一种从污水中提取物质和能量的方法及系统

摘要

一种从污水中提取物质和能量的方法及系统，该方法包是利用正渗透膜将原污水进行浓缩，被稀释的碳酸氢铵汲取液利用蒸发浓缩得以再生重新利用，去除碳酸氢铵后的汲取液经过反渗透膜提纯为净化水回收利用，被浓缩的原污水经过厌氧消化过程产生沼气、上清液和污泥，沼气可作为蒸汽锅炉的燃料，上清液经超滤提纯后与氧化镁反应生成磷酸铵镁缓释肥，污泥经加热消毒及脱水后成为有机肥料；该系统包括原污水浓缩池、汲取液蒸发器、汲取液浓缩器、低压反渗透水回收器、厌氧消化反应器、超滤分离器、磷回收池、MAP收集池、污泥灭菌装置和脱水机。本发明实现了从污水中回收净化水和能量以及制得磷酸铵镁缓释肥和有机肥的目的，降低了环境污染。

主权项

一种从污水中提取物质和能量的方法，其特征是：包括原污水浓缩、汲取液再生、净化水回收、能量回收、有机肥回收以及磷回收六个阶段，具体过程如下所述：（1）原污水浓缩阶段：使经过格栅及沉砂池处理的原污水进入正渗透膜的一侧，正渗透膜另一侧的汲取液采用碳酸氢铵溶液，利用正渗透膜的选择透过性及正渗透膜两侧的渗透压差，使得污水中的水分子透过正渗透膜进入碳酸氢铵溶液，污水中的悬浮物质及有机物被截留，这样原污水被浓缩，碳酸氢铵溶液被稀释；（2）汲取液再生阶段：被稀释的碳酸氢铵溶液抽出后利用蒸汽间接加热，使溶液中的碳酸氢铵受热分解，得到氨气和二氧化碳气体，蒸汽来源于能量回收阶段；在加压的作用下，这两种气体再与水反应生成浓度能够作为汲取液的碳酸氢铵溶液，流回正渗透膜的汲取液一侧，实现汲取液的再生；（3）净化水回收阶段：在汲取液再生阶段中，碳酸氢铵受热分解后的被稀释的碳酸氢铵溶液通过抽吸作用穿过反渗透膜，利用反渗透膜的选择透过性，使得水分子透过反渗透膜，得到净化出水，其它大分子不能透过膜，则被截留；（4）能量回收阶段：原污水浓缩阶段中被浓缩的原污水经预热后进行厌氧消化反应，在厌氧微生物的作用下，污水中的部分有机物被转化成甲烷气体，部分有机物被微生物利用进行自身的增殖，使得厌氧微生物的数量增加，得到含有植物性营养元素的污泥，并产生上清液；同时甲烷被送入蒸汽锅炉，产生蒸汽；蒸汽用来预热厌氧消化反应前的浓缩原污水、加热被稀释的碳酸氢铵溶液的热源以及消毒污泥；（5）肥料回收阶段：利用能量回收阶段产生的高温蒸汽对能量回收阶段产生的污泥进行污泥灭菌，以杀灭污泥中的致病菌，灭菌之后的污泥经脱水处理后得到肥料；（6）磷回收阶段：对能量回收阶段产生的上清液通过超滤膜进行超滤提纯，允许小于超滤膜孔径的组分透过，大于超滤膜孔径的组分被超滤膜截留，在抽吸作用下上清液中的水分子及溶解性物质透过超滤膜，成为透过液，上清液中的固体物质则被超滤膜截留；被超滤膜截留的固体物质送回原污水浓缩池；对透过液进行磷回收，投加NaOH将pH调至8～8.5，然后加入氧化镁，在碱性条件下，透过液中的磷和氨与氧化镁反应生成磷酸铵镁。