[发明专利]一种用于回收污水中碳、氮、磷和水的系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于回收污水中碳、氮、磷和水的系统及方法，系统包括有集水池、沉砂池、第一反应器、第二反应器、原料液储存器、汲取液储存器、渗透膜组件和沉淀池，其中集水池与污水管网相连通，集水池通过管路与沉砂池相连接，沉砂池通过管路还与第一反应器相连接，第一反应器分别通过管路与原料液储存器和第二反应器相连接，第二反应器通过管路还与沉淀池相连接，其方法为：步骤1、污水通过提升泵进入沉砂池；步骤2、厌氧消化产出甲烷；步骤3、氮、磷资源不断被浓缩后进入沉淀池；步骤4、实现碳资源的回收；步骤5、将上清液回流至原料液储存器内重新进行处理。有益效果：实现了水、碳、氮、磷资源的完全回收；具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种回收碳、氮、磷和水的系统及方法，特别涉及一种用于回收污水中碳、氮、磷和水的系统及方法。

背景技术

目前，水是污水处理厂产出的重要资源，也是最多的资源，经适当处理后可用于各种回用目的。目前，通常情况下采用消毒工艺来确保出水水质的生物学安全性，在常用的氯消毒基础上，紫外线消毒以其高效性、安全性、经济等优势在实际得到广泛应用。近年来，城镇污水中除传统有机物、氮磷等污染物质外，还出现了新型微量有机污染物，如内分泌干扰物(EDCs)、药品和个人护理品(PPCPs)等，这些物质由于具有潜在的风险，在再生水处理过程中也应考虑对这些物质的去除。而膜技术由于高效性、稳定性、安全性等特点在水再生回用中备受青睐。

每立方米城镇污水中约含COD为0.5kg，每年随城镇污水排放流失的碳资源达2000万t，据估算约是处理污水所耗能量的9.3倍；按去除每千克COD产生0.35m³甲烷、甲烷回收率80％计算，可产生甲烷60亿m³，厌氧消化后的有机质残留量按20％计算，可生产有机肥料400万t。可见，从污水中回收碳资源具有非常大的潜能。最为常见的也是应用最为广泛的碳物质回收技术是厌氧消化技术。目前，将初沉池和二沉池的剩余污泥进行厌氧消化，将污泥中的有机物物质转化为甲烷，并通过沼气发电机进一步转化为电能，以补充污水处理厂的用电量。但是，污泥在消化过程中残余有非生物质成分，仅有约一半的污泥可以被转化，因此，污泥中的有机物大约只有20％被转化为能源再利用。

磷属于一种不可再生的且不可替代的战略性资源，具有耗竭性。典型城镇污水中的无机氮主要以氨氮(游离氨NH₃与离子态铵盐NH₄⁺)形式存在，无机磷主要以磷酸盐形式(PO₄^3-，HPO₄^2-，H₂PO₄^-)存在。氨氮的回收方法主要有化学沉淀(鸟粪石)法、吸附法、离子交换法和膜分离(反渗透、电渗析等)法。化学沉淀法需额外投加磷和镁；吸附或离子交换法投资少能耗低，但需频繁再生；反渗透、电渗析等运行能耗均较高。磷资源的回收技术有多种，主要以化学沉淀法、强化生物除磷法、吸附法为主。强化生物除磷法，需要二次处理；吸附法具有工艺简单，运行可靠等优点，若要回收吸附剂中的磷资源则需要额外进行解吸。

发明内容

本发明的主要目的是为了能够实现高效回收城镇污水中水、碳、氮和磷等资源而提供的一种用于回收污水中碳、氮、磷和水的系统及方法。

本发明提供的用于回收污水中碳、氮、磷和水的系统包括有集水池、沉砂池、第一反应器、第二反应器、原料液储存器、汲取液储存器、渗透膜组件和沉淀池，其中集水池与污水管网相连通，集水池通过管路与沉砂池相连接，沉砂池通过管路还与第一反应器相连接，第一反应器分别通过管路与原料液储存器和第二反应器相连接，第二反应器通过管路还与沉淀池相连接，原料液储存器通过管路也与沉淀池相连接，原料液储存器和汲取液储存器通过两条管路相连接，渗透膜组件装配在原料液储存器和汲取液储存器的两条连接管路上。