[發明專利]一種從污泥單獨焚燒灰渣中回收磷和去除重金屬的方法

有效

• 申請號: 201610810280.1
• 申請日: 2016-09-08
• 公開（公告）號: CN106430136B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 張國閩;魏偉;胡明;宋祖威;劉龍
• 申請（專利權）人: 張國閩
• 主分類號: C01B25/32
• 分類號: C01B25/32
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙)11427
• 代理人: 陳娟

技術領域

本發明涉及一種從污泥單獨焚燒灰渣中回收磷和去除重金屬的方法，屬于污泥焚燒灰資源化利用領域及污泥焚燒灰渣安全處置領域。

背景技術

磷是所有生命體賴以生存的必要元素之一，在細胞結構及細胞功能方面起著重要的作用。隨著工農業的發展，人類對磷礦石的需求量日益增加，而磷在生物圈中是一種單向流動的元素，進一步加劇了需求和供給之間的矛盾。

城市污水中含有大量的磷，目前生物除磷工藝是利用聚磷菌的吸/釋磷的原理，通過排放剩余污泥來實現磷的去除。大部分污水中的磷進入剩余污泥中，因此，利用剩余污泥回收磷有著很大的潛力。回收剩余污泥中的磷國內外已做了大量研究，一般采用機械壓榨、超聲波破解、微波破解或者化學藥劑如硫酸、氧化劑等方法，但由于剩余污泥中往往含有重金屬、致病菌等有害雜質，從富磷剩余污泥中直接回收磷存在風險，且剩余污泥中具有較大的含水率，處理規模較大、反應器占地面積大和藥劑使用量大等諸多弊端。

根據住房與城鄉建設部的通報，截至2012年底，全國設市城市、縣累計建成城鎮污水處理廠3340座，日處理能力為1.42億立方米。伴隨產生的污泥(含水率以80％計)高達4000萬噸/年左右，且該數字還在以10％-15％的速度增加。長期以來，我國污水處理界普遍存在“重水輕泥”的傾向，遺留下許多污泥處理處置問題。根據國際污泥無害化處置經驗以及我國污泥處置現狀，污泥焚燒處置將成為我國污泥處置的主要手段。

污泥焚燒能有效實現污泥減量化的需求，焚燒后的灰渣含磷化合物得到很大程度富集，但污泥中的重金屬離子未能得到有效去除，僅僅是將污泥中的重金屬離子轉移到污泥焚燒灰渣中，污泥焚燒灰渣中的重金屬離子如得不到妥善處理有可能對環境造成二次污染。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種從污泥單獨焚燒灰渣中回收磷和去除重金屬的方法，克服直接提取磷具有處理量大、藥劑用量大等諸多缺點，實現磷回收量大且效率高、處理規模小、能夠去除重金屬、磷酸鈣品質高的磷回收和重金屬去除的方法。

技術方案：為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種從污泥單獨焚燒灰渣中回收磷和去除重金屬的方法，從污泥單獨焚燒廠取得污泥焚燒灰渣，采用硫酸溶解法將污泥焚燒灰渣中的重金屬以及含磷化合物溶解至溶液中得到混合液，混合液進入離心分離器固液分離，分離后的殘渣可作為一般廢棄物處置；分離出殘渣的上清液中加入NaOH調節pH至8～10，并加入Na₂S與上清液中重金屬形成沉淀，離心分離后出重金屬沉淀，實現重金屬的去除；分離去除重金屬沉淀的上清液加入Ca(OH)₂，調節pH至10～12，Ca²⁺與溶液中的PO₄^3-形成磷酸鈣沉淀，經離心分離后，獲得高品質的磷酸鈣。

具體步驟如下：

步驟一：污泥焚燒灰渣經球磨機粉碎至80目以上的細粉；

步驟二：按固液質量比8～12∶1向溶解反應器加入磨碎后的污泥焚燒灰渣和硫酸，溶解反應器設有攪拌器攪拌，保證灰渣與硫酸充分接觸，攪拌速度：100～200rpm，溶解反應器停留時間：10～12h，溶解反應器的pH控制在1～3之間；溶解反應器采用硫酸溶解灰渣中的重金屬氧化物，同時釋放灰渣中的含磷化合物，此時，溶液中含磷化合物以H₃PO₄和H₂PO₄^-為主；

步驟三：溶解反應器的出水進入第一離心分離器，離心分離轉速：3000～6000rpm，分離時間：15～30min，離心分離后不溶于酸的殘渣作為一般廢棄物處理，上清液進入反應器重金屬脫除反應器。

步驟四：上一步上清液以及步驟五和步驟七的部分回流上清液進入重金屬脫除反應器，重金屬脫除反應器為密閉反應器，設有攪拌器，攪拌速度為100～400rpm，在重金屬脫除反應器中加入NaOH，調節pH至8～10之間，再加入Na₂S可與上清液中的重金屬離子形成硫化物沉淀，達到去除重金屬的目的；

步驟五：重金屬脫除反應器的出水進入第二離心分離器，離心分離轉速：3000～6000rpm，分離時間：15～30min，離心分離后上清液進入下一級：磷回收反應器，離心分離后的殘渣為重金屬硫化物殘渣，作為危險廢棄物處置；為降低Na₂S和NaOH藥劑使用量，部分離心分離后的上清液回流至步驟四中重金屬脫除反應器內；