[发明专利]一种用于污泥磷回收的靶向清洁提取方法

说明书

本发明涉及一种用于污泥磷回收的靶向清洁提取方法，该方法包括以下步骤：(1)磷的靶向提取：向污泥中投加酸性离子交换树脂，搅拌使充分提取污泥中的无机磷和有机磷；(2)离子交换树脂再生：将步骤(1)中污泥和树脂的混合物过筛，分别收集污泥及树脂，用强酸再生液使树脂再生，循环使用于步骤(1)；(3)磷的清洁回收：将步骤(2)得到的污泥离心，分别收集残余污泥及上清液，向上清液中投加钙盐后调节pH，以磷酸钙的形式清洁回收污泥中的磷。与现有技术相比，本发明具有磷的释放率高、金属元素干扰小、树脂可循环利用等优点。

技术领域

本发明涉及污泥资源化技术领域，具体涉及一种用于污泥磷回收的靶向清洁提取方法。

背景技术

作为生物必需且不可再生资源，磷的长期稳定供应得到全人类的广泛关注。据美国地质调查局统计资料显示，磷矿的消耗量平均以每年2％以上的速度增长，其中2019年世界磷矿石的开采量约为2.4亿吨，以目前的磷矿储量(690亿吨)和消耗速度计算，世界磷矿资源将会在280年内消耗完全。因此，磷资源回收成为全球可持续发展的战略性需求。

作为放错了地方的资源，污泥是磷回收的重要来源。据不完全统计，全球每年大约有130万吨的磷通过污水进入污水处理厂，这相当于全球需磷量的15-20％。为了防止富营养化，最终污水中90％以上的磷转移到污泥中。然而，这些污泥同时富集了污水中大量的有机污染物、病原微生物、重金属等物质，因此，污泥不能直接作磷肥使用，磷的释放成为污泥磷回收的重要前提。

酸溶是简单有效的污泥磷提取技术，但是金属的共溶导致后续磷回收需要利用离子交换树脂等方法与金属分离提纯，增加了磷回收工艺的复杂性。此外，当前大量研究数据表明，酸溶能有效提取污泥中的无机磷，对无机磷含量高的消化污泥等的提取效率达80％以上，然而对有机磷含量高的活性污泥提取效率偏低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种磷的释放率高、金属元素干扰小、树脂可循环利用的用于污泥磷回收的靶向清洁提取方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于污泥磷回收的靶向清洁提取方法，该方法包括以下步骤：

(1)磷的靶向提取：向污泥中投加酸性离子交换树脂(在分子结构中带有酸性功能基团的高分子化合物)，搅拌使充分提取污泥中的无机磷和有机磷；

(2)离子交换树脂再生：将步骤(1)中污泥和树脂的混合物过筛，分别收集污泥及树脂，用强酸再生液使树脂再生，循环使用于步骤(1)；

(3)磷的清洁回收：将步骤(2)得到的污泥离心，分别收集残余污泥及上清液，向上清液中投加钙盐后调节pH，以磷酸钙的形式清洁回收污泥中的磷。

进一步地，所述的污泥为污水处理厂化学强化除磷的一级污泥，生物除磷的活性污泥，化学强化除磷的三级污泥等污泥中的一种或多种，也可以是包含其中的一种或多种的污泥，污泥的含固率4％，避免离子变换树脂投加后无法搅拌的问题。

进一步地，步骤(1)中所述的酸性离子交换树脂型号为732(在交联为7％的苯乙烯-二乙烯共聚体上带有磺酸基-SO₃H的阳离子交换树脂)，投加量为1-1.5g/gTS，使体系pH下降至2-2.5左右。

进一步地，步骤(1)中所述搅拌转速为150-350rpm，时间为3-4h。

进一步地，步骤(2)中过筛使用的筛网为55目(0.315mm)，所述的强酸再生液为盐酸或硫酸溶液。

进一步地，所述盐酸的质量浓度为3-10％。

进一步地，使用硫酸再生时，为防止吸附的钙与硫酸根反应生成硫酸根沉淀，硫酸质量浓度先控制在1-2％，随后增加到3-10％。