[发明专利]一种利用白云石回收城市污泥厌氧消化液中磷的方法

说明书

技术领域

本发明属于城市污泥资源化技术领域，涉及回收城市污泥厌氧消化液中磷的方法，具体涉及一种利用白云石提供钙镁源以沉淀法从城市污泥厌氧消化液中回收磷资源的方法。

背景技术

磷是生命形式不可缺少的营养元素，从其自然循环过程来看，磷又是一种不可再生、不可替代的资源。在我国，富磷矿仅能维持使用10～15年，国土资源部已将磷矿列为2010年后不能满足国民经济发展需要的20种矿种之一。同时磷又是引起水体富营养化的主要因素之一。随着人们生活水平的提高，城市污水中氮、磷等营养元素越来越高。污水如不经适当处理而排放，一方面会造成磷资源的浪费，加剧现有磷矿资源短缺和磷的需求量高之间的矛盾，另一方面大量的氮、磷营养元素汇入水体，会加重水体营养物质负荷，导致水体富营养化，引起藻类疯长，从而加速水体老化进程，使水体失去原有经济价值。

城市污水处理厂生物处理系统中多利用聚磷菌的好氧吸磷和厌氧释磷特性，将污水中的磷富集到剩余污泥中形成富磷污泥；在污泥的厌氧消化过程中，大量的可溶性磷又被释放到厌氧消化液中，当厌氧消化液返回到生物处理系统进行处理时，会加重处理系统的营养负荷。因此，通过适当的工艺方法从城市污泥厌氧消化液中回收磷，不仅可以降低污水处理系统的营养负荷，保证出水水质，减轻水体富营养化程度，而且可以实现污水污泥中磷资源的循环利用，是磷资源可持续利用的一种有效途径。

据文献报道，目前国内外对于磷回收的工艺方法研究较多，主要可分为沉淀法、结晶法、吸附法、离子交换法等。这些方法或磷回收率不高，或回收产物的含磷率低，或回收工艺复杂和回收成本较高而未能得到广泛的应用。

国内外研究和应用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。国内汪慧贞等研究以磷酸钙盐形式回收污水处理厂厌氧段上清液中磷，控制pH9.3～9.5时，磷回收率达到80%；魏源送等采用酸化与微波辐射结合处理污泥，获得正磷和总磷浓度分别为53mg/L和249mg/L的富磷上清液，向富磷上清液中投加氯化钙以磷酸钙结晶法回收磷，磷回收率约98%；项学敏等采用热酸组合法处理污泥以释放磷，并以海水作为镁源同时投加氯化铵以磷酸铵镁形式回收富磷上清液中的磷，正磷回收率可达94.89%；Battistoni等研究以海水作为镁源回收污泥脱水上清液中的磷和氮，不需要投加化学药剂，约70%的溶解性磷酸盐能够沉淀回收；Kim等研究利用钢渣粉末作为晶种诱导富磷的污泥脱水上清液形成羟基磷灰石结晶回收磷，在初始正磷浓度为72.9mg/L、反应pH为6.8～7.6时，磷回收率达到52.4%。

综上所述，以上磷回收方法主要存在以下几点问题：(1)投加钙盐或镁盐及钙镁的氧化物或氢氧化物以磷酸铵镁或磷酸钙盐形式回收富磷清液中的磷，药剂成本较高；利用工业废弃物如粉煤灰浸出液提供钙源回收厌氧消化液中磷，厌氧消化液中氮没有得到回收；(2)以海水作为镁源同时回收磷和氮，若不投加化学药剂，则富磷清液的磷回收率不高；若投加氯化铵，则增加了磷回收药剂成本；(3)诱导结晶法回收富磷清液中的磷，磷的回收率较低，回收产物含磷率低。因此，采用廉价的钙镁源降低磷回收成本，提高磷回收率的同时获得含磷率高的回收产物以及回收磷的同时回收氮等问题已成为沉淀法回收磷的研究热点。

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利用白云石回收城市污泥厌氧消化液中磷的方法，以富含钙和镁并且廉价易得的原料白云石为城市污泥厌氧消化液的磷回收提供所需的钙源和镁源，降低磷回收药剂成本，回收厌氧消化液中的磷的同时回收部分氮，获得高的磷回收率且回收产物含磷率高。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种利用白云石回收城市污泥厌氧消化液中磷的方法，包括以下步骤：

（1）粉碎白云石，选取目数不小于30目的白云石颗粒；对城市污泥厌氧消化液进行过滤，获得滤后厌氧消化液；

（2）将步骤（1）中目数不小于30目的白云石颗粒和滤后厌氧消化液混合，控制pH 4.0～4.5，搅拌反应，过滤，获得钙离子和镁离子浓度分别不低于1000mg/L和500mg/L的溶出液；

（3）再调节步骤（2）中的溶出液pH至8.0～10.0，反应10～30min，然后过滤，获得沉淀物及上清液；103～105℃下，烘干沉淀物获得第一步磷回收产物；

（4）城市污泥厌氧消化液经过滤后再调节pH至4.0～4.5进行预处理，获得预处理后的厌氧消化液；