[发明专利]一种从城市污泥厌氧消化液中回收磷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种回收磷的方法，尤其涉及一种从城市污泥厌氧消化液中回收磷的方法。

背景技术

磷矿作为一种不可再生的矿产资源，在我国，总的磷矿资源仅能维持70年左右。国土资源部已将磷矿石列为2010年后不能满足国民经济发展的20种矿石之一。同时磷是引起水体富营养化的主要因素之一，随着大量含磷的生活污水、工业废水排入江河湖泊中，增加了水体营养物质含量，其直接后果为水体富营养化，引起藻类疯长，导致鱼类、贝类等水族动物因缺氧而死亡，从而加速水体老化进程，使水体失去渔业、旅游业价值，导致一系列严重后果。

在城市污水处理过程中，尤其是污水生物处理过程中会产生大量富含磷的污泥，我国城市污水处理厂的初沉污泥、活性污泥中磷的含量(以P₂O₅计)分别为1～3％、0.78～4.3％。通过有效的方法，使磷从城市污泥中释放出来并以一定形式加以回收，这不仅为城市污水处理厂污泥处理处置和资源化开辟了一个新的方向，而且对保证污水厂的正常运行，减轻水体富营养化程度，改善城市水环境质量，促进磷资源的可持续利用具有重要意义。

据文献报道，国内外对于富磷废水回收的工艺方法有沉淀法、结晶法、电渗析法、离子交换法等，这些方法或者磷回收效率不高，或者回收工艺成本高，未能得到广泛应用。目前国内外研究最多的是以磷酸钙盐沉淀和磷酸铵镁结晶形式进行磷回收。以磷酸铵镁结晶形式回收磷需要寻找经济合适的镁源，同时确定合适的回收工艺条件，以获得较高的磷回收率和含磷量高的产品，这方面还需进一步研究；以磷酸钙盐沉淀形式回收磷需要理想的钙源，Ca(OH)₂乳浊液作为钙源利用效率较低，而CaCl₂作为钙源，回收成本较高，所以迄今为止一直未找到理想的钙源。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种从城市污泥厌氧消化液中回收磷的方法，选取并采用一种富含钙离子，价廉易得的钙源，以获得以磷酸钙盐沉淀形式进行磷回收的优化工艺条件，获得含磷率高、纯度高的产品。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种从城市污泥厌氧消化液中回收磷的方法，包括以下步骤：

(1)将质量比为1∶5～40的粉煤灰和水混合，搅拌速度50～400rpm，搅拌0.5～4h；静置后取上清液，过滤去除悬浮颗粒物，制得浸出液；其中，粉煤灰中的游离氧化钙(f-CaO)含量为1.70～3.40％，浸出液中钙离子浓度为640～1500mg/L；

(2)城市污泥经过厌氧消化后，取上清液，进行过滤去除悬浮颗粒物和加酸酸化调节溶液pH值至3.5～4.2预处理；

(3)按初始反应钙磷摩尔比为1.0～3.33∶1混合步骤(1)的浸出液和步骤(2)预处理后的消化液；加入碱溶液调节反应pH值至7.5～11.0，搅拌反应5～120min，获得磷酸钙盐沉淀物；

(4)控温103～105℃，烘干步骤(3)的磷酸钙盐沉淀物。

步骤(1)中，优选工艺：粉煤灰与水的质量比1∶8～15，搅拌速度200～300rpm，搅拌1.0～1.5h，静置时间10～16h。

步骤(1)中，采用孔径为0.45微米的滤膜过滤去除悬浮颗粒物。

步骤(1)中，所述的粉煤灰，优选进行预处理，即为：经过100～200目筛分选后，控温103～105℃，烘干1～2h。

步骤(1)中，所述的水采用自来水即可，使用蒸馏水或其他纯度更高的水，也可以，若使用，则会增加成本。

步骤(2)中，为去除消化液中碳酸盐在回收过程产生的干扰影响，可采用浓度不小于5.9mol/L的盐酸酸化，同时调节消化液pH值至pH4.3以下，优选调至3.5～4.2；或采用曝气吹脱消化液中CO₂后，再加入盐酸酸化；还可以仅使用曝气吹脱消化液中CO₂，这种方法不能够把碳酸盐去除完全。

步骤(2)中，采用孔径为0.45微米的滤膜过滤去除悬浮颗粒物。

步骤(3)中，碱溶液可以为NaOH溶液，其浓度为1.0～4.0mol/L。也可以采用KOH溶液。

步骤(4)中，所述获得的磷酸钙盐沉淀物含磷率以P₂O₅计为28～44％。

目前火力发电在我国依然占据主要的地位，燃煤电厂为减少燃煤过程中SO₂的排放，常采用炉内喷钙炉后加湿活化脱硫工艺，排放的粉煤灰富含钙。本发明采用的粉煤灰主要化学成分见下表。

粉煤灰化学成分(％)