入喉管内形成负压，利用文丘里效应将冷凝器的出气端输出的含氨气体引入氨回收塔7；向氨回收塔7通入，循环水泵从氨回收塔7底部吸水，经冷却后返回氨回收塔7；氨气和在氨回收塔7的液相进行反应生成碳酸氢铵；氨回收塔顶部的不凝气体进入尾气回收塔10，采用自来水淋洗，淋洗液回流至氨回收塔7；之后尾气进入净化塔11，经酸洗后引至污水处理系统的生物反应池好氧区液下1~3m；所述氨回收塔7的生成的过渡饱和碳酸氢铵溶液泵送至结晶脱水单元；

结晶脱水单元，其连接于所述氨吸收单元；所述结晶脱水单元包括晶浆罐12、离心脱水机13、母液池14、输送机15、打包机16、母液泵等；晶浆罐12内设搅拌器，碳酸氢铵晶体长大并达到一定浓度后，重力流至离心脱水机13，脱水滤液储存在母液池14，由母液泵送至所述氨回收塔7，经脱水后的碳酸氢铵固体由输送机15输送至打包机16。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。