[发明专利]一种基于超临界技术的城市污泥中氮磷回收系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于超临界技术的城市污泥中氮磷回收系统及方法，包括预处理系统、超临界氧化系统、氨回收系统、磷回收系统、生物处理系统。该系统充分利用了超临界氧化技术将污泥中磷、氮的最大限度的从污泥中以氨氮、磷酸盐的形式释放在液相中的特性；液相中的氨氮通过氨回收单元进行回收，废水中的磷酸盐在磷回收系统以磷酸盐沉淀的形式来实现磷回收。充分利用了污泥经超临界氧化系统后出水pH同氨回收系统、磷回收系统的匹配，利用了超临界氧化系统产热同氨回收系统、生物处理系统的匹配，减少了该系统总的碱用量、热量需求；该系统在实现废水无害化达标排放的同时，实现了污泥的氮，磷的最大化回收，具有良好的环境效益和经济效益。

技术领域

本发明属于化工及环保技术领域，涉及一种基于超临界技术的城市污泥中氮磷回收系统及方法。

背景技术

城市污泥是城镇污水处理过程中的副产物。随着人口增长，城镇化水平提高，污水处理厂不断扩建，每处理1万吨污水平均产生5.6吨80％含水率的湿污泥。至2016年我国污泥产量已突破4000万吨。随着目前富营养化现象的加剧及城市污水排放标准的提高，各种强化磷回收工艺就大量的被提出和应用，致使废水中的磷被固定至污泥中，这也就导致富磷污泥的日益增多，而城市污水厂的富磷污泥含磷量约为4％，甚至有的高达9％以上。采取一定的经济技术手段促使污泥中磷的最大限度的释放至液相，然后加以回收利用，这既为污泥处置和资源化开辟新途径，减少水体富营养化现象的发生，保护水环境，同时对促进磷资源的可持续利用具有非常重要的意义。

由于磷元素具有单行流动的特点，因此在污水处理的过程中，大部分的磷只能以必要元素的形式储存在生物体中，最终以剩余污泥(城市污水厂的富磷污泥含磷量约为4％，甚至有的高达9％以上)的形式进行排放，因此，实现含磷污泥中磷的回收是缓解水体污染及磷资源短缺的重要方法。

磷作为一种不可再生资源，是自然界各种生物生命活动必不可缺少的元素，对能量的传递和储存、蛋白质等含磷基质的合成也起着关键性的作用。目前全球磷矿石大约只能使用100年左右，而磷的需求量随着人类工农业的发展日趋增大，同时磷是以典型的沉积性循环方式在生态系统中进行循环，最终部分已磷酸盐的形式沉淀于水体中，形成底泥，磷的这种单向迁移方式将更加加剧的供需矛盾，其必将成为未来各种生命活动的限制因素。

目前，对于城市污泥的处置方法主要包括填埋法、焚烧法、土地利用法、厌氧消化法、好氧堆肥法、湿式氧化法等。填埋法存在占用土地面积大、地下水被污染的风险。焚烧法存在高能耗、高处理成本，存在严重的二次烟气污染。土地利用法生物安全性存在问题，易引发污泥中有毒有害物质随生物链传递的生化安全隐患。污泥的厌氧消化法、好氧堆肥法均存在工艺系统复杂，占地面积大、副产大量有机污泥仍需填埋。湿式氧化法处理不彻底(去除率70～90％)，反应时间慢，同时引入催化剂，造成水体二次污染。

超临界水氧化技术是基于水在超临界状态(Tc＝374℃、Pc＝22.1MPa)下所具有的特殊性质，使有机物和氧化剂完全溶于超临界水中，并迅速发生均相氧化反应，迅速、彻底将有机物氧化的过程，同时将有机氮、有机磷转换为氨氮、磷酸盐的形式。在实现污泥无害化的同时，将污泥中的有机氮、有机磷充分释放于上清液中，为氮、磷的资源化利用创造了前提条件。

因此，针对城市污泥超临界氧化出水存在pH为10-11，高氨氮、高磷酸盐、低有机污染的特点，一种以超临界技术为核心的城市污泥中氮磷回收系统及方法的开发非常有必要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于超临界技术的城市污泥中氮磷回收系统及方法，该方法既为污泥处置和资源化开辟新途径，减少水体富营养化现象的发生，保护水环境，同时对促进磷资源和氮资源的可持续利用具有非常重要的意义。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：