[发明专利]一种资源化处理源分离黄水的方法及装置

说明书

本发明属于污水资源化利用领域，具体涉及一种资源化回收源分离黄水的方法和装置。本发明提出的一种高效、安全、环保的方法和装置用于源分离黄水的资源化回收，设计了纳滤装置和鸟粪石结晶装置：源分离黄水经过保安过滤器组后降低了纳滤膜被堵塞的风险，此时经纳滤膜处理后氨氮和磷得到浓缩，致病微生物和其他有害物质被截留、分离；纳滤出水作为鸟粪石结晶装置的进水，其中的氮、磷、镁和外加镁源、磷源发生化学反应，生成磷酸铵镁沉淀，经抽滤、润洗、烘干后可作为缓释肥回田，便于运输并且安全高效。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种资源化处理源分离黄水的方法及装置。

背景技术

人体排泄物包括尿液（黄水）和粪便（褐水），两者性质和组分差距较大。黄水中氮磷钾的组分含量较高，含碳量较低，含固率较低，并且致病微生物相对较少，褐水则刚好相反，其含固率和含碳量相对较高，而氮磷钾浓度相对较低，致病微生物较多。如果将两者混合处理不利于资源回收，因此需要通过源分离便器将两者分离收集，再分别进行资源化回收利用。成年人每天的黄水排放量在1.5 L左右，通常纳入生活污水管网进行处理。虽然黄水排放量只占城镇生活污水总排放量的1%，却贡献了生活污水中约80%的氮和50%的磷。黄水直接纳管排放不仅增加了生活污水处理厂进水的氮磷负荷，更造成了氮、磷资源的流失。在农村地区，由于黄水中含有一定量的微量污染物（如药物及其代谢产物、激素、重金属等）和致病菌（如大肠杆菌、沙门氏菌、轮状病毒等），若将黄水直接就近回田使用，则存在环境污染和安全卫生的问题，并且难以远距离的运输和推广使用。黄水腐熟化可以杀灭致病菌，但彻底的腐熟化周期需要6个月左右，因此往往需要较大的储存空间和占地面积，同时伴有气味控制和氮素挥发流失的问题。腐熟化后的黄水若不进行蒸发结晶，液态的浓缩肥则需要较大的运输成本和设备投入，限制其广泛的应用。因此有必要对源分离黄水进行高效合理的储存和处理技术开发，去除污染物和致病菌，最大化的回收和利用其氮磷钾组分。

对黄水的源分离以及资源化回收利用是国内外的研究热点，研究的目的多集中于对黄水中微量污染物的去除和氮磷钾元素的回收和运输。目前黄水资源化常用的方法有黄水腐熟化、电化学技术、膜处理技术以及化学沉淀法等。使用单一方法处理黄水往往不能同时达到去除污染物和回收有效组分的目的。例如马军等人申请的专利（CN2016104943884）采用组合膜工艺回收黄水中的氮磷元素，但仅采用组合膜工艺处理后的黄水不方便运输，只适合小范围使用。膜处理法和化学沉淀法能够实现去除黄水中微量的污染物，浓缩黄水体积以及回收鸟粪石等缓释肥料的目的。常用的膜处理方法包括纳滤、微滤、正渗透和反渗透等，因膜孔径和操作方式的不同具有不同的截留效率和运行成本。如任武昂等人申请的专利（CN2018101141734）采用正渗透膜、疏水膜和膜蒸馏组件多级处理后的出水进行磷酸铵镁沉淀，可以分离去除有机污染物，并且得到易于运输的鸟粪石固体。但多级膜系统成本高、工艺复杂、操作繁琐，需要进一步改进。

针对上述问题，本发明提出了一种经济、高效、环保的方法和工艺用于源分离黄水的资源化回收，设计了纳滤装置进行微量污染物的去除，以及改进的磷酸铵镁法进行氮磷钾组分的回收。纳滤是一种介于超滤和反渗透之间的膜处理技术，操作压力低，过滤孔径小，可以有效分离有机物、细菌和病毒等污染物，且具有离子选择性，能够截留二价以上离子，防止产生沉淀降低鸟粪石纯度；通过控制鸟粪石沉淀生成的因素如pH、Mg/N/P的摩尔比例和搅拌速度等优化鸟粪石沉淀法，节省药剂，降低成本。

发明内容

本发明的目的在于针对源分离黄水存在的氮磷资源丰富、含有有机污染物和致病菌、运输储存困难等问题提供一种资源化处理源分离黄水的方法和装置。

本发明提出的资源化处理源分离黄水的方法，主要是指运用纳滤装置和鸟粪石结晶装置来实现源分离黄水资源化。纳滤膜和微滤膜相比过滤孔径小，和反渗透膜相比操作压力低，且纳滤膜具有离子选择性，二价及以上的离子截留率高。该方法的具体步骤如下：

（1）源分离黄水流经纳滤进水箱和若干个保安过滤器后进入纳滤膜，源分离黄水中的微量有机污染物和致病微生物等有害物质被截留；