CN108372189A - 固体废弃物的处理装置及固体废弃物的处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种固体废弃物的处理装置及固体废弃物的处理工艺，属有机物处理领域。该处理装置包括电水解氨氮分离***、氨氮吹脱***和氨氮回收***。氨氮吹脱***的入口端与电水解氨氮分离***的主出口端连通，氨氮吹脱***的第一出口端与氨氮回收***的入口端连通。该处理装置简单，成本低，适用于含氨氮类物质的有机废物处理。使用上述处理装置将待处理固体有机物由电水解氨氮分离***进行电水解，水解后的液体输入至氨氮吹脱***以将液体中的NH4 +以氨气的形式输入至氨氮回收***进行回收。该工艺简单耗时短，不仅有利于提高有机物的去除效率，还能够减少甚至避免使用碱性药剂，有利于节约运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及有机物处理领域，且特别涉及一种固体废弃物的处理装置及固体废弃物的处理工艺。
背景技术
城市有机固体污染物主要包括居民家庭垃圾、餐厨垃圾、园林垃圾、人畜粪便、污泥、以及商业、服务业、文教卫生、机关和企事业等单位产生的有机生活垃圾等。全国城镇生活垃圾无害化处理率仅为63.5％。城市有机固体废弃物如不能得到快速有效的处理，会产生恶臭、污染地下水、传播疾病，对城市公共环境卫生安全造成极大威胁。
目前，固体废气物处理装置不仅体积庞大，占地面积广，而且通常还需要投入大量的碱性药剂，成本高昂。因此，需对现有的固体废气物处理装置及工艺进行改进。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种固体废弃物的处理装置，该装置简单，成本低，适用于含氨氮类物质的有机废物处理。
本发明的另一目的在于提供一种固体废弃物的处理工艺，该工艺简单耗时短，不仅有利于提高有机物的去除效率，还能够减少甚至避免使用碱性药剂，有利于节约运行成本。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
本发明提出了一种固体废弃物的处理装置，包括电水解氨氮分离***、氨氮吹脱***和氨氮回收***。
氨氮吹脱***的入口端与电水解氨氮分离***的主出口端连通并用于将经电水解氨氮分离***电水解后的液体输入氨氮吹脱***，氨氮吹脱***的第一出口端与氨氮回收***的入口端连通并用于将经氨氮吹脱***吹脱后所得的氨气输入氨氮回收***回收。
进一步地，在本发明较佳实施例中，电水解氨氮分离***包括电水解室、离子交换膜、第一电极、第二电极和电源，离子交换膜隔离将电水解室分隔为分别位于离子交换膜两侧的阳极室和阴极室并用于将阳极室中的NH4 +交换至阴极室，阳极室的入口端用于输入待处理固体废弃物，阴极室的出口端用于与氨氮吹脱***的入口端连通，第一电极设置于阳极室，第二电极设置于阴极室，第一电极和第二电极均与电源电连接。
进一步地，在本发明较佳实施例中，阳极室中阳极为不锈钢材料电极和/或阴极室中阴极为不锈钢材料电极。
优选地，不锈钢材料电极为钛电极。
进一步地，在本发明较佳实施例中，离子交换膜为阳离子交换膜。
进一步地，在本发明较佳实施例中，电水解氨氮分离***还设有消化液出口端，消化液出口端设置于阳极室并用于将阳极室电离所得的消化液输出电水解氨氮分离***。
进一步地，在本发明较佳实施例中，电水解氨氮分离***的阳极室中设置有搅拌器。
进一步地，在本发明较佳实施例中，氨氮吹脱***的内部设置有用于吸附含有NH4 +的氨氮类物质的填料。
进一步地，在本发明较佳实施例中，氨氮吹脱***还包括与阴极室连通的第二出口端，填料设置于氨氮吹脱***的入口端与氨氮吹脱***的第二出口端之间，由氨氮吹脱***的入口端进入的阴极室输出的氨氮类物质经填料吸附后从氨氮吹脱***的第二出口端输回至阴极室。
进一步地，在本发明较佳实施例中，氨氮吹脱***还连通有用于排出盐水的排水管以及用于输入吹脱气体的进气管。
本发明还提出了一种固体废弃物的处理工艺，包括以下步骤：使用上述固体废弃物的处理装置，将待处理固体有机物由电水解氨氮分离***进行电水解，水解后的液体输入至氨氮吹脱***以将液体中的NH4 +以氨气的形式输入至氨氮回收***进行回收。
本发明实施例中固体废弃物的处理装置及固体废弃物的处理工艺的有益效果是：
本发明较佳实施例提供的固体废弃物的处理装置简单，成本低，适用于含氨氮类物质的有机废物处理。提供的固体废弃物的处理工艺简单耗时短，不仅有利于提高有机物的去除效率，还能够减少甚至避免使用碱性药剂，有利于节约运行成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的固体废弃物的处理装置的第一种结构示意图；
图2为本发明实施例提供的固体废弃物的处理装置的第二种结构示意图。
图标：10-固体废弃物的处理装置；11-电水解氨氮分离***；111-主出口端；113-电水解室；1131-阳极室；1132-搅拌器；1133-阴极室；114-离子交换膜；115-第一电极；116-第二电极；117-电源；13-氨氮吹脱***；131-第一出口端；132-填料；133-第二出口端；134-主管；135-支路；136-阀门；137-泵；138-排水管；139-进气管；15-氨氮回收***。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“垂直”等术语并不表示要求部件绝对垂直，而是可以稍微倾斜。如“垂直”仅仅是指其方向相对“水平”而言更加垂直，并不是表示该结构一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合实施例进行具体说明。
请参照图1，本发明实施例提供的固体废弃物的处理装置10包括电水解氨氮分离***11、氨氮吹脱***13和氨氮回收***15。
氨氮吹脱***13的入口端与电水解氨氮分离***11的主出口端111连通并用于将经电水解氨氮分离***11电水解后的液体输入氨氮吹脱***13。氨氮吹脱***13的第一出口端131与氨氮回收***15的入口端连通并用于将经氨氮吹脱***13吹脱后所得的氨气输入氨氮回收***15回收。
电水解氨氮分离***11包括电水解室113、离子交换膜114、第一电极115、第二电极116和电源117。离子交换膜114隔离将电水解室113分隔为分别位于离子交换膜114两侧的阳极室1131和阴极室1133，离子交换膜114用于将阳极室1131中的NH4 +交换至阴极室1133。阳极室1131的入口端用于输入待处理固体废弃物，阴极室1133的出口端(也即电水解氨氮分离***11的主出口端111)用于与氨氮吹脱***13的入口端连通，第一电极115设置于阳极室1131，第二电极116设置于阴极室1133，第一电极115和第二电极116均与电源117电连接。
上述阳极室1131的入口端和阴极室1133的出口端均可分别设置于阳极室1131和阴极室1133的上部。
较佳地，本发明实施例中阳极室1131所含的阳极为不锈钢材料电极和/或阴极室1133所含的阴极为不锈钢材料电极，如钛电极。电源117采用直流电源117，电源117的正极和负极分别与不锈钢电极相连接，阴阳极之间安装离子交换膜114。
上述离子交换膜114为阳离子交换膜114，如CR67HMR阳离子交换膜114。作为可选地，上述CR67HMR阳离子交换膜114的膜面积可以为0.03m2。
可参考地，上述电水解氨氮分离***11的有效容积可以为10L。值得说明的是，可根据实际需要对电水解氨氮分离***11的类型和参数进行适当更换。
较佳地，本发明实施例中阳极室1131还设置有氧气收集口(图未示)，阴极室1133设置有氢气收集口(图未示)，以分别收集电水解氨氮分离***11产生的氧气和氢气。
承上，固体废弃物的消化液由阳极室1131的入口端输入阳极室1131，在通电的条件下，电水解的阳极室1131产生的氢离子(H+)，可促进消化液中的大分子有机物进一步水解产生小分子的挥发酸；含氮有机物水解产生的氨氮(NH4 +)通过阳离子交换膜114定向进入阴极室1133，完成对消化液的调质作用。阴极室1133电离产生的OH-与高浓度的氨氮反应，可减少氨吹脱过程对碱性药剂的需求。此外，本发明实施例提供的固体废弃物的处理装置10还可回收电水解过程中阴极室1133产生的氢气和阳极室1131产生的氧气。
电水解氨氮分离***11还设有消化液出口端，消化液出口端设置于阳极室1131并用于将阳极室1131电离所得的消化液输出电水解氨氮分离***11。可选地，上述消化液出口端例如可设置于与阳极室1131的入口端相对的阳极室1131的下部。
较佳地，请参照图2，电水解氨氮分离***11的阳极室1131中设置有搅拌器1132，以对电水解氨氮分离***11中的消化液起到均质作用。
氨氮吹脱***13内部设置有用于吸附含有NH4 +的氨氮类物质的填料132，由阴极室1133的出口端输出的含高浓度NH4 +的氨氮类物质在氨氮吹脱***13中由填料132进行吸附。
进一步地，氨氮吹脱***13还可包括与阴极室1133连通的第二出口端133，第一出口端131与第二出口端133分别对应设置于氨氮吹脱***13的上部和下部，第一出口端131与氨氮回收***15连通并用于将氨气输入至氨氮回收***15，填料132设置于氨氮吹脱***13的入口端与氨氮吹脱***13的第二出口端133之间，填料132可经管道从氨氮吹脱***13的底部进入氨氮吹脱***13内。由氨氮吹脱***13的入口端进入的阴极室1133输出的氨氮类物质经填料132吸附后从氨氮吹脱***13的第二出口端133输回至阴极室1133。
较佳地，输送填料132的管道可与将经填料132吸附后的液体输送回阴极室1133的管道由主管134连通，然后再分别形成两个支路135。其中，用于将经填料132吸附后的液体输送回阴极室1133的支路135上依次设有阀门136和泵137。
作为可选地，氨氮吹脱***13还连通有用于排出盐水的排水管138以及用于输入吹脱气体的进气管139。排水管138和进气管139例如均可设置于氨氮吹脱***13的底部。
承上，阴极室1133的液体从氨氮吹脱***13的顶部进入氨氮吹脱***13，回收氨氮后，液体再从氨氮吹脱***13的底部通过泵137回流至电水解氨氮分离***11的阴极室1133。
氨氮回收***15与氨氮吹脱***13的第一出口端131连通，即用于对氨氮吹脱***13吹脱出的氨气进行回收。
本发明实施例还提供一种固体废弃物的处理工艺，其使用的设备即为上述固体废弃物的处理装置10。其工艺流程包括：将待处理有机物由电水解氨氮分离***11进行电水解，水解后的液体输入至氨氮吹脱***13以将液体中的NH4 +以氨气的形式输入至氨氮回收***15进行回收。
上述工艺一方面可通过电水解膜分离反应***中阳极产生的氢离子(H+)以促进废水中大分子有机物的水解，提高有机物的去除效率。另一方面可通过电水解膜分离反应***中阴极产生氢氧根(OH-)以促进游离氨的释放，减少甚至避免后续氨吹脱过程对碱性药剂的需求，有利于节约运行成本。此外，电水解膜分离反应***采用阳离子交换膜114，可使NH4 +阳离子进入阴极室1133，大大提高了NH4 +的浓度，从而减小了后续氨吹脱***和氨氮回收***15的体积，降低基建费用。
试验例
以猪粪为例进行实验研究。猪粪取自南京某养猪场，粪便中干固体浓度为40g/L，悬浮固体浓度为32.9g/L。按本发明实施例提供的固体废弃物的处理工艺进行多次重复试验。
电水解氨氮分离***11的有效容积为10L，阴、阳电极均采用钛电极、膜面积为0.03m2，离子交换膜114为CR67HMR阳离子膜。当电荷强度为17.5V时，阴极室1133中的氨氮浓度是阳极室1131的8-10倍、pH为8.2-8.5。与直接回收消化液中氨氮相比，本发明中的氨氮吹脱***13和氨氮回收***15的容积减少了5-6倍，所需的碱性药剂投加量降低了40％-60％。
由此可以看出，按本发明实施例提供的固体废弃物的处理工艺能够有效去除有机物，降低碱性药剂的用量，减小后续氨吹脱***和氨氮回收***15的体积。
综上所述，本发明提供的固体废弃物的处理装置10简单，成本低，适用于含氨氮类物质的有机废物处理。提供的固体废弃物的处理工艺简单耗时短，不仅有利于提高有机物的去除效率，还能够减少甚至避免使用碱性药剂，有利于节约运行成本。
以上实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种固体废弃物的处理装置，其特征在于，包括电水解氨氮分离***、氨氮吹脱***和氨氮回收***；所述氨氮吹脱***的入口端与所述电水解氨氮分离***的主出口端连通并用于将经所述电水解氨氮分离***电水解后的液体输入所述氨氮吹脱***，所述氨氮吹脱***的第一出口端与所述氨氮回收***的入口端连通并用于将经所述氨氮吹脱***吹脱后所得的氨气输入所述氨氮回收***回收。
2.根据权利要求1所述的固体废弃物的处理装置，其特征在于，所述电水解氨氮分离***包括电水解室、离子交换膜、第一电极、第二电极和电源，所述离子交换膜隔离将所述电水解室分隔为分别位于所述离子交换膜两侧的阳极室和阴极室并用于将所述阳极室中的NH4 +交换至所述阴极室，所述阳极室的入口端用于输入待处理固体废弃物，所述阴极室的出口端用于与所述氨氮吹脱***的入口端连通，所述第一电极设置于所述阳极室，所述第二电极设置于所述阴极室，所述第一电极和所述第二电极均与所述电源电连接。
3.根据权利要求2所述的固体废弃物的处理装置，其特征在于，所述阳极室中阳极为不锈钢材料电极和/或所述阴极室中阴极为不锈钢材料电极；
优选地，所述不锈钢材料电极为钛电极。
4.根据权利要求2所述的固体废弃物的处理装置，其特征在于，所述离子交换膜为阳离子交换膜。
5.根据权利要求2所述的固体废弃物的处理装置，其特征在于，所述电水解氨氮分离***还设有消化液出口端，所述消化液出口端设置于所述阳极室并用于将所述阳极室电离所得的消化液输出所述电水解氨氮分离***。
6.根据权利要求2所述的固体废弃物的处理装置，其特征在于，所述电水解氨氮分离***的所述阳极室中设置有搅拌器。
7.根据权利要求2所述的固体废弃物的处理装置，其特征在于，所述氨氮吹脱***的内部设置有用于吸附含有NH4 +的氨氮类物质的填料。
8.根据权利要求7所述的固体废弃物的处理装置，其特征在于，所述氨氮吹脱***还包括与所述阴极室连通的第二出口端，所述填料设置于所述氨氮吹脱***的入口端与所述氨氮吹脱***的第二出口端之间，由所述氨氮吹脱***的入口端进入的所述阴极室输出的氨氮类物质经所述填料吸附后从所述氨氮吹脱***的第二出口端输回至所述阴极室。
9.根据权利要求1所述的固体废弃物的处理装置，其特征在于，所述氨氮吹脱***还连通有用于排出盐水的排水管以及用于输入吹脱气体的进气管。
10.一种固体废弃物的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：使用如权利要求1-9任一项所述的固体废弃物的处理装置，将待处理固体有机物由所述电水解氨氮分离***进行电水解，水解后的液体输入至所述氨氮吹脱***以将所述液体中的NH4 +以氨气的形式输入至所述氨氮回收***进行回收。
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