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鸟粪石听厌了?产钙磷石的磷回收技术听过吗?

发布时间:2022-12-20整理:成都科林环保有限公司

越来越多的污水处理厂正在实践营养回收,其中磷是常见的回收材料之一。除了处理日益严格的出水磷浓度外,污水处理厂除磷的动机还包括解决管道和工艺设备的鸟粪结垢问题(污水处理设备经常在长期运行中积累大量的鸟粪形矿物附着物,损坏管道和设备),也可以成为销售肥料,成为污水处理厂的有力宣传材料。

CalPrex据悉,磷回收技术起源于一家公司Nutrient Recovery & Upcycling(简称NRU)公司,然后Centrisys/CNP公司从NRU该工艺技术获得授权。2019年底,水业杂志《TPO(处理厂经营者)采访NRU公司创始人之一Menachem Tabanpour。在本期的微信专栏中,小编结合本次采访报道,与大家一起增加对CalPrex的了解。

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CalPrex的发展史

NRU该公司表示,在污泥进入厌氧消化器之前,该工艺可以回收45%以上的总磷。该方法是在厌氧消化前将氢氧化钙设置在一个特殊的反应器中,将氢氧化钙添加到剩余污泥和初级污泥的浓缩液中,终使用钙磷石(CaHPO4·2H2O,英文名为Brushite)捕获磷的形式,干燥后可制成肥料颗粒。

Tabanpour先生说他和CalPrex故事可以从20年前开始。2002年,当他还在上中学时,他参加了威斯康星麦迪逊大学Philip Barak实验室暑期实习项目教授。Barak教授是CalPrex初的发明人,但他初研究如何用单分子膜结晶提取鸟粪石。

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由于项目的不断发展,Tabanpour先生读本科的时候可以继续参加这个项目。首先,项目组与位于麦迪逊的九泉污水处理厂(Nine Spring WWTP)合作,在处理工艺的不同位置采样,以确定除磷点。他们发现在酸性消化池中(SRT基本为1.5天),pH降低值会使磷非常易溶,容易提取。2007年,他们决定放弃对鸟粪石的研究,开启钙磷石回收的新方向。

团队成立于2011年,以加快其商业化进程NRU公司。个中试项目位于伊利诺伊州Woodridge城的Greene Valley污水处理厂的管道也受到鸟粪石结垢的困扰。他们一共在Woodridge次是2014-2015年,第二次是2017年。2017年,美国圣骑士关注。2017年,美国圣骑士(Centrisys)的子公司CNP获得授权并注册该技术 CalPrex的商标名。这样的名字是因为CNP已经有一个叫了MagPrex基于鸟粪石沉淀的磷回收技术,他们认为CalPrex MagPrex为污水处理厂提供磷回收率的解决方案。

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2018年,Centrisys/CNP和NRU新组成的团队正在进一步获得密尔沃基城市污水管理局(MMSD)、丹佛市污水管理局(MWR)麻省水资源管理局(MWRA)在得到美国水研究基金会的支持后(WRF)在九泉污水厂进行更大规模的示范项目,验证工艺技术的大规模潜力。

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CalPrex差异?

在被问到CalPrex当工艺与其它磷回收工艺有本质区别时,Tabanpour答案是:一个关键区别是,我们不生产鸟粪石,而是生产钙磷石,后者是磷酸钙矿物,而不是磷酸镁矿物。与其他商业磷回收技术相比,CalPrex回收率是它们的两到三倍。一般来说,除磷率的关键是你能溶解多少磷。捕获溶解的磷是除磷过程中简单的部分。困难在于你能把污泥中的总磷变成可溶的形式?”

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污水中的磷通常被密封在污泥中。磷进入初始污泥约10-20%,其余大部分在剩余污泥中,出水量仍含10%。Tabanpour说:污泥浓缩后,基本上是磷汇(phosphorus sink),它主要存在于细胞或颗粒状。为了回收,你需要溶解磷。这就是发酵池的作用。较低的发酵池pH能释放更多的磷并保持可溶性。离心机脱水后,可溶性磷高浓度离心液约500ppm,并且TSS较低。这是后续磷沉淀的理想溶液。”

CalPrex反应器

那么CalPrex反应器是如何回收磷的?Tabanpour我们加入氢氧化钙(熟石灰),pH值从5.5升至6.5.形成的磷酸钙矿物沉淀在斜板沉淀池中,然后用离心机脱水,然后干燥成肥料。脱水后的离心液送回污水处理线。

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钙磷石的特点

Tabanpour表示:钙磷石与鸟粪石相似,也是一种很好的缓释肥料。纯钙磷石磷含量约18%,鸟粪石磷含量约12.6%,是市场上其他磷肥较的矿物磷肥替代品。鸟粪石的形成会伴随着晶体过程,形成大晶体或珍珠,但钙磷石不会。后者形成150-300μm的颗粒。脱水后会形成糊状物,看起来像厚厚的混凝土。干燥后,它变成非白色或灰色粉末,可以制成颗粒。

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什么样的污水厂适合?

问什么污水厂适合选择这个过程。Tabanpour表示有四类污水厂可快速适应:

首先,合适的污水水解工艺的污水厂是合适的;

二是厌氧消化前需要去除大部分磷的污水厂,因为它们通常面临非常严重的鸟粪石结垢问题,或者对污泥磷浓度有相关要求的污水厂;

三是后置好氧消化器(PAD)因为PAD能破坏碱度,降低碱度pH,回收可以提高溶解磷的含量;

四是污水厂,想提高生物固体肥料的产量。

另外,Tabanpour还提到,NRU有自己的钙磷石肥料商品—— 2019 他们在秋天推出了一个名字 Steady State 肥料品牌。销售的肥料包括AirPrex鸟粪石及装置生产CalPrex根据客户需要定制的钙磷石和氮磷钾混合肥料。

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据悉,除了MMSD在丹佛污水厂的测试中,水务局九泉污水厂在厌氧消化前增加了CalPrex系统去除大部分磷后,污泥中氮磷的比例更加合理,获得的磷肥质量可以更好地满足农业氮的需求,进而提高了对钙磷石肥的信心。小编个人认为,随着对活性污泥中磷转化机制认识的加深,相信未来磷回收技术的回收率有望进一步提高。

由于小编的水平有限,如果读者想知道的话CalPrex更多细节,请查看WRF原报告。如有不对劲,请多指正。

来源:JIEI创新实验室

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