基于厨余垃圾水热炭化液制备大尺寸蓝铁石的系统及方法转让专利
申请号 : CN202210322295.9
文献号 : CN114477663B
文献日 : 2022-07-08
发明人 : 徐康宁 , 陈旭东 , 马伟芳
申请人 : 北京林业大学
摘要 :
权利要求 :
1.基于厨余垃圾水热炭化液制备大尺寸蓝铁石的方法,其特征在于,通过基于厨余垃圾水热炭化液制备大尺寸蓝铁石的系统制备,系统包括调节池、三价铁源池、两段式流化床、回流池和排空管;调节池和三价铁源池分别通过泵和阀门与两段式流化床底部连接;两段式流化床下部流化床水平面上的尺寸小于上部流化床水平面上的尺寸,两段式流化床顶部设有溢流口、溢流口与回流池通过管道连接,两段式流化床底部通过阀门与排空管连接,两段式流化床设有厌氧污泥投加口;回流池底部通过泵和阀门与两段式流化床底部连接,回流池顶部设有溢流排放口;
包括以下步骤:
(1)在调节池将厨余垃圾水热炭化液的pH调至6.0 7.5;
~
(2)调节pH值后的厨余垃圾水热炭化液从底部进入两段式流化床,控制下部流化床内的上升流速为60 120 m/h,上部流化床内的上升流速为4 10 m/h;
~ ~
(3)在流化床中接种厌氧污泥;
(4)三价铁源池内的铁盐溶液从底部进入两段式流化床;
(5)反应后的厨余垃圾水热炭化液从第二段流化床溢流出水,出水通过重力自流至回流池,部分出水从回流池由泵输送回流到反应器底部进入反应器,部分出水从回流池顶部溢流排放;
(6)反应一段时间后,关闭调节池、三价铁源池和回流池与两段式流化床连接的泵和阀门,打开排空管与两段式流化床连接的阀门,从排空管排出污泥和蓝铁石晶体混合物,分离获得大尺寸蓝铁石晶体。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(2)中下部流化床水力停留时间为2~
24 h,上部流化床水力停留时间为12 36 h。
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3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述的厌氧污泥为厌氧消化污泥或者厌氧氨氧化污泥,加入厌氧污泥后反应器中污泥浓度为1000 5000 mg MLSS/L。
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4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(4)中所述铁盐为氯化铁或硫酸铁,铁盐的投加量以铁的摩尔浓度计,为厨余垃圾水热炭化液中磷酸盐摩尔浓度的2 4倍。
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5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(5)回流流量为进水流量的10 25倍,~进水流量指调节池水热炭化液和三价铁源池铁盐溶液进入两段式流化床的流量之和。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(5)所述回流池的水力停留时间为5~
15 min。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,调节池设有pH计。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,两段式流化床下部流化床和上部流化床均为圆柱体,两者之间为圆台过渡段。
说明书 :
基于厨余垃圾水热炭化液制备大尺寸蓝铁石的系统及方法
技术领域
背景技术
步骤:s1:将厨余垃圾厌氧沼渣与水混合,并将混合物在超声辅助条件下进行水热碳化反
应,得到水热碳化液;s2:将水热碳化液进行冷却、过滤、干燥、破碎以及分选,获得沼渣生物炭。公开号为CN113996643A的中国发明申请,公开了一种厨余垃圾水热快速腐殖化方法,该
方法将厨余垃圾收集,破碎后,将厨余垃圾和黑云母添加剂送入水热反应釜内,反应釜内温
度控制在185~220℃,搅拌,反应釜内通入高温高压蒸汽使物料进行水热反应,充分腐殖
化,排出的高温蒸汽预热进料,闪蒸泄压,收集反应釜内产物,并进行固液分离,并对固相产
物进行干燥,得到固态有机肥。公开号为CN113617792A的中国发明申请,公开了一种水热炭
化技术处理厨余垃圾的方法,其包括以下步骤:首先将厨余垃圾进行固液分离,分离得到厨
余垃圾固体、油和污水,将分离出的污水通入反渗透装置去除污水中的钠离子;将分离出的
厨余垃圾固体按固液比1:1.5 1:2加入水作为原料,原料粉碎后进入反应釜,原料在反应釜
~
内发生水热炭化反应,反应釜工作温度为180℃,原料停留时间60min,反应釜卸压冷却后,
反应后的物料进入压滤机,对反应后的物料进行固液分离,得到固态产品水炭和液态产品
炭液,固态产品水炭用作土壤改良剂,液态产品炭液用作液体肥料。
含有高浓度的磷酸盐,不加控制的磷排放将导致水体富营养化。同时,磷是一种不可再生的
营养资源,对人类的生存和发展至关重要。近几十年来,随着世界人口的增长,作物产量的
增加导致磷资源日益短缺,预计全球对磷的需求将在2030年达到峰值。此外,磷矿的开采过
程通常伴随着镉和铀等重金属的排放,这对生态系统和人类健康构成进一步的风险。因此,
从厨余垃圾水热炭化液中回收磷会是一种更可持续的污水处理方式,它不仅可以获得新的
磷资源,而且可以降低因磷的无控制排放而导致的富营养化风险。
~
液,存在反应条件苛刻、超值成本、回收的效率和安全性低等缺点。
料、可以作为Pt的载体,形成双功能催化剂、可以作为EDTA‑Pb水污染和Cd污染土壤的净化
材料或作为敏感比色法检测纳米级过氧化氢和葡萄糖的原料等。同时,蓝铁石结晶法的所
需的pH条件比较宽泛,pH在6~9的范围均可生成,对于酸性废水和碱性废水都具有很好的
适用性。
法的推广和运用。
发明内容
铁还原成二价铁,二价铁再与厨余垃圾水热炭化液中的磷酸盐结合,在流化床的上升流速
冲刷下形成大尺寸蓝铁石。本发明能有效去除厨余垃圾水热炭化液中的磷酸盐,避免由于
亚铁氧化导致蓝铁石不纯的问题,同时还可以生成易分离和收集的大尺寸蓝铁石晶体。本
发明的目的通过以下技术方案实现。
通过泵和阀门与两段式流化床底部连接;两段式流化床下部流化床水平面上的尺寸小于上
部流化床水平面上的尺寸,两段式流化床顶部设有溢流口、溢流口与回流池通过管道连接,
两段式流化床底部通过阀门与排空管连接,两段式流化床设有厌氧污泥投加口;回流池底
部通过泵和阀门与两段式流化床底部连接,回流池顶部设有溢流排放口。
在两段式流化床内三价铁源在厌氧污泥的作用下还原成二价铁,二价铁与厨余垃圾水热炭
化液中的磷酸盐结合,在流化床的上升流速冲刷下形成大尺寸蓝铁石。反应后的厨余垃圾
水热炭化液从第二段流化床溢流出水,出水通过重力自流至回流池,部分出水从回流池由
泵输送回流到反应器底部进入反应器,部分出水从回流池顶部溢流排放。反应一段时间后,
关闭调节池、三价铁源池和回流池与两段式流化床连接的泵和阀门,打开排空管与两段式
流化床连接的阀门,从排空管排出污泥和蓝铁石晶体混合物,分离获得大尺寸蓝铁石晶体。
~ ~
顶部溢流排放;
分离获得大尺寸蓝铁石晶体。
间为12 36 h。
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液和三价铁源池铁盐溶液进入两段式流化床的流量之和。通过调节回流流量和进水流量,
实现调节两段式流化床内的流速和水力停留时间。
避免亚铁的氧化问题;另一方面,水力流化作用可以促进大尺寸蓝铁石的生成,有利于后续
蓝铁石晶体的分离和收集。该方法可靠且高效,具有良好的环境效益、经济效益、社会效益,
为厨余垃圾水热炭化液除磷工艺带了一种新思路,具有很好的应用潜力。
附图说明
具体实施方式
式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属
于本发明的保护范围。
本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或数量或位置。
在本发明中的具体含义。
和二者之间的过渡段构成。调节池1和三价铁源池4分别通过泵2和阀门3与两段式流化床底
部连接,两段式流化床顶部设有溢流口、溢流口与回流池7通过管道连接,两段式流化床底
部通过阀门3与排空管8连接,两段式流化床设有厌氧污泥投加口;回流池7底部通过泵2和
阀门3与两段式流化床底部连接,回流池顶部设有溢流排放口。
顶部溢流排放,回流流量为进水流量的10 25倍;
~
率R:
少。上部流化床上升流速对磷酸盐的去除效率和蓝铁石尺寸不大。各个实例都表明,本发明
提供的方法,使用两段式流化床作为处理设备,都能实现90%以上的磷酸盐去除效率和生成
500 μm以上的大尺寸蓝铁石。
宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。本发明
的保护范围由权利要求书及其等同技术方案限定。