CN213357479U - 一种负压沼液脱碳同步回收氮磷的*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种负压沼液脱碳同步回收氮磷的***，包括预热器，使所述初始沼液预热，同时对高温脱氨沼液降温；脱二氧化碳反应器，进水口通入来自预热后的初始沼液，并脱除初始沼液中的二氧化碳；喷雾脱NH3塔，脱除初始沼液中的NH3；碳化塔，进口通入来自脱二氧化碳反应器的顶部二氧化碳及喷雾脱NH3塔的顶部氨气，并对通入的氨气与二氧化碳进行反应；鸟粪石结晶反应器，其进口通入经喷雾脱NH3塔脱氨及预热器换热后的降温脱氨沼液，用于脱除脱氨沼液中的氮磷。本实用新型利用旋转填充床破坏沼液碱度实现不加碱脱氮和磷回收，利用负压喷雾避免传统脱氨塔返溶问题，利用射流真空并实现冷凝降低***能耗，沼液氮磷回收率达到90％以上。
Description
技术领域
本实用新型属于沼液处理与资源回收技术领域，具体涉及一种负压沼液脱碳同步回收氮磷的***。
背景技术
污泥厌氧消化过程会产生大量含有氨氮的沼液，传统沼液脱氮处理主要采用硝化-反硝化、厌氧氨氧化等生化处理方法，但由于沼液中氨氮浓度较高，碳源严重不足，通常需要消耗大量碳源和能源，导致传统生化脱氮法存在占地面积大、运行成本高的缺点。同时随着全球磷资源的短缺，而污泥富集了污水中90％的磷资源，污泥中磷资源的回收是未来污泥资源化的重要发展方向。
目前沼液物化脱氨及氨回收方法包括空气吹脱、汽提脱氨等方法，磷回收主要采用化学沉淀法，但是传统氮磷回收方法通常需要投加大量碱液，调节pH至碱性条件，特别是对于含有大量碱度的沼液，由于具有高缓冲性能，会消耗大量碱液。现有的空气吹脱和汽提脱氨通常采用脱氨塔的形式，包括填料塔和板式塔两种形式，设备庞大且复杂。同时，由于脱除的氨气无独立通道，返溶现象严重，对于高硬度氨氮废水，采用脱氨塔的形式还可能出现结垢堵塞等问题。另外，空气吹脱还存在吹脱效率低、容易造成空气污染等缺点，汽提脱氨需要消耗大量蒸汽，传统采用冷凝的方式不仅会消耗大量冷却水，还会造成能源浪费。传统氨回收主要采用硫酸进行吸收生成硫酸铵，但硫酸铵酸性大，容易造成土壤板结。对于沼液中磷回收，传统鸟粪石结晶法需要添加大量碱液，传统鸟粪石结晶反应器通常存在分区不明显、晶体颗粒小等缺点。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了解决现有脱氨除磷工艺中加碱量大、脱氨塔返溶、结垢堵塞严重、蒸汽和冷却水消耗量大、氮磷回收率低等问题，而提供一种负压沼液脱碳同步回收氮磷的***，用于污泥厌氧消化沼液脱氮除磷处理，同时实现不加碱氮磷资源回收。
本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
一种负压沼液脱碳同步回收氮磷的***，包括通过管路相连接的预热器、脱 CO2反应器、喷雾脱NH3塔、碳化塔和鸟粪石结晶反应器，其中：
预热器，用于初始沼液与高温脱氨沼液的换热，使所述初始沼液预热，同时对高温脱氨沼液降温；
脱CO2反应器，其进水口通入来自所述预热器预热后的初始沼液，并脱除初始沼液中的CO2；
喷雾脱NH3塔，其进水口通入来自所述脱CO2反应器的初始沼液，并脱除初始沼液中的NH3；
碳化塔，其进口通入来自所述脱CO2反应器的顶部CO2及喷雾脱NH3塔的顶部氨气，并对通入的氨气与CO2进行反应；
鸟粪石结晶反应器，其进口通入经所述喷雾脱NH3塔脱氨及所述预热器换热后的降温脱氨沼液，用于脱除脱氨沼液中的磷。
优选地，所述脱CO2反应器内部分别设有机械搅拌、布水器和旋转填充床，所述旋转填充床采用蜂窝状多孔填料。
优选地，所述预热器为管式预热器，所述预热器的管程通过管道与原水泵和所述脱CO2反应器内的布水器连接，所述预热器的壳程通过管道与所述喷雾脱NH3塔底部和提升泵连接。
优选地，所述脱CO2反应器与喷雾脱NH3塔之间设有增压泵和加压中间储罐，所述加压中间储罐的底部设有蒸汽入口，顶部设有闪蒸出水口。
优选地，所述喷雾脱NH3塔内部设有多层布水管，所述布水管上部设有多个防堵塞螺旋喷咀，顶部设有蒸汽冷凝挡板；
所述加压中间储罐顶部的闪蒸出水口与所述喷雾脱NH3塔内的布水管相连接。
优选地，所述脱CO2反应器顶部出气口及喷雾脱NH3塔顶部出汽口通过管路连接射流真空泵，并通过所述射流真空泵和碳化塔底部连接，所述射流真空泵为水蒸气喷射真空泵。
优选地，所述碳化塔内部设有冷凝盘管，下部设有CO2入口，并与加压CO2储罐相连，所述碳化塔的底部设有晶浆出口，并与离心机进水口相连，所述碳化塔顶部设有尾气出口，与尾气净化装置相连。
优选地，所述离心机设有母液回流管道，并与碳化塔上部相连。
优选地，所述鸟粪石结晶反应器设有内筒和外筒，内筒中间设有机械搅拌，内部设有在线pH计，内筒底部设有进水口和镁盐投加口，底部设有锥形沉淀出口。
优选地，所述鸟粪石结晶反应器的进水口与脱氨沼液换热出水口相连，内筒为上大下小筒体，中间设双层搅拌。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)脱CO2反应器通过管道与预热器连接，实现***能量回收利用，促进沼液碳酸氢盐碱度分解，内部设有旋转填充床，增大沼液气液接触面积，避免采用解析塔造成的堵塞问题，同时利用射流真空泵形成微负压条件，实现溶解CO2快速逸出，可以在不加碱条件下实现沼液pH自然升高至9以上。
(2)喷雾脱NH3塔沼液采用加压喷雾的方式，有效的增大气液接触面积，同时利用射流真空泵形成的负压条件提高沼液氨氮液相和气相传质驱动力，避免传统脱氨塔存在的堵塞、返溶等问题，降低了脱氨***复杂程度。
(3)喷雾脱NH3塔利用厌氧消化***产生的沼气作为蒸汽来源，射流真空泵 10利用脱氨***释放的蒸汽实现真空和冷凝，碳化塔利用沼气中分离提纯的CO2，有效地减少***能耗和物耗。
(4)鸟粪石结晶反应器进水通过提升泵与冷却脱氨沼液相连，利用脱氨沼液碱性pH条件，实现不加碱沼液氮磷同步回收，同时利用内外筒多层构造实现鸟粪石高效结晶分离。
附图说明
图1为本实用新型的一种负压沼液脱碳同步回收氮磷的***图。
图中：原水泵1；预热器2；脱CO2反应器3；布水器4；旋转填充床5；增压泵6；加压中间储罐7；喷雾脱NH3塔8；喷咀9；射流真空泵10；碳化塔11；冷凝盘管12；离心机13；提升泵14；鸟粪石结晶反应器15。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，一种负压沼液脱碳同步回收氮磷的***，包括原水泵1、预热器2、脱CO2反应器3、布水器4、旋转填充床5、增压泵6、加压中间储罐7、喷雾脱NH3塔8、喷咀9、射流真空泵10、碳化塔11、冷凝盘管12、离心机13、提升泵14、鸟粪石结晶反应器15，以及连接各单元的管道等。所述预热器2为管式换热器，其中管程通过管道连接原水泵1出水口和脱CO2反应器4进水口，壳程通过管道连接喷雾脱NH3塔8出水口和提升泵14进水口；所述脱CO2反应器3中间设有机械搅拌，通过旋转填充床5进行搅拌，旋转填充床采用多孔网状结构填料，顶部设有布水器4，与预热器2管程出水相连；所述加压中间储罐7通过管道与增加泵6相连，底部设有蒸汽入口，利用蒸汽将CO2沼液加热，顶部设有闪蒸出水口，通过管道与喷雾脱NH3塔8中布水管相连；所述喷雾脱NH3塔8内部设有双层布水管，布水管上部设有多个喷咀9，顶部设有蒸汽冷凝挡板；所述射流真空泵 10蒸汽进口通过管道喷雾脱NH3塔8顶部出汽口相连，进气口与脱CO2反应器3 顶部出气口相连，冷凝出气口和碳化塔11底部连接；所述碳化塔11内部设有冷凝盘管12，下部设有CO2入口，与加压CO2储罐相连，底部设有晶浆出口，与离心机13进水口相连，顶部设有尾气出口，与尾气净化装置相连；所述离心机13设有母液回流管道，与碳化塔11上部相连；所述鸟粪石结晶反应器15设有内筒和外筒，内筒中间设有双层机械搅拌，内部设有在线pH计，内筒底部设有进水口和镁盐投加口，进水口通过提升泵14与脱氨沼液相连，底部设有锥形沉淀出口，外筒顶部设有溢流出水口。
本***的具体工作原理为：沼液首先经原水泵1提升至换热器2，与喷雾脱 NH3塔8底部高温脱氨沼液进行换热，使初始沼液预热至50-60℃，预热沼液进入脱CO2反应器3顶部，通过布水器4均匀布水，沼液碳酸氢盐碱度分解，在旋转填充床5离心作用下，CO2气体逸出，沼液pH自然升高至9以上，脱CO2沼液通过增加泵6进入加压中间储罐7，加压储罐底部通入饱和蒸汽，然后利用喷雾脱 NH3塔8通过喷咀9形成喷雾，增大气液接触面积，基于亨利定律，实现沼液汽提脱氨。汽提含氨蒸汽通过射流真空泵10使喷雾脱NH3塔形成真空条件，同时射流真空泵通过管道与脱CO2反应器顶部相连，利用高温和负压条件提高液体与气体传质驱动力，同时实现水蒸汽冷凝，冷凝氨水和不凝气通入碳化塔11底部，通过母液循环形成17％氨水，底部通入加压CO2与氨水反应生成碳酸氢铵结晶，采用冷凝盘管12进行降温，底部晶浆通过离心机13分离形成碳酸氢铵产品，可用作肥料或发电厂脱硫脱硝药剂，顶部通过管道连接尾气净化装置，实现尾气达标排放。脱氨沼液经过换热冷却后通过提升泵14进入鸟粪石结晶反应器15，利用脱氨沼液碱性pH，在双层机械搅拌混合条件下，与镁盐反应生成鸟粪石结晶，在缓慢上升流速条件下逐渐生长为大颗粒鸟粪石晶体，最后沉淀至底部形成鸟粪石产品。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种负压沼液脱碳同步回收氮磷的***，其特征在于，包括通过管路相连接的预热器(2)、脱CO2反应器(3)、喷雾脱NH3塔(8)、碳化塔(11)和鸟粪石结晶反应器(15)，其中：
预热器(2)，用于初始沼液与高温脱氨沼液的换热，使所述初始沼液预热，同时对高温脱氨沼液降温；
脱CO2反应器(3)，其进水口通入来自所述预热器(2)预热后的初始沼液，并脱除初始沼液中的CO2；
喷雾脱NH3塔(8)，其进水口通入来自所述脱CO2反应器(3)的初始沼液，并脱除初始沼液中的NH3；
碳化塔(11)，其进口通入来自所述脱CO2反应器(3)的顶部CO2及喷雾脱NH3塔(8)的顶部氨气，并对通入的氨气与CO2进行反应；
鸟粪石结晶反应器(15)，其进口通入经所述喷雾脱NH3塔(8)脱氨及所述预热器(2)换热后的降温脱氨沼液，用于脱除脱氨沼液中的磷。
2.根据权利要求1所述的一种负压沼液脱碳同步回收氮磷的***，其特征在于，所述脱CO2反应器(3)内部分别设有机械搅拌、布水器(4)和旋转填充床(5)，所述旋转填充床(5)采用蜂窝状多孔填料。
3.根据权利要求2所述的一种负压沼液脱碳同步回收氮磷的***，其特征在于，所述预热器(2)为管式预热器，所述预热器(2)的管程通过管道与原水泵(1)和所述脱CO2反应器(3)内的布水器(4)连接，所述预热器(2)的壳程通过管道与所述喷雾脱NH3塔(8)底部和提升泵(14)连接。
4.根据权利要求1所述的一种负压沼液脱碳同步回收氮磷的***，其特征在于，所述脱CO2反应器(3)与喷雾脱NH3塔(8)之间设有增压泵(6)和加压中间储罐(7)，所述加压中间储罐(7)的底部设有蒸汽入口，顶部设有闪蒸出水口。
5.根据权利要求4所述的一种负压沼液脱碳同步回收氮磷的***，其特征在于，所述喷雾脱NH3塔(8)内部设有多层布水管，所述布水管上部设有多个防堵塞螺旋喷咀(9)，顶部设有蒸汽冷凝挡板；
所述加压中间储罐(7)顶部的闪蒸出水口与所述喷雾脱NH3塔(8)内的布水管相连接。
6.根据权利要求1所述的一种负压沼液脱碳同步回收氮磷的***，其特征在于，所述脱CO2反应器(3)顶部出气口及喷雾脱NH3塔(8)顶部出汽口通过管路连接射流真空泵(10)，并通过所述射流真空泵(10)和碳化塔(11)底部连接，所述射流真空泵(10)为水蒸气喷射真空泵。
7.根据权利要求1所述的一种负压沼液脱碳同步回收氮磷的***，其特征在于，所述碳化塔(11)内部设有冷凝盘管(12)，下部设有CO2入口，并与加压CO2储罐相连，
所述碳化塔(11)的底部设有晶浆出口，并与离心机(13)进水口相连，
所述碳化塔(11)顶部设有尾气出口，与尾气净化装置相连。
8.根据权利要求7所述的一种负压沼液脱碳同步回收氮磷的***，其特征在于，所述离心机(13)设有母液回流管道，并与碳化塔(11)上部相连。
9.根据权利要求1所述的一种负压沼液脱碳同步回收氮磷的***，其特征在于，所述鸟粪石结晶反应器(15)设有内筒和外筒，内筒中间设有机械搅拌，内部设有在线pH计，内筒底部设有进水口和镁盐投加口，底部设有锥形沉淀出口。
10.根据权利要求9所述的一种负压沼液脱碳同步回收氮磷的***，其特征在于，所述鸟粪石结晶反应器(15)的进水口与脱氨沼液换热出水口相连，内筒为上大下小筒体，中间设双层搅拌。
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