Dự án công nghiệp tái chế phốt pho từ nước thải và các ví dụ điển hình ở nước ngoài

Phốt pho là một nguồn tài nguyên thiên nhiên không tái tạo, và sự khan hiếm ngày càng tăng của tài nguyên phốt pho trên cạn trên toàn thế giới và hàm lượng phốt pho trong môi trường nước quá cao dẫn đến sự giàu dinh dưỡng của nước. Do sự tăng trưởng dân số nhanh chóng, nhu cầu về phốt pho dự kiến sẽ tăng từ 50 đến 100 phần trăm vào năm 2050. Tuy nhiên, phốt pho dư thừa trong các cơ quan nước dẫn đến sự giàu dinh dưỡng của nước, và các quy định nghiêm ngặt về phát thải phốt pho của các vùng nước tự nhiên trên toàn thế giới. Mặc dù công nghệ khử phốt pho trong nước thải cũng được phát triển sớm, nhưng có một số vấn đề, bao gồm khối lượng bùn lớn hơn, sự tích tụ phốt pho trong bùn và các vấn đề như bụi bẩn phân chim. Do đó, tái chế phốt pho từ nước thải hoặc bùn có thể giải quyết vấn đề quy mô, mà còn làm giảm sự thiếu hụt tài nguyên phốt pho và thực hiện nền kinh tế tuần hoàn tái chế tài nguyên.

Các nhà máy xử lý nước thải có thể tái chế phốt pho bằng các phương tiện kỹ thuật khác nhau, bao gồm từ chất lỏng khử nước bùn, chất lỏng thượng nguồn được tiêu hóa kỵ khí của bùn và tro từ bùn. Trong vấn đề trước, chúng tôi giới thiệu các phương tiện kỹ thuật chính để tái chế phốt pho trong bùn, vấn đề này sẽ chia sẻ với bạn các trường hợp điển hình của các nhà máy nước thải nước ngoài sử dụng công nghệ liên quan để tái chế phốt pho bùn.

Phương tiện kỹ thuật để tái chế phốt pho trong bùn

Các hình thức sản phẩm chính của tái chế phốt pho là sắt phosphate, nhôm phosphate, phân chim (MAP) và hydrophosphate vôi và các kết tủa phosphate khác. Bởi vì hàm lượng P trong phân chim được chuyển đổi thành tiêu chuẩn P2O5 có thể đạt 51,8%, trong khi hàm lượng quặng phốt pho chất lượng cao nhất thế giới hiện nay là 46% (P2O5 ≥ 30% được định nghĩa là quặng phốt pho giàu), phân chim được ưa chuộng nhất trong các sản phẩm tái chế phốt phát khác nhau, có thể được sử dụng trực tiếp hoặc gián tiếp làm phân bón chất lượng cao cho nông nghiệp và lâm nghiệp.

01 Công nghệ tái chế phốt pho của Ostara

Công nghệ Pearl® và WASSTRIP® độc quyền của Ostara ở Vancouver, Canada, cho phép tái chế phốt pho và nitơ thành phân bón thực vật hiệu quả cao "CrystalGreen®".

Công nghệ Pearl® chủ yếu được sử dụng để tái chế phốt pho trong chất ly tâm tiêu hóa kỵ khí, công nghệ này sử dụng lò phản ứng giường lưu hóa thượng lưu, thông qua hóa chất, năng lượng dòng chảy, kiểm soát tốc độ nạp thuốc và các phương pháp khác để tái chế phốt pho. Vì magiê là một thành phần hạn chế trong dịch tiêu hóa kỵ khí, để làm cho tỷ lệ Mg:P cao hơn một chút so với 1:1, dung dịch magiê clorua (MgCl) được thêm vào lò phản ứng. Dung dịch natri hydroxit (NaOH) thường được sử dụng để kiểm soát độ pH. Cột lò phản ứng bao gồm ít nhất ba vùng liên tục dọc với tốc độ thẳng đứng thấp hơn ở phân khúc trên thẳng đứng, trong khi phân khúc dưới thẳng đứng có tốc độ thẳng đứng thấp hơn và có khu vực thu hoạch ở phía dưới. Khi các tinh thể phát triển và đoàn tụ làm tăng kích thước hạt, một số hạt trở nên đủ lớn để chìm xuống khu vực thu hoạch. Nước thải được xử lý được thải ra khỏi đầu lò phản ứng và sau đó được quay trở lại nhà máy xử lý nước thải để xử lý thêm. Một phần của nước thải được xử lý trở lại đáy lò phản ứng theo cách tuần hoàn từ đỉnh lò phản ứng. Quá trình này đã được áp dụng thành công trong việc xử lý nước thải muối dinh dưỡng nồng độ cao.

Quy trình WASSTRIP® (waste activated sludge stripping to recover internal phosphorus) được giải phóng phốt phát từ bùn dư thừa bằng cách sử dụng quy trình tái chế bùn dư thừa. Quá trình rửa nước bao gồm các rãnh hỗn hợp ở trạng thái kỵ khí. Tăng cường polyphosphate (PAOs) trong bùn khử phốt pho sinh học (EBPR) dễ dàng giải phóng phosphate được lưu trữ (cũng như magiê, kali anti-ion) trong điều kiện kỵ khí WASSTRIP®. Sau đó, phân luồng bùn cô đặc giải phóng chất dinh dưỡng vào chất lỏng cô đặc và Pearl® được tái chế. Chất tẩy rửa có hàm lượng amoniac thấp, vì vậy nó cần phải được trộn với chất khử nước trong Pearl®để kết tủa phân chim. Trước khi tiêu hóa kỵ khí, WASSTRIP® kiểm soát sự lắng đọng của phân chim trong toàn bộ quá trình xử lý bùn bằng cách giảm hàm lượng phosphate và magiê trong bùn còn lại, cải thiện tính chất khử nước của bùn, giảm lượng polymer do mất ion kali, giải quyết các vấn đề liên quan đến phân chim và giảm đáng kể sản lượng bùn.

WASSTRIP® cũng đảo ngược tác động tiêu cực của EBPR đối với hiệu suất mất nước. Thời gian lưu trú thủy lực (HRT) của quá trình WASSTRIP® bị ảnh hưởng bởi hàm lượng phốt pho trong chất lỏng trên và hiệu quả của axit béo dễ bay hơi (VFA). PAOs không thể giải phóng phosphate trừ khi có đủ VFAs được hấp thụ. VFAs được tạo ra trong quá trình lên men. WASSTRIP® có thể chỉ hoạt động nội sinh trên bùn còn lại hoặc VFAs có thể được thêm vào quy trình WASSTRIP® (ví dụ: lên men từ bùn chính, tiêu hóa pha axit, v.v.) để tăng tốc độ giải phóng phốt phát và giảm HRT)

Phân bón phốt pho Crystal Green® là một sản phẩm quy trình với thành phần chính là amoni magiê shopthalosphate (MgNH4PO4∙6H2O) và đường kính hạt > 0,5 mm. Phân lân truyền thống hòa tan trong nước, nhưng Crystal Green không hòa tan trong nước, khi thực vật cần dinh dưỡng, rễ của nó sẽ tiết ra axit hữu cơ, hòa tan các chất dinh dưỡng trong đất, ngăn ngừa mất chất dinh dưỡng do nước mưa rửa sạch và các yếu tố khác, cải thiện hiệu quả thúc đẩy tăng trưởng và trưởng thành cây trồng.

Xem chi tiết Dự án công nghiệp tái chế phốt pho từ nước thải và các ví dụ điển hình ở nước ngoài >>