專利名稱：一種人糞尿處理與利用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人糞尿處理與利用的方法。
背景技術(shù)：
人類糞尿是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要肥料，但隨著城市化和沖水馬桶的應(yīng)用，消耗 大量的沖廁水將糞尿與其它廢水混合排放，不僅造成了污染而且使糞尿無法在
農(nóng)業(yè)利用。針對(duì)這個(gè)問題，中國ZL02123515. 5號(hào)發(fā)明專利公開了一種高濃度 人糞尿處理與利用的方法，其采用厭氧生化處理回收能量，加CaO將磷進(jìn)行沉 淀，然后吹脫回收冊(cè)3，較好地解決了資源回收的問題，但這種方法要求的處 理規(guī)模比較大，在規(guī)模較小或處理量不穩(wěn)定的情況下，存在以下不足
(1) 厭氧作為生化處理手段反應(yīng)時(shí)間長，過程偏復(fù)雜，在規(guī)模小時(shí)難以連 續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行；
(2) 所產(chǎn)生的沼氣由于量小和不穩(wěn)定，難于實(shí)現(xiàn)能量再利用，而且生成的 肥料是磷酸鉤，價(jià)格較低。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供了 一種人糞尿處理與利用的方 法，這種方法處理效果好，實(shí)現(xiàn)了被處理物的資源化利用，并且在處理規(guī)模較 小和處理量不穩(wěn)定的情況下依然保持良好的效果。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是 一種人糞尿處理與利用的方法，其對(duì) 糞尿進(jìn)行好氧生化處理，處理后的清液加入Mg0使其中所含磷和氮形成以 Mg冊(cè)4P04形式為主的沉淀，沉淀后再進(jìn)入吹脫塔進(jìn)行吹脫，使冊(cè)3進(jìn)入氣相， 吹脫產(chǎn)生的氣體在洗滌塔中用硫酸溶液清洗，得到硫酸銨溶液。
由于本發(fā)明的主要生化處理方法為好氧生化處理，通過通入氧氣和/空氣 為反應(yīng)提供所需的氧，因此不論處理量大小或處理量的變化，都易于保持在良
好的運(yùn)行狀態(tài)；好氧生化反應(yīng)所需的溫度可以由反應(yīng)產(chǎn)生的熱量加以解決，有 利于節(jié)省能源；處理過程產(chǎn)生的各種含水固體物(例如好氧生化處理所得到的 污泥、沉淀得到的沉淀物以及回收的硫酸銨)都可以單獨(dú)或混合作為肥料或生 產(chǎn)肥料的原料，實(shí)現(xiàn)再利用；同時(shí)處理所用^:備簡單，工藝簡單可靠，有利于 操作，也有利于節(jié)省處理費(fèi)用和建設(shè)投資，有利于減少占地面積。


圖l是本發(fā)明的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的流程參見圖1。
通過負(fù)壓便器或尿液分離便器收集排放的糞尿，以便在保障節(jié)水的同時(shí)也 提高了收集的糞和/或尿濃度，形成高濃度的糞尿污水，由于收集的方法不同， 糞尿可能通過一個(gè)管道排放，形成糞尿混合的糞尿污水，也可以是糞污水和尿 污水分別收集，在處理時(shí)可以對(duì)糞污水和尿污水混合處理，也可以分別單獨(dú)處 理。這種糞尿污水收集方式收集的糞尿污水濃度高、量小并且不與其他污水混 合，有助于后續(xù)工藝回收糞尿污水中的氮磷資源。
好氧生化處理在好氧生化反應(yīng)器中進(jìn)行，所述好氧生化反應(yīng)器設(shè)有氧氣含 量和溫度的在線檢測裝置，以便監(jiān)視和保持被處理液體中的氧含量。因?yàn)槭呛?氧過程所以要保證液體中的氧含量。根據(jù)具體應(yīng)用情況設(shè)定一個(gè)氧氣含量期望 值C(0J,并設(shè)定允許波動(dòng)的區(qū)域，如設(shè)定值的±20%。 4艮據(jù)具體情況可選中 溫區(qū)域(約30 - 40°C )或高溫區(qū)(約50 - 65°C )進(jìn)行好氧生化處理。因尿液 中有機(jī)物含量低，所以單獨(dú)處理尿液時(shí)亦選擇中溫區(qū)。根據(jù)具體應(yīng)用情況設(shè)定 一個(gè)溫度期望值T,并設(shè)定允許的波動(dòng)范圍，如設(shè)定值的±20%。在這些溫度 范圍和溫度波動(dòng)下，可以實(shí)現(xiàn)良好的處理效果。
系統(tǒng)應(yīng)分別設(shè)置有通入空氣的裝置和通入純氧的裝置，以便分別調(diào)節(jié)通入 好氧反應(yīng)器的空氣量和通入的氧氣量。系統(tǒng)采用以下基本原理實(shí)現(xiàn)控制
通過增加或減少通入空氣和/或氧氣的量來保證系統(tǒng)液體中含氧量在設(shè)定 的范圍之內(nèi)。而空氣和氧氣各自的通入流量是靠溫度控制來決定的?？諝庵袃H
有約20% (體積比)為氧，如果向系統(tǒng)中輸入同樣流量的氧，空氣的輸入量要 大于氧氣的輸入量。由于空氣的總量大，從液體中帶出的水分就多，從而帶出 的熱量也就多。所以同樣供氧總量的情況下，通過改變空氣和純氧的供給可改 變系統(tǒng)溫度。
當(dāng)系統(tǒng)溫度低于設(shè)定溫度區(qū)間時(shí)，將空氣輸入量分多步逐步降低，每降低 一步后通常會(huì)引起液體中氧濃度的降低，為使系統(tǒng)維持在設(shè)定的氧濃度區(qū)間， 增加純氧的輸入量。依此理逐步減小空氣輸入量，增加氧氣輸入量，以實(shí)現(xiàn)溫 度上升。當(dāng)空氣輸入量為零，系統(tǒng)溶解氧含量在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)溫度達(dá)到 最高極限最大溫度。該極限最大濃度由系統(tǒng)原料(糞尿濃度)和微生物狀況決 定。當(dāng)系統(tǒng)溫度高于設(shè)定區(qū)間時(shí)，控制步驟與上述過程相反，即逐步減少純氧 空氣量，靠增加空氣輸入量來維持系統(tǒng)氧濃度并P條低系統(tǒng)溫度以達(dá)到設(shè)定的期 望值。
以上好氧生化處理可以采用單體的反應(yīng)器也可是多個(gè)串聯(lián)反應(yīng)器，各串聯(lián) 反應(yīng)器中的每一個(gè)都可以按上述原理進(jìn)行控制。
經(jīng)好氧生化處理后的水進(jìn)入混合器，水中加入所述的MgO，并且還可以加 入一定比例的NaOH?；旌线^程主要靠PH值控制，PH期望值設(shè)定在7.1以上， 添加MgO和NaOH可以是同時(shí)，也可以分先后次序。在分先后次序的情況下， 混合器可以是串聯(lián)的兩個(gè)或兩個(gè)以上，也可全是或部分是管道反應(yīng)器(即混合 在管道中進(jìn)行)。這時(shí)PH值控制分兩步，第二步的PH設(shè)定值高于第一步的PH 設(shè)定值。
加入Mg0后系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生混凝反應(yīng)，系統(tǒng)中的磷及一部分銨氮反應(yīng)生成以 Mg(NH4)P04為主的沉淀物，沉淀過程是在后續(xù)的沉淀反應(yīng)器中進(jìn)行的。為提 高沉降速度和改善去除率，也可選擇是適量的助凝劑加入系統(tǒng)，以進(jìn)一步改善
混凝和沉淀效果，節(jié)省混凝和沉淀的時(shí)間。吹脫產(chǎn)生的氣體在堿性條件下進(jìn)入吹脫塔，NH3進(jìn)入氣相，將吹脫產(chǎn)生的氣 體在洗涂塔中用H2S04溶液清洗，得到(NH4) 2S04溶液。所述好氧生化處理所得到的殘余物(污泥)、沉淀得到的沉淀物以及回收的 疏酸銨可單獨(dú)或混合作為肥料再利用。從圖1中還可以看出，本發(fā)明所用的系統(tǒng)包4沐氧生化反應(yīng)器、混合器、 沉淀反應(yīng)器、吹脫塔和吸滌塔，所述好氧生化反應(yīng)器設(shè)有糞尿進(jìn)口、空氣進(jìn)口 和氧氣進(jìn)口 ，其水出口連接所述混合器的水進(jìn)口 ，所述混合器設(shè)有MgO和NaOH 的進(jìn)口，其水出口連接沉淀反應(yīng)器的水進(jìn)口，所述沉淀反應(yīng)器設(shè)有污泥出口， 其水出口連接吹脫塔的水進(jìn)口 ，所述吹脫塔設(shè)有水出口 ，從該水出口出來的水 可以進(jìn)一步進(jìn)行凈化處理，所述吹脫塔的氣出口連接吸滌塔，所述吸滌塔設(shè)有 H2S04清洗溶液的進(jìn)口 ，其水出口連接所述吹脫塔的水進(jìn)口 。實(shí)施本發(fā)明有以下特點(diǎn)和有益結(jié)果(1) 工藝流程筒單、可靠；(2) 工藝組合有益、合理；(3) 利用有機(jī)物生物降解過程放出熱量提高糞和/或尿的溫度，不僅加速 了反應(yīng)而且改善了殺菌消毒；(4) 提出的溫度控制方案簡單易行。純氧可以是工業(yè)氧氣瓶提供或者純 度要求不高的制氧機(jī)提供；(5 )在溫度高的好氧生化處理過程中高的溫度抑制了銨氮的硝化作用， 限制了其被氧化成亞硝酸根或硝酸根(產(chǎn)物難以回收或去除)， 一方面為后面 減少了好氧量，另 一方面為后面吹脫回收NH 3提供了前提條件；(6 )處理過程中的Mg (冊(cè)4) P04沉淀一方面回收了肥料價(jià)值高的產(chǎn)品(俗 稱"鳥糞石")，是一種復(fù)合高效肥，同時(shí)提高了系統(tǒng)的PH值，為后面的吹脫 回收冊(cè)3提供了良好的反應(yīng)條件；(7)通過以上的工藝設(shè)計(jì)，每一個(gè)處理單元在完成自身任務(wù)的同時(shí)又為 后一步處理創(chuàng)造了條件。本發(fā)明可主要用于人糞尿的處理，也可以用于其他類似高濃度污水的處理。
權(quán)利要求
1.一種人糞尿處理與利用的方法，其特征在于其對(duì)糞尿進(jìn)行好氧生化處理，處理后的清液加入MgO使其中所含磷和氮形成以MgNH4PO4形式為主的沉淀，沉淀后再進(jìn)入吹脫塔進(jìn)行吹脫，使NH3進(jìn)入氣相，吹脫產(chǎn)生的氣體在洗滌塔中用硫酸溶液清洗，得到硫酸銨溶液。
2. 如權(quán)利要求1所述的人糞尿處理與利用的方法，其特征在于通過負(fù)壓便 器或尿液分離便器收集排放的糞尿。
3. 如權(quán)利要求1所述的人糞尿處理與利用的方法，其特征在于所述好氧生 化處理在好氧生化反應(yīng)器中進(jìn)行，所述好氧生化反應(yīng)器設(shè)有氧氣含量和溫度的 在線檢測裝置，以便監(jiān)視和保持被處理液體中的氧含量，通過系統(tǒng)設(shè)置的通入 空氣的裝置和通入純氧的裝置分別調(diào)節(jié)通入好氧反應(yīng)器的空氣量和通入的氧 氣量，以調(diào)節(jié)好氧反應(yīng)器內(nèi)的溫度和氧含量。
4. 如權(quán)利要求3所述的人糞尿處理與利用的方法，其特征在于所述好氧生 化處理是單體的反應(yīng)器或者是多個(gè)串聯(lián)反應(yīng)器。
5. 如權(quán)利要求4所述的人糞尿處理與利用的方法，其特征在于根據(jù)具體應(yīng) 用情況設(shè)定一個(gè)氧氣含量期望值，并設(shè)定允許波動(dòng)的區(qū)域，允許波動(dòng)的范圍是 ±20%，所述溫度設(shè)置在中溫區(qū)域或高溫區(qū)，所述中溫區(qū)域的溫度約為30-40 。C)，高溫區(qū)域的溫度約為50 - 65°C,允許的波動(dòng)范圍是±20%。
6. 如權(quán)利要求5所述的人糞尿處理與利用的方法，其特征在于經(jīng)好氧生化 處理后的水進(jìn)入混合器，水中除了加入所述的Mg0外，還加入一定比例的NaOH, 混合過程中的PH期望值設(shè)定在7. 1以上，添加Mg0和NaOH同時(shí)進(jìn)行的或者是 分先后次序進(jìn)行。
7. 如權(quán)利要求6所述的人糞尿處理與利用的方法，其特征在于所述添加 Mg0和NaOH分先后次序，混合器是串聯(lián)的兩個(gè)或兩個(gè)以上，或者全是或部分 是管道反應(yīng)器，PH值的控制分兩步，第二步的PH設(shè)定值高于第一步的PH設(shè) 定值。
8. 如權(quán)利要求7所述的人糞尿處理與利用的方法，其特征在于加入MgO后 系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生混凝反應(yīng)，混凝后進(jìn)入沉淀反應(yīng)器進(jìn)行沉淀。
9. 如權(quán)利要求l所述的人糞尿處理與利用的方法，其特征在于所述在堿性條件下進(jìn)入吹脫塔，冊(cè)3進(jìn)入氣相，將吹脫產(chǎn)生的氣體在洗滌塔中用H2S04溶液清洗，得到(NH4) 2S04溶液。
10. 如權(quán)利要求1所述的人糞尿處理與利用的方法，其特征在于所述好氧生 化處理所得到的殘余物、沉淀得到的沉淀物以及回收的碌u酸銨可單獨(dú)或混合作 為肥料再利用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種人糞尿處理與利用的方法，其對(duì)糞尿進(jìn)行好氧生化處理，處理后的清液加入MgO使其中所含磷和氮形成以MgNH₄PO₄形式為主的沉淀，沉淀后再進(jìn)入吹脫塔進(jìn)行吹脫，使NH₃進(jìn)入氣相，吹脫產(chǎn)生的氣體在洗滌塔中用硫酸溶液清洗，得到硫酸銨溶液，所述好氧生化處理所得到的殘余物(污泥)、沉淀得到的沉淀物以及回收的硫酸銨可單獨(dú)或混合作為肥料再利用。這種方法處理效果好，實(shí)現(xiàn)了被處理物的資源化利用，并且在處理規(guī)模較小和處理量不穩(wěn)定的情況下依然保持良好的效果。主要用于人糞尿的處理，也可以用于其他類似高濃度污水的處理。
文檔編號(hào)C02F9/14GK101148306SQ200710120718
公開日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2007年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月24日
發(fā)明者健 張 申請(qǐng)人:萬若(北京)環(huán)境工程技術(shù)有限公司