[发明专利]一种同步强化污泥厌氧产酸和磷回收的资源化工艺

说明书

本发明涉及一种同步强化污泥厌氧产酸和磷回收的资源化工艺，该工艺包括以下步骤：(1)采用热活化过硫酸盐预氧化工艺对剩余污泥进行预处理；(2)将步骤(1)得到的预处理污泥冷却至室温，调节pH，进行厌氧发酵产酸；(3)将步骤(2)得到的厌氧发酵污泥进行固液分离；(4)向步骤(3)得到的滤液中加入镁盐，并调节pH，过滤得到鸟粪石结晶的沉淀进行磷回收，剩余滤液作为碳源回流至污水处理厂。与现有技术相比，本发明克服了现有各种技术无法同时满足污泥厌氧资源化过程中磷高效释放及高附加值回收的要求；过硫酸盐预氧化既可以强化污泥厌氧释磷；又可以裂解污泥，强化污泥厌氧发酵产酸。

技术领域

本发明涉及污泥资源化技术领域，具体涉及一种同步强化污泥厌氧产酸和磷回收的资源化工艺。

背景技术

磷是所有生物必须的营养元素之一。全球人口增长和集约化耕作方式导致磷矿的消耗量平均以每年2％以上的速度增长。作为不可再生资源，磷矿的长期稳定供应成为全人类值得关注的问题之一。我国是人口大国，截止2020年，我国的磷矿储量仅剩32亿吨，不到世界储量的5％，然而每年的磷矿消耗量达世界水平的50％。不均的资源分布和巨大的开采需求使得我国磷资源短缺迫在眉睫，磷回收成为解决磷资源匮乏的重要手段。

我国污水处理厂进水的磷浓度一般为4-5mg/L，为了防止富营养化，出水浓度控制在0.5mg/L以下，因此，90％以上的磷转移到污泥中。2020年中华人民共和国生态环境部第二次全国污染源普查公报显示，2017年我国水中污染物总磷的削减量(即转移到污泥中的量)为21.75万吨，相当于磷肥产量的6.64％。因此，作为放错了地方的资源，污泥成为磷回收的主要来源。

在污泥厌氧转化过程实现磷回收成为经济、可持续的发展方向。然而，作为国际上最常用的污泥处理方法之一的厌氧消化技术，存在磷释放效率低的问题。近年来，研究发现硫酸根在硫酸根还原菌的作用下生成的硫离子与Fe-P沉淀发生置换反应能有效增加Fe-P的溶出，因此硫酸根的投加可以明显提高污泥厌氧消化过程中磷的释放，但是对产甲烷的抑制作用限制了该技术的推广应用。

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同步强化污泥厌氧产酸和磷回收的资源化工艺，用于开发污泥厌氧消化过程磷高效释放及高附加值回收技术，实现污泥厌氧资源回收最大化。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供了一种同步强化污泥厌氧产酸和磷回收的资源化工艺，通过向污泥中投加过硫酸盐、热活化预处理，裂解污泥促进有机物水解强化污泥厌氧发酵产酸，同时预氧化产生的硫酸根协同硫酸盐还原菌增加了污泥磷的溶出，提高污泥磷的有效回收，具体如下：

一种同步强化污泥厌氧产酸和磷回收的资源化工艺，该工艺包括以下步骤：

(1)采用热活化过硫酸盐预氧化工艺对剩余污泥进行预处理；

(2)将步骤(1)得到的预处理污泥冷却至室温，调节pH，进行厌氧发酵产酸；

(3)将步骤(2)得到的厌氧发酵污泥进行固液分离；

(4)向步骤(3)得到的滤液中加入镁盐，并调节pH，过滤得到鸟粪石结晶的沉淀进行磷回收，剩余滤液作为碳源回流至污水处理厂，完成同步强化污泥厌氧产酸和磷回收的资源化工艺。

进一步地，所述的剩余污泥为生物除磷的活性污泥和铁盐强化除磷的化学污泥的混合污泥。

进一步地，所述的剩余污泥含固率为2-4％，pH＝6.5-7.5。

进一步地，步骤(1)中，对所述污泥进行热活化过硫酸钠预氧化处理，一方面能有效破解污泥，强化厌氧产酸，另一方面过硫酸盐氧化产生大量的硫酸根强化厌氧释磷，过硫酸盐的投量使混合物中摩尔比S:Fe＝(0.5-2):1；热活化温度为70-80℃，时间为1.5-2.5h，在此条件下，过硫酸根完全氧化为硫酸根。