申请日2017.03.31
公开(公告)日2017.06.30
IPC分类号C02F11/10; C02F11/12; C01B25/45; C02F101/10
摘要
本发明涉及一种从脱水污泥中回收磷的方法，采用高温热水解技术对脱水污泥进行热水解，将脱水污泥投入混合浆化罐内，预热10‑15min，温度70℃以上，脱水污泥进入热水解反应罐内，120‑170℃温度下，反应20‑40min;脱水污泥中磷大部分转化为正磷;对得到的热水解后的污泥进行脱水，污泥中的正磷大部分存在于污泥脱水液中，此外污泥脱水液中也含有大量的氨氮;向污泥脱水液中投加氯化镁或氧化镁等含镁离子的盐，控制Mg2+/PO43‑‑P摩尔比为1.1‑1.5:1，同时投加碱液使污泥脱水液的pH值为8.5‑10.0，混合搅拌，沉淀30‑40min，即可获得磷酸铵镁。本发明在实际使用中，只要增加一些沉淀、投药设施等，易于实现，具有工程应用前景。
权利要求书
1.一种从脱水污泥中回收磷的方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)采用高温热水解技术对脱水污泥进行热水解，将脱水污泥投入混合浆化罐内，预热10-15min，控制温度预热至70℃以上，接着脱水污泥进入热水解反应罐内，在120-170℃温度下，反应20-40min;在此条件下，脱水污泥中磷大部分转化为正磷;
(2)对步骤(1)得到的热水解后的污泥进行脱水，热水解后的污泥脱水性能有了较大程度的改善，由于热解后污泥pH降低为6.0-6.5，污泥中的正磷大部分存在于污泥脱水液中，此外污泥脱水液中也含有大量的氨氮;
(3)向步骤(2)得到的污泥脱水液中投加氯化镁或氧化镁等含镁离子的盐，控制Mg2+/PO43-摩尔比为1.1-1.5:1，同时投加碱液使污泥脱水液的pH值为8.5-10.0，混合搅拌，沉淀30-40min，即可获得磷酸铵镁。
2.根据权利要求1所述的一种从脱水污泥中回收磷的方法，其特征在于步骤(2)中脱水采用压滤或离心方式。
3.根据权利要求1所述的一种从脱水污泥中回收磷的方法，其特征在于步骤(1)中，脱水污泥投入混合浆化罐时，可加入氧化剂或无机酸，以提高释磷效果。
4.根据权利要求1所述的一种从脱水污泥中回收磷的方法，其特征在于所述氧化剂为H2O2或KClO3，不含有Cr、Mn有害重金属，也不含有铁等易于与磷产生沉淀的氧化剂中任一种，所述无机酸为盐酸、硝酸或硫酸中任一种。
说明书
一种从脱水污泥中回收磷的方法
技术领域
本发明属于污泥处理处置与资源化处理领域，尤其是涉及一种从脱水污泥中回收磷的方法。
背景技术
磷是一种难以再生的非金属矿资源，参与动植物生命活动，在工农业中具有重要的利用价值。磷矿已被列为我国2010年后不能满足国民经济发展需要的20种矿产之一。另一方面，城市污水处理厂污泥中富集的氮、磷浓度远高于一般污/废水，如普通剩余污泥中磷的含量约为1%-3%，采用强化生物除磷工艺可达6%-12%，甚至达到15%，已超过我国三大磷矿类型的岩浆岩型磷灰石中磷的含量(一般低于10%，低者只有2%-3%)，这为磷的回收利用提供了可能，使污泥成为一种潜在的可循环磷矿资源。现在对污泥中的磷回收一般采用钙法、镁法等化学沉淀或结晶法，但这些方法一般适用于污泥的浓缩上清液、厌氧后上清液等，即仅适用于含水率很高的污泥。
污泥经过脱水后，其含水率一般为80%左右，是一种典型的固态物质，不能直接采用上述方法对其中的磷进行回收，因此需要通过厌氧、氧化、热处理、酸、碱等各种方法将固态污泥中的磷释放出来，从而再实现磷的回收。现有的相关专利如“一种回收污水污泥中磷、氮营养物质的方法”(专利申请号：CN200910209814.5)，该技术用微波/过氧化氢高级氧化技术破解污泥，加MgCl2溶液得到适宜鸟粪石沉淀的污泥裂解液，不仅使污泥中磷的去除率高，而且使磷的回收率高，且得到的鸟粪石质量高。“一种回收污泥中磷的方法”(专利申请号：CN201110446835.6)，该技术先将污泥消解, 消解的方法可以是超声波法、加热法、加酸法的一种或加热法和加酸法两种联合，然后用CaC12溶液沉淀回收污泥上层清夜中的磷，或者以海水为镁源沉淀回收污泥上清液中的磷。“一种利用白云石回收城市污泥厌氧消化液中磷的方法”(专利申请号：CN200810106419.X)，该技术利用白云石提供钙镁源分两步回收城市污泥厌氧消化液中磷，同时回收部分氮，磷，药剂成本低。
如上所述，现有专利和研究中以鸟粪石或磷酸钙法从污泥浓缩液或污泥厌氧消化液中回收污泥中磷的较多，也比较成熟，然而当前所述及的污泥中磷的释放效率不高，此外，更为显著的是，采用热处理、酸碱、微波等对一般浓缩污泥有效，而对脱水污泥进行消解或破解后，由于含固率较高，消解后的混合物难以实现泥水的分离，限制了对其中磷的回收。因此有必要开发一种高效的回收脱水污泥中磷的体系，最大可能地发掘其作用。
发明内容
本发明目的在于依托现有的“高温热水解+高含固厌氧消化”技术，提供一种从脱水污泥中回收磷的方法。通过高温热水解脱水污泥，实现脱水污泥中磷的释放，然后对性能改善后的热水解污泥进一步离心或压滤脱水，在脱水液中投加镁盐形成鸟粪石沉淀回收磷，同时回收部分氨氮。
本发明提出的从脱水污泥中回收磷的方法，具体步骤如下：
(1)采用高温热水解技术对脱水污泥进行热水解，将脱水污泥投入混合浆化罐内，混合预热10-15min，控制温度预热至70℃以上，接着脱水污泥进入热水解反应罐内，在120-170℃温度下，反应20-40min;在此条件下，脱水污泥中磷大部分转化为正磷;
(2)对步骤(1)得到的热水解后的污泥进行脱水，由于热水解后的污泥脱水性能有了较大程度的改善，且热解后污泥pH值会降低(一般为6.0-6.5)，因此污泥中的正磷大部分存在于污泥脱水液中，此外污泥脱水液中也含有较高浓度的氨氮;
(3)向步骤(2)得到的污泥脱水液中投加氯化镁或氧化镁等含镁离子的盐，控制Mg2+/PO43-摩尔比为1.1-1.5:1，同时投加碱液使污泥脱水液的pH值为8.5-10.0，混合搅拌，沉淀30-40min，即可获得磷酸铵镁晶体。
本发明中，本发明中，步骤(1)中，脱水污泥投入混合浆化罐时，可加入氧化剂或无机酸，以提高释磷效果。
本发明中，所述氧化剂为H2O2或KClO3等，不含有Cr、Mn等有害重金属，也不含有铁等易于与磷产生沉淀的氧化剂中任一种，所述无机酸为盐酸，硝酸或硫酸等中任一种。
本发明中，步骤(2)中脱水采用压滤或离心方式。
本发明中，步骤(3)中向污泥脱水液中投加含镁离子的盐的同时，可以投加石英砂等晶种作为晶核。
本发明的有益效果在于：
1. 实现脱水污泥磷的高效回收。脱水污泥是一种固态物质，常规的磷回收方法难以应用。本方法依托 “高温热水解+厌氧消化”技术，对经过高温热水解的脱水污泥再进行脱水处理，充分利用高温热水解提高污泥脱水性能，且能够转化释放污泥中磷的特性，获得磷浓度较高的脱水液，从而可以采用常规的磷酸铵镁结晶法实现对脱水污泥中磷的回收。
2. 该法既可以实现污泥中的磷的回收，同时可以回收部分氨氮，实现资源的回收利用，且通过磷回收后，可以减少后续厌氧消化过程中结垢现象发生。
3. 该发明方法是“高温热水解+厌氧消化”技术的有效补充，因此在实际使用中，只要增加一些沉淀、投药设施等，易于实现，具有工程应用前景。