[发明专利]一种消化污泥联合热水解的沼液高效脱氨工艺

说明书

本发明公开了一种消化污泥联合热水解的沼液高效脱氨工艺，脱水污泥经过浆化和厌氧消化后得到沼气和消化污泥，消化污泥热水解和沼液脱氨结合，在实现不加药高干脱水的同时，利用热水解释压蒸汽实现沼液脱氨，减少系统能量消耗，同时利用沼液高碱度特性实现不加碱两段脱氨，并充分利用沼气中CO₂进行碳酸氢铵回收，从而实现消化污泥中氨氮高效去除和全量回收。

技术领域

本发明属于污水污泥处理技术领域，具体涉及一种消化污泥联合热水解的沼液高效脱氨工艺。

背景技术

随着我国居民生活水平的提高，高蛋白饮食结构(我国大豆进口量占全球大量产量的60％)已经成为我国城镇化发展过程主要特征，而高蛋白消耗必然导致城市污水污泥和生活垃圾填埋场渗滤液高氨氮富集。与此同时，农村农业需要使用大量工业氮肥，由此导致了城市与农村发展过程氮循环不协调、不畅通的问题，而污水污泥以及渗滤液中氮资源高效回收是解决我国城市高氨氮问题的重要发展方向。

据统计，我国污泥产量已经达到4300万吨/年(以含水率80％计)，厌氧消化由于能够实现污泥的稳定化与减量化，同时实现生物质能(沼气)回收，是世界上污泥处理处置的主流技术。污泥聚集了污水中60％COD和40％N，厌氧消化过程中碳被转化为甲烷回收利用，而氮则以氨氮形式存在于沼液中，如果沼液氨氮没有得到有效去除或回收，则污水处理减排目标将大打折扣。另外，沼液主要来源于消化污泥脱水过程，而传统厌氧消化污泥脱水需要添加大量脱水药剂。热水解技术最早被开发用来实现污泥高干脱水，最近也有将热水解用于消化污泥，实现不加药高干脱水，同时提高厌氧消化性能。从污泥厌氧消化全链条的角度考虑，如果能将热水解与沼液脱氨结合起来，将有效减少系统能耗和物耗。

目前，沼液氨氮去除方法主要有空气吹脱、化学沉淀、膜脱氨、厌氧氨氧化、汽提脱氨等。其中，空气吹脱存在吹脱效率低、且需要消耗大量碱或石灰调节pH、容易造成空气污染等缺点，而被环保部禁止。化学沉淀通常采用添加碱和镁盐的形式生成鸟粪石沉淀，但是对氨氮去除有限，且添加药剂成本较高。膜脱氨技术也存在需要加碱、且使用硫酸等危险化学品的缺点。厌氧氨氧化虽然能够有效实现沼液氨氮去除，但其对操作要求和水质要求较高，很难实现长期稳定运行，且无法实现氨氮回收。汽提脱氨需要消耗大量蒸汽，如果采用沼气锅炉新鲜蒸汽，运行成本也较高。

针对沼液脱氨的问题，专利文献201310642769.9公开了一种沼液脱氨及氨回收的方法，主要通过加石灰调pH和真空的方法去除沼液中氨氮，但是没有外源加热，存在化学药剂消耗量大、去除效率低的缺点。专利文献201510452491.8公开了一种高浓度氨氮废水氨吹脱及资源化处理系统及处理方法，通过调碱高温吹脱的方法去除氨氮，同样存在需要加碱的问题，且工艺系统复杂。专利文献201720402927.7公开了一种沼液废水及沼气尾气综合处理装置，该专利利用沼液碱度特性，实现在不添加碱液负压脱氨，同时利用沼气热电机组废气中CO₂生成碳酸氢铵，该过程利用脱氨待蒸汽通入解析塔加热沼液，实现蒸汽有效利用，但是可能会影响解析段CO₂脱除效果，另外脱除氨和CO₂完全混合也可能会影响后续吸氨碳化效果。专利文献201610892778.7公开了一种沼液脱碳联合脱氨系统，实现无外源加碱两段脱氨，同时采用负压蒸氨，降低蒸汽能耗，但该系统脱碳过程利用空气吹脱脱除CO₂，可能会造成部分氨气损失，增加尾气吸收负荷，另外该系统只形成氨水，没有考虑形成更高附加值的产品。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种消化污泥联合热水解的沼液高效脱氨工艺，将消化污泥热水解和沼液脱氨结合起来，在实现不加药高干脱水的同时，利用热水解释压蒸汽实现沼液脱氨，减少系统能量消耗，同时利用沼液高碱度特性实现不加碱两段脱氨，并充分利用沼气中CO₂实现碳酸氢铵回收。