專利名稱：垃圾填埋場回收炭基碳酸氫銨的方法
技術領域：
本發明涉及一種垃圾填埋場回收炭基碳酸氫銨的方法。
背景技術：
根據我國的國情和經濟發展狀況，衛生填埋法因其操作簡單、處理量大、運行費用低等優點，仍將是我國城市生活垃圾處理處置的主要方式。然而，垃圾填埋過程產生的大量含高濃度氨氮的垃圾滲濾液處理和填埋場溫室氣體減排是目前我國城市生活垃圾衛生填埋所面臨的兩大突出難題。
垃圾滲濾液的氨氮含量普遍較高，濃度一般在80(T3000 mg/L，是污染源，但也是一種潛在的氮素資源庫。以某一垃圾填埋場為例，垃圾滲濾液產生量1500 t/d，則垃圾填埋處理過程中每年氨氮以垃圾滲濾液形式的流失量高達432 1620噸。2008年我國出臺了新的《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)，對垃圾滲濾液脫氮處理提出更高的要求，要求處理出水NH/-N和TN濃度分別小于25 mg/L和40 mg/L。目前，我國垃圾滲濾液脫氮技術主要有生物脫氮法和物化法兩種。生物脫氮法具有操作方便、經濟適用性等特點，但根據傳統生物硝化-反硝化脫氮的工藝，當污水中B0D5/TKN大于4飛時，才足以實現完全脫氮。而垃圾滲濾液中的B0D5/TKN—般在I飛之間，不能滿足脫氮要求。物化法主要有氨吹脫法、折點加氯法、磷酸銨鎂沉淀法等，其中折點加氯法和磷酸銨鎂沉淀法由于處理成本較高限制了其在垃圾滲濾液處理上的應用。氨吹脫法是在堿性條件下，通過大量空氣與廢水接觸而使其中的氨氮轉換成游離氨被吹出，從而去除廢水中的氨氮，去除率可達90%以上。該方法雖然具有工藝簡單、操作靈活、占地面積小、運行成本適中和處理效率高等特點，但由于吹脫后氨氣的經濟高效回收技術問題一直未能突破，一般吹脫出的氨氣直接進入大氣，不僅造成空氣污染而且也是氨氮資源的浪費。因此，垃圾滲濾液氨吹脫工藝的氮素回收與資源化利用技術問題亟待解決。沼氣是垃圾衛生填埋場的垃圾降解主要產物之一，成分是以甲烷和二氧化碳為主。兩者都是溫室氣體，而CH4的溫室效應當量又是CO2的20多倍。目前我國垃圾填埋場對沼氣的處理與利用方式主要有燃燒排放，燃燒產生蒸汽、用于生活或工業供熱，或經深度凈化處理后用作管道煤氣等。沼氣燃燒后成分主要是CO2和水蒸氣等。沼氣燃燒產生的CO2的減排是垃圾填埋場溫室氣體排放控制的技術難題。因此，尋找一種利用將垃圾填埋場運行過程中產生的氨氮和CO2進行高效回收，并實現高值化利用和污染物的減排方法，正是本發明的關鍵所在。

發明內容
本發明的目的是針對垃圾填埋場垃圾滲濾液和沼氣處理處置的特點，并利用價廉易得的生物質原料，提供一種適合垃圾填埋場廢棄物回收炭基碳酸氫銨的方法，以實現廢棄物資源的髙值化利用和污染物的減排。本發明的垃圾填埋場回收炭基碳酸氫銨的方法，包括以下步驟(I)將垃圾滲濾液的pH值調至l(Tll，送入吹脫塔中進行曝氣，使游離氨從垃圾滲濾液中逸出，產生的氨氣儲存在氨氣收集罐中，備用。(2 )收集垃圾填埋場的沼氣，直接燃燒或焚燒發電，燃燒釋放的熱量用于烘干城市園林綠化修剪產生的生物質廢棄物，產生的CO2和水蒸氣儲存于收集罐中，備用。(3)將烘干后的生物質廢棄物粉碎后送入封閉炭化爐，利用焚燒垃圾填埋場沼氣產生的熱量對炭化爐加熱，在40(T600°C的條件下對炭化爐內的生物質廢棄物進行缺氧干餾，得到多孔性生物質炭，產生的干餾氣體導入沼氣集氣罐，用于烘干生物質廢棄物或生物質廢棄物的炭化。(4)將得到的多孔性生物質炭放入碳酸氫銨反應釜中，向反應釜通入步驟I)收集的氨氣和步驟2)收集的水蒸氣以及二氧化碳，壓力調至fl.5 MPa，反應廣2 h出料，得到附有碳酸氫銨的生物質炭，碳酸氫銨反應釜中的殘留氣體用鹽酸吸收。炭基碳酸氫銨回收的基本原理為氨氣、水蒸氣和二氧化碳以低溫熱解炭化形成 的多孔性生物質炭作為晶核和載體進行接觸反應，最終在生物質炭表面和空隙形成大量的碳酸氫銨，制成炭基碳酸氫銨。本發明的有益效果在于
I、將高濃度垃圾滲濾液吹脫后氨氣收集用于合成碳酸氫銨，解決了氨吹脫法氨氣的去路問題，將廢棄的氨氣資源化利用，防止了氨氣直接進入大氣并通過沉降作用造成對地表水體的二次污染。2、利用沼氣燃燒后的CO2制備碳酸氫銨，不僅實現資源化利用，同時也大幅度削減了溫室氣體排放量。沼氣主要成分為甲烷、水蒸氣、二氧化碳等，一般燃燒利用后尾氣直接排放，大量的CO2等直接進入大氣，而將尾氣收集用于制備碳酸氫銨，不僅實現溫室氣體的減排，同時也實現尾氣的資源化利用。3、以氨氣、CO2和水蒸氣為原料并利用多孔性生物質炭作為載體制備的產品為炭基碳酸氫銨。一方面，施用于土壤后表面碳酸氫銨可以快速溶于土壤溶液，而生物質炭孔隙內的碳酸氫銨則經過一段時間釋放出來，達到緩釋效果。此外，hco3_和co32_通過施肥過程進入土壤，不易被微生物利用，從而實現固碳目的。另一方面，生物質炭本身可以改善土壤持水能力和養分持留能力，提高土壤肥力，增加作物產量。本發明將碳酸氫銨附著在多孔性生物質炭上制成炭基碳酸氫銨，不僅可以實現廢棄生物質的資源利用，解決垃圾滲濾液氨氮回收與溫室氣體CO2減排技術難題，而且可以在確保農作物穩產高產的情況下，顯著減少高能耗化學合成的化肥的施用量，降低土壤中氮素養分流失，達到真正的綜合節能減排效果O4、利用園林綠化產生的生物質廢棄物制備多孔性生物質炭，進而制備炭基碳酸氫銨，實現了廢棄物的髙值化利用。、綜合利用垃圾填埋場的沼氣燃燒尾氣、垃圾滲濾液中氮素、生物質原料等，生產得到緩釋氮肥。在填埋場內部實現資源的內循環利用，同時達到固碳減排的目的。


圖I為本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式參照圖1，垃圾填埋場回收炭基碳酸氫銨的方法，其步驟如下
(1)以調蓄池垃圾滲濾液為進水，通過管道進入吹脫塔，調整垃圾滲濾液pH值至l(Tll，吹脫塔底部安設微孔曝氣管，壓縮空氣經曝氣管被分散成微小氣泡，讓吹脫塔內的垃圾滲濾液與空氣充分接觸，垃圾滲濾液中呈飽和狀態的氨氮穿過氣液界面向氣相擴散，從而達到脫除氨氮的目的，產生的氨氣在氨氣收集罐中儲存；
(2)將垃圾填埋場逸出的沼氣收集進入集氣罐，集氣罐中的沼氣通過管道導入焚燒爐，燃燒釋放的熱量用于烘干城市園林綠化修剪產生的生物質廢棄物，產生的CO2和水蒸氣儲存于收集te中，備用；
(3)將烘干后的生物質廢棄物經過粉碎后送入封閉炭化爐，同樣利用沼氣導入焚燒爐產生的熱能對炭爐加熱，利用溫度傳感器控制溫度在40(T600°C之間。對炭化爐內的生物質廢棄物進行缺氧干餾，得到多孔性生物質炭，產生的干餾氣體導入沼氣集氣罐· (4)碳酸氫銨反應釜設有減壓排氣閥，投料方式為間歇式投料，將變速器調至6(T80r/min，啟動攪拌器，確定正轉后從反應釜上部的進料口投入多孔生物質炭，首先通入水蒸氣，10 min后再通入氨氣，20 min后通入二氧化碳，氣體均通過軟管進入反應釜，I h后停止進氣，5 min后停止攪拌，開出氣閥門，釜內氣體經過鹽酸溶液吸收后排出，再次啟動攪拌器調成反轉，打開反應釜下部的出料口出料，收集附有碳酸氫銨的生物質炭。反應結束后，碳酸氫銨反應釜中通入空氣，將殘留氣體通過鹽酸吸收殘留氨氣。
權利要求
1.垃圾填埋場回收炭基碳酸氫銨的方法，其特征是包括以下步驟 (1)將垃圾滲濾液的PH值調至l(Tll，送入吹脫塔中進行曝氣，使游離氨從垃圾滲濾液中逸出，產生的氨氣儲存在氨氣收集罐中，備用； (2)收集垃圾填埋場的沼氣，直接燃燒或焚燒發電，燃燒釋放的熱量用于烘干城市園林綠化修剪產生的生物質廢棄物，產生的CO2和水蒸氣儲存于收集罐中，備用； (3)將烘干后的生物質廢棄物粉碎后送入封閉炭化爐，利用焚燒垃圾填埋場沼氣產生的熱量對炭化爐加熱，在40(T600°C的條件下對炭化爐內的生物質廢棄物進行缺氧干餾，得到多孔性生物質炭，產生的干餾氣體導入沼氣集氣罐，用于烘干生物質廢棄物或生物質廢棄物的炭化； (4)將得到的多孔性生物質炭放入碳酸氫銨反應釜中，向反應釜通入步驟I)收集的氨氣和步驟2)收集的水蒸氣以及二氧化碳，壓力調至f I. 5 MPa，反應廣2 h出料，得到附有碳酸氫銨的生物質炭，碳酸氫銨反應釜中的殘留氣體用鹽酸吸收。
全文摘要
本發明公開了一種垃圾填埋場回收炭基碳酸氫銨的方法，本方法利用價廉易得的生物質原料，將垃圾填埋場運行過程中產生的氨氣、水蒸氣和二氧化碳合成炭基碳酸氫銨作為氮肥實現廢棄物的髙值化利用。具體步驟包括調節垃圾滲濾液pH后吹脫，收集氨氣；收集垃圾填埋場沼氣燃燒產生的CO2和水蒸氣；將烘干后的生物質廢棄物送入封閉炭化爐，進行缺氧干餾，得到多孔性生物質炭；在碳酸氫銨反應釜中以多孔性生物質炭作為晶核和載體，通入水蒸氣、氨氣和二氧化碳，反應后制得炭基碳酸氫銨。本方法綜合利用垃圾填埋場的沼氣燃燒尾氣、垃圾滲濾液中氮素、生物質原料等，生產得到緩釋氮肥。在填埋場內部實現資源的內循環利用，同時達到固碳減排的目的。
文檔編號C05G3/04GK102924189SQ20121044007
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月7日 優先權日2012年11月7日
發明者吳偉祥, 孫法遷, 周旻旻 申請人:浙江大學