[发明专利]一种基于磷、钾元素资源化利用的废弃物处理工艺

说明书

本发明公开了一种基于磷、钾元素资源化利用的废弃物处理工艺，包括如下步骤：(1)初始原料制备：将生活污泥、废弃生物质和微生物菌剂混合均匀，得到混合物料；(2)生物干化：所述混合物料采用多层立式混翻发酵塔进行生物干化处理，得到生物干化物料；(3)流化床焚烧：所述生物干化物料送入流化床焚烧炉前进行干燥，然后再进入流化床焚烧炉中燃烧得到焚烧灰渣，燃烧过程中加入组合添加剂，所得焚烧灰渣用作土壤改良剂。本发明以城镇生活污泥和有机废弃物为原料，得到富含磷、钾的土壤改良剂，实现磷、钾元素回收和废弃物的资源化利用。

技术领域

本发明属于固体废物处理技术领域，涉及一种基于磷、钾元素资源化利用的废弃物处理工艺，特别涉及一种利用城镇生活污泥和有机废弃物作为原料，以实现城镇生活污泥和有机废弃物中磷、钾元素的资源化利用。

背景技术

磷元素(P)是地球上非常重要、难以再生的非金属矿产资源之一，目前，地球上经济可开采的无杂质磷矿仅够人类使用不足50年的时间，磷危机已迫在眉睫，已成为当今人类社会必须面对的重大危机之一。中国磷矿资源仅占世界的7％。且富磷矿比例比较低。依据中国的学者研究结果，利用平均品位为23％以上的矿，也只能利用到2032年，中国磷资源稀缺性将不断提升。

农业上应用的磷元素很大一部分随着物质循环进入城市污水中，我国市政污水中磷含量均值约10mgl/L，《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)中一级A标准要求出水中磷含量在0.5mg/L以下，最终磷酸盐都被转移到污泥中(我国暂无从污水中回收磷的要求)。我国污泥的总磷最高可达3.7％，平均值为2.5％，2017年，我国城市污水处理厂污泥产生量已达到4000 万吨，经计算可知，每年污泥中的磷资源相当于22万吨高品位的磷矿石，等同于我国每年磷肥需求的2％。面对磷矿石匮乏的形式，世界各国致力于开发新型磷源，城市生活污泥中含有大量的荷尔蒙、抗生素和激素等有害有机物，使污泥农用提供磷源的途径越走越窄，因此，越来越多的研究机构开始探索新的污泥磷回收方式。从剩余污泥焚烧灰渣中提取磷资源相关研究正处于起步阶段，其主要难点是焚烧灰渣中富含不可利用的磷，且结构性质稳定，不易发生化学反应，如要实现磷元素的回收利用，还需将灰渣高温煅烧，改变磷的化学形式 (磷危机概观与磷回收技术，郝晓地，高等教育出版社2011年8月，P173)。

我国有机废弃物产量巨大，如农作物秸秆、园林垃圾等，每年有超过10亿吨，有机废弃物中含有大量的磷、钾等肥效元素。将其直接还田形成的生物质残渣溶解度极低，磷、钾元素利用率低，并且容易造成腐败，产生臭气污染。

焚烧被看作是污泥、有机废弃物处理最有效的方法，不仅可以实现废弃物的完全无机化，消除环境影响，也可以在焚烧过程中实现热量的再利用和灰渣中磷、钾等元素的资源化利用。然而在传统的焚烧过程中，受到焚烧工艺的影响，磷元素在灰渣中的富集率较低，且往往富集成磷酸铝盐和磷酸铁盐等。生物可利用性上讲，植物对磷酸铝盐和磷酸铁盐的吸收性较差，制约了磷的生物可利用性，在实际生产过程中不希望得到铝基和铁基的磷酸盐；而钙基和镁基的磷酸盐就有较高的缓释性和较强的生物可利用性，同时也是磷肥生产过程中重要的原料，因此无论从工业生产还是生物的可利用性角度上讲，以钙基和镁基回收的磷酸盐是最佳的回收方法。因此将废弃物中的磷转化成钙基和镁基的磷酸盐，可大大提高磷的利用效率，增加磷元素的缓释性和生物可利用性，以达到最佳的磷回收效果。污泥及有机废气物中钾元素经焚烧后主要形成K₂O，其中超过50％的钾元素可有效利用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于磷、钾元素资源化利用的废弃物处理工艺，该工艺以城镇生活污泥和有机废弃物为原料，得到富含磷、钾的土壤改良剂，实现磷、钾元素回收和废弃物的资源化利用。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种基于磷、钾元素资源化利用的废弃物处理工艺，包括如下步骤：

(1)初始原料制备：将生活污泥、废弃生物质和微生物菌剂混合均匀，得到混合物料；