[發明專利]一種城市生活污泥焚燒灰渣無害化處理技術及磷化合物的回收方法

有效

• 申請號: 201610168605.0
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105772484B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 李進平;王光坤;胡潔瓊;伍亮;龔翊敏;甘金華
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00;B09B5/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明屬于環保技術領域，具體涉及城市生活污泥焚燒灰渣無害化處理技術及磷化合物的回收，它適用于城市生活污泥焚燒灰渣、含磷尾礦等的無害化、資源化利用及化學磷回收和浸出液磷回收。

背景技術

磷是生命活動中不可缺少的營養元素之一，它在細胞的生命活動起著不可替代的作用。在生物圈內，磷的大部分只是單向流動，沒有有效循環。磷酸鹽資源也因而成為一種不能再生的資源，現存量越來越少，特別是隨著工業的發展而大量開采磷礦加速了這種損失。磷在參與環境(包括巖石、土壤和水) 、生物和人體循環的過程中，它同時又成為造成環境污染的一種重要成分。隨著污水生物處理的普及和對污泥處理處置要求的提高，剩余污泥產量持續走高。基于對剩余污泥處理處置，焚燒成為比較合適的處置方式。污泥焚燒灰中磷（以P₂O₅計）含量可以達到8%，是一種潛在的磷資源。但污泥焚燒灰渣中重金屬的存在對其使用范圍作出了嚴格的限制，因此將污泥焚燒灰渣重金屬去除并從中回收磷建立人工的磷循環，已成為污泥焚燒灰渣無害化處理和解決磷危機的重要方向。

污泥焚燒灰渣磷浸出的同時伴隨著重金屬的浸出。城市生活污泥焚燒灰酸浸出液中Ge、Zn、Cu、Pb等重金屬部分或全部易超出農用標準，由此造成了回收產物農業化肥方向的應用。農業磷肥標準中規定了各種重金屬的最高含量，因此去除重金屬使得產品達到農用標準是必須要解決的問題。國內尚無相關利用酸浸出堿沉淀回收城市生活污泥焚燒灰渣中磷的報道。

相比傳統的磷酸鈣磷肥，磷酸銨鎂是一種優質緩釋磷化肥。在近中性條件下，磷酸銨鎂有較低的溶解度而不導致燒苗，肥力保持周期較長，且不會照成土地板結，是農用磷肥的最佳選擇。

發明內容

本發明的目的是在于提供了一種城市生活污泥焚燒灰渣無害化處理及磷化合物的回收方法，原料易得，方法易行，操作簡便，該方法可將城市生活污泥焚燒灰渣中重金屬去除的同時，得到富磷溶液并用磷酸銨鎂結晶法回收得到優質磷肥。

為了實現上述的目的，本發明采用以下技術措施：

一種城市生活污泥焚燒灰渣無害化處理及磷化合物的回收方法，其步驟是：

A、污泥干化焚燒：從生物除磷城市生活污水處理系統中取得富磷剩余污泥。對富磷剩余污泥進行干化，溫度保持60-100℃，1-5h，使得干化污泥含水率保持在40%以下。再經過900－1000℃高溫有氧焚燒至燃燼，得到污泥焚燒灰渣，使得有機磷轉化為無機磷并沉積在焚燒灰渣中。

B、酸堿聯合溶出：第一酸處理b：對污泥焚燒灰渣酸處理，通過添加硫酸，保持固液比（此處固液比表示焚燒灰渣重量g和用于溶解的酸液的體積ml之比，下同）1：4至1：10之間，調節pH在0.4－0.6左右，溫度15-35℃之間，攪拌速度50-200r/min，攪拌時間1-2h，過濾得到第一濾液Ⅲ和第一殘渣Ⅳ；第二堿處理c：對第一殘渣Ⅳ進行堿處理，保持pH=11-13，固液比1：4至1：10，溫度15-35℃之間，攪拌速度50-200r/min，攪拌時間1-2h，過濾得到第二殘渣Ⅴ和第二濾液Ⅵ。

、除雜和回收：第二濾液Ⅵ逐步加入第一濾液Ⅲ中，并在pH=3.0-3.5時停止加入并過濾，過濾獲得第三殘渣Ⅷ和第三濾液Ⅸ。此舉可將第一濾液Ⅲ中的鐵離子、鋁離子以磷酸鐵、磷酸鋁的形式沉淀即第三殘渣Ⅷ，并對溶液中的細小懸浮物起到吸附除雜的效果。將第二濾液Ⅵ和第三濾液Ⅸ按照3:1體積比相互混合，后用工業用燒堿調節混合液pH至9.0-11.0，然后過濾得到第四殘渣Ⅹ和第四濾液Ⅺ，其中第四殘渣Ⅹ可用作冶金工業原料。第四濾液Ⅺ中添加0.5-3.5mol/L的硫酸鎂、0.5-5.3mol/L的硫酸銨；控制鎂磷摩爾比1.5-2.0:1，氮磷摩爾比2-4:1，靜置15-25min，過濾得到第五濾液和磷酸銨鎂結晶Ⅻ，第五濾液可參與pH的調節。

、吸附材料特性試驗：將第二殘渣Ⅴ進行600-650℃，1－2h煅燒，采用固液（固、液分別表示焚燒灰的重量g和用于溶解的酸的體積ml）比1：10對吸光度為1（是指光線通過溶液或某一物質前的入射光強度與該光線通過溶液或物質后的透射光強度比值的以10為底的對數，此處用來表征染料廢水的色度）的活性艷紅X-3B染料廢水進行吸附脫色，攪拌速度50-200r/min，1－2h，pH=1-10，脫色率均在88%以上。