一种基于水热固液产物逆向循环技术的污泥资源化利用方法技术

本发明专利技术提供了一种基于水热固液产物逆向循环技术的污泥资源化利用方法。所述水热固液产物逆向循环技术为水热液相正向循环与水热固相反向循环耦合技术；包括如下步骤：所述水热固液产物逆向循环技术包括如下步骤：将水热介质与污泥进行N级水热处理，得到N级水热固相和N级水热液相，N级水热固相逆向循环进行1级水热处理得1级水热固相产物和1级水热液相产物；本发明专利技术水热固液产物逆向循环技术提升最终水热液相氮磷含量和污泥炭化率，实现水热液相氮磷累积、有机污染去除与能量回收协同管理。有机污染去除与能量回收协同管理。有机污染去除与能量回收协同管理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水热固液产物逆向循环技术的污泥资源化利用方法


[0001]本专利技术属于污泥处理
，具体涉及一种基于水热固液产物逆向循环技术的污泥资源化利用方法。

技术介绍

[0002]市政污水热处理对维系城市水生态系统可持续健康发展、保障“幸福河湖”高质量建设成效、提升城镇居民对美好宜居环境的幸福感等方面均发挥着重要作用。目前，我国80％以上的城镇污水热处理厂均采用活性污泥处理技术，在污废水处理过程中伴随着污泥的产生、处理和处置问题。
[0003]剩余活性污泥中有机质、氮、磷含量分别高达60％、10％、5％以上，蕴藏丰富资源。传统污泥处置主要包括浓缩、调理、干化、焚烧以及填埋等方式，仅实现了污泥的脱水减量和污染物无害化的物理隔离或转移，并不能达到污染物消减和绿色资源化利用需求。因此污泥资源化利用技术开发受到青睐，但是现有的厌氧发酵、高温热解等资源化利用技术，重点关注了污泥有机物蕴藏的能量回收，而对污泥中丰富氮磷等营养元素的回收不足。
[0004]为解决活性污泥资源化利用中氮磷回收不足问题，中国专利(CN102633416A)提出了一种基于厌氧发酵技术以释放污泥中氮磷元素，进一步向发酵液中通过投加镁盐及正磷酸盐，调节发酵液中的氨氮、磷、镁比例为1:1:1促进鸟粪石形成，实现氮磷回收；中国专利(CN112125483A)提出了一种酸化水解促使厌氧污泥氮磷元素释放方法，在酸溶产物滤液中加阳离子交换树脂去除金属杂质后，添加镁盐并调节pH，以形成鸟粪石沉淀实现氮磷回收。目前鸟粪石常被用于农业，这种回收模式限制了氮磷工业应用，同时由于高氮、低磷的氮磷比例失衡情况，需额外投加大量的镁盐、磷酸盐、酸、碱等原材料，特别是镁盐和磷酸盐，增加了运行成本和工艺复杂度，经济效益有限。为提升污泥中回收氮磷的工业应用可行性，中国专利(CN108423953B)公开了一种基于超临界技术的城市污泥氮磷回收系统及方法，该技术利用水超临界状态(Tc＝374℃、Pc＝22.1MPa)的特殊性质，促进磷、氮的释放，进一步分别利用氨、磷回收系统对释放到液相中氮磷进行回收，得到氨水和鸟粪石产品提升氮磷的应用场景，但该技术维持超临界状态需要高温高压，工艺技术成本和能源消耗高，与“双碳”目标契合度低。
[0005]综上所述，亟需研发一种新的技术方案，解决现有技术反应条件苛刻、工艺复杂、高能耗、高物耗、高成本的问题，以满足市政污泥减量化、资源化处置需求，同时推进实现污泥处理的零排放目标。水热技术是在一定温度及自生压力条件下，通过热传导及水汽化压力促使污泥中有机物水解，将污泥转化为固液气三相产物，与高温热解相比，水热是一种简单、高效且节约成本的污泥减量资源利用技术，具有反应过程简单快速、反应条件温和等特点。因此，基于水热技术开发反应条件温和的污泥减量及其元素资源提取技术是必要的。污泥水热处理中实现固相产率低、水热炭热值高、氮磷释放率高是减量化资源化的关键，水热温度是重要控制因素。高温促进污泥中有机物水解炭化并释放氮磷元素，增加液相pH，诱发有机磷、聚磷酸盐向正磷酸盐转化。然而高温水热条件下形成的磷酸根容易与钙、镁等离子
形成稳定的磷酸盐沉淀或与吸附到铝、铁矿物表面，进而降低水热液相磷浓度。因此，基于一锅法的水热处理技术存在水热液相磷浓度低的问题。
[0006]基于此，本专利技术提供了一种基于水热固液产物逆向循环技术的污泥资源化利用方法技术手段，来解决上述技术方案的不足，实现水热液相氮磷浓度“双提升”目标。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于水热固液产物逆向循环技术的污泥资源化利用方法，以解决现有技术中，污泥处理反应条件苛刻、高能耗、高物耗、高成本以及液相氮、磷浓度低的问题。
[0008]本专利技术旨在提供一种基于水热固液产物逆向循环技术的污泥资源化利用方法，其是通过如下技术方案得以实现的。
[0009]一种基于水热固液产物逆向循环技术的污泥资源化利用方法，所述水热固液产物逆向循环技术为水热液相正向循环与水热固相反向循环耦合技术；
[0010]所述水热固液产物逆向循环技术包括如下步骤：
[0011]将n
‑
1级水热液相与污泥进行n级水热处理，水热液相经N次循环后得N级水热液相，生成2
‑
N级水热固相，各2
‑
N级水热固相产物经1级水热处理生成1级水热固相产物，N＝2、3、...、n、...、N。
[0012]将N级水热液相产物进行水热处理以强化液相中有机物的水解及正磷酸根的形成，得N+1级水热液相产物(无水热固相生成)；
[0013]将N+1级水热液相产物进行脱氨处理、除磷处理，生成脱氨除磷尾水。
[0014]所述n
‑
1级水热液相为水热介质；
[0015]所述1级水热处理的水热介质为所述脱氨除磷尾水；
[0016]所述N≥2，优选地，所述N为2
‑
4。
[0017]进一步地，所述1级水热固相产物为水热炭。
[0018]上述技术方案基于水热技术原理，利用水热液相正向循环及水热固相反向循环耦合技术，实现剩余污泥中氮、磷、有机物等资源的最大化利用，将制备得的高氮磷水热液相依次进入氨/磷回收系统，以氨水/鸟粪石产品实现污泥中的氮磷回收，污泥中有机物以水热炭材料形式实现资源化利用。
[0019]进一步地，所述污泥水热液相循环是将水热液相产物作为水热介质进行多次循环利用，目的是促进氮、磷液相浓度的累积。按水热液相循环次数分别记为1级、2级、...、n级、...N级液相产物(N＝1，2，...，n，...，N，优选2
‑
4级)，液相产物级别越高(即循环利用次数越多)，水热液相氮、磷的累积浓度越大。
[0020]循环模式为将n
‑
1级水热液相产物作为新鲜污泥水热介质进行n级水热处理，1级水热液相依次循环利用，经N级水热处理得N级液相产物，N级液相产物直接进行N+1级水热处理以强化液相中有机物的水解及正磷酸根的形成，得N+1级液相产物。N+1级液相产物依次进入氨回收系统、磷回收系统进行氮磷回收，经氮、磷回收后液相作为1级水热介质循环利用，对各2
‑
N级固相产物进行1级水热处理，生成1级水热液相产物，依次循环，称为液相“正向循环”。
[0021]进一步地，所述污泥水热固相循环是将各2
‑
N级水热固相产物进行循环水热处理，
目的是促进固相氮、磷的释放及有机物的炭化。各2
‑
N级水热固相产物经1级水热处理生成水热炭。因水热固相循环方向与液相循环相反，故将固相循环称为“反向循环”。
[0022]进一步地，水热液相正向循环及水热固相反向循环耦合技术，水热液相正向循环技术促进液相中氮磷的累积及液相中有机物的炭化，水热固相反向循环技术促进固相氮磷的释放及固相中有机物的炭化，正反向循环耦合技术能够极大限度地提升污泥中氮、磷、有机物资源化转化率和利用率。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水热固液产物逆向循环技术的污泥资源化利用方法，其特征在于，所述水热固液产物逆向循环技术为水热液相正向循环与水热固相反向循环耦合技术；所述水热固液产物逆向循环技术包括如下步骤：将水热介质与污泥进行N级水热处理，得到N级水热固相和N级水热液相，N级水热固相逆向循环进行1级水热处理得1级水热固相产物和1级水热液相产物；其中，所述水热介质为N
‑
1级水热液相；将所述N+1级水热液相进行脱氨处理、除磷处理，生成脱氨除磷尾水；所述1级水热固相产物为水热炭；1级水热处理的水热介质为所述脱氨除磷尾水；所述N≥2。2.如权利要求1所述基于水热固液产物逆向循环技术的污泥资源化利用方法，其特征在于，所述N为2
‑
4。3.如权利要求1所述基于水热固液产物逆向循环技术的污泥资源化利用方法，其特征在于，所述水热处理的固液比为1:10
‑
2:5。4.如权利要求1所述基于水热固液产物逆向循环技术的污泥资源化利用方法，其特征在于，所述水热处理的温度为200

【专利技术属性】
技术研发人员：宁兹功，路璐，何欣月，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：