[发明专利]一种从污水污泥提取磷元素的方法

说明书

本发明涉及污水污泥再生利用领域，具体涉及一种从污水污泥提取磷元素的方法，包括以下依次进行的步骤：S1脱水步骤：获得含水率为75‑95％的泥水混合物；S2铝盐处理步骤：在泥水混合物中加入铝盐，获得反应体系；S3水热反应步骤：使反应体系进行水热反应，然后固液分离取固体组分；S4酸洗步骤：使用稀酸洗所述固体组分，收集浸出液；S5磷元素回收步骤：在所述浸出液中加入二价金属离子，获得含磷固体物质。本方案可以解决磷元素的回收率不高的技术问题，采用本提取方法，磷元素的回收率可达90％以上，具有广阔的应用前景，可以解决世界范围内磷资源面临枯竭的危机，符合当前提倡的可持续发展的策略。

技术领域

本发明涉及污水污泥再生利用领域，具体涉及一种从污水污泥提取磷元素的方法。

背景技术

污水污泥废弃物处理处置是困扰城市可持续发展的重要难题。磷是引起水体富营养化的主要因素，污水污泥中含有一定量的磷元素。污水污泥资源化利用既可以解决污水污泥处理问题，还能够回收一定的磷元素资源。磷元素是一种不可再生的资源，在农业应用领域占有举足轻重的地位，目前主要从磷矿石中提取磷元素，随着磷矿资源开采进度加快，磷矿石资源日趋紧张。因此，从污水污泥中提取和回收磷元素具有广阔的应用前景，可以解决世界范围内磷资源面临枯竭的危机，符合当前提倡的可持续发展的策略。

中国专利CN108911460A公开了一种从剩余污泥液相中回收磷的工艺，该法先通过采用热水解技术使污泥中的磷释放，再采用厌氧消化再次强化污泥磷释放，然后通过鸟粪石沉淀法对前两阶段产生的富磷上清液进行磷回收。但是，该法的磷回收率有限，只能达到59.0％左右，不能满足从污水污泥中回收利用磷元素的要求。

发明内容

本发明意在提供一种从污水污泥提取磷元素的方法，用以解决磷元素的回收率不高的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种从污水污泥提取磷元素的方法，包括以下依次进行的步骤：

S1脱水步骤：获得含水率为75-95％的泥水混合物；

S2铝盐处理步骤：在泥水混合物中加入铝盐，获得反应体系；

S3水热反应步骤：使反应体系进行水热反应，然后固液分离取固体组分；

S4酸洗步骤：使用稀酸洗所述固体组分，收集浸出液；

S5磷元素回收步骤：在所述浸出液中加入二价金属离子，获得含磷固体物质。

本方案的原理及优点是：首先通过脱水，将污水污泥浓缩成泥水混合物，使得磷元素充分富集，以便于后续的反应进行，避免反应体系过大带来的试剂、能源消耗过大的问题。然后在泥水混合物中加入铝盐，通过水热反应的方式，将反应体系加热反应一定时间，铝盐和水中的磷元素充分反应，一方面将磷元素从水相中沉淀出来，另一方面改变了反应体系中处于固相状态的磷元素的化合方式(有利于后续的磷元素酸洗浸出)。经过水热反应之后，收集固体组分，再对固体组分进行酸洗处理，获得的浸出液中含有大量的磷酸根。最后在进出液中加入二价金属离子，产生含有磷元素(重要形式为磷酸根)的沉淀，从而将磷元素从污水污泥中回收出来。

现有技术中，回收磷元素主要的方法是对泥水混合物进行酸热水解反应，使得含磷成分大量进入体系的液相中。但是，现有技术的方法获得的磷元素的回收率并不高，发明人通过大量研究发现，泥水混合物中存在一定的不能直接通过酸洗(或者酸热水解反应)溶解的含磷物质，固采用现有技术的常规手段并不能将污水污泥中的磷元素充分回收和提取。发明人尝试了多种方法来溶解污水污泥中的难溶含磷物质，意外发现，先使用铝盐并对泥水混合物进行水热反应，可较为高效地实现难溶含磷物质的转换。最后在酸洗步骤中，大量磷元素以磷酸根的形式释放到水相中，可通过加入二价金属离子的方式，使得磷元素充分沉淀。