[發(fā)明專利]一種從污水污泥提取磷元素的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110129297.1
• 申請(qǐng)日: 2021-01-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112678790B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 齊高相;王小波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶工商大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B25/32
• 分類號(hào): C01B25/32;C01B25/34
• 代理公司: 重慶強(qiáng)大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50217
• 代理人: 陳雍

本發(fā)明涉及污水污泥再生利用領(lǐng)域，具體涉及一種從污水污泥提取磷元素的方法，包括以下依次進(jìn)行的步驟：S1脫水步驟：獲得含水率為75?95％的泥水混合物；S2鋁鹽處理步驟：在泥水混合物中加入鋁鹽，獲得反應(yīng)體系；S3水熱反應(yīng)步驟：使反應(yīng)體系進(jìn)行水熱反應(yīng)，然后固液分離取固體組分；S4酸洗步驟：使用稀酸洗所述固體組分，收集浸出液；S5磷元素回收步驟：在所述浸出液中加入二價(jià)金屬離子，獲得含磷固體物質(zhì)。本方案可以解決磷元素的回收率不高的技術(shù)問(wèn)題，采用本提取方法，磷元素的回收率可達(dá)90％以上，具有廣闊的應(yīng)用前景，可以解決世界范圍內(nèi)磷資源面臨枯竭的危機(jī)，符合當(dāng)前提倡的可持續(xù)發(fā)展的策略。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污水污泥再生利用領(lǐng)域，具體涉及一種從污水污泥提取磷元素的方法。

背景技術(shù)

污水污泥廢棄物處理處置是困擾城市可持續(xù)發(fā)展的重要難題。磷是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素，污水污泥中含有一定量的磷元素。污水污泥資源化利用既可以解決污水污泥處理問(wèn)題，還能夠回收一定的磷元素資源。磷元素是一種不可再生的資源，在農(nóng)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域占有舉足輕重的地位，目前主要從磷礦石中提取磷元素，隨著磷礦資源開(kāi)采進(jìn)度加快，磷礦石資源日趨緊張。因此，從污水污泥中提取和回收磷元素具有廣闊的應(yīng)用前景，可以解決世界范圍內(nèi)磷資源面臨枯竭的危機(jī)，符合當(dāng)前提倡的可持續(xù)發(fā)展的策略。

中國(guó)專利CN108911460A公開(kāi)了一種從剩余污泥液相中回收磷的工藝，該法先通過(guò)采用熱水解技術(shù)使污泥中的磷釋放，再采用厭氧消化再次強(qiáng)化污泥磷釋放，然后通過(guò)鳥(niǎo)糞石沉淀法對(duì)前兩階段產(chǎn)生的富磷上清液進(jìn)行磷回收。但是，該法的磷回收率有限，只能達(dá)到59.0％左右，不能滿足從污水污泥中回收利用磷元素的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明意在提供一種從污水污泥提取磷元素的方法，用以解決磷元素的回收率不高的技術(shù)問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種從污水污泥提取磷元素的方法，包括以下依次進(jìn)行的步驟：

S1脫水步驟：獲得含水率為75-95％的泥水混合物；

S2鋁鹽處理步驟：在泥水混合物中加入鋁鹽，獲得反應(yīng)體系；

S3水熱反應(yīng)步驟：使反應(yīng)體系進(jìn)行水熱反應(yīng)，然后固液分離取固體組分；

S4酸洗步驟：使用稀酸洗所述固體組分，收集浸出液；

S5磷元素回收步驟：在所述浸出液中加入二價(jià)金屬離子，獲得含磷固體物質(zhì)。

本方案的原理及優(yōu)點(diǎn)是：首先通過(guò)脫水，將污水污泥濃縮成泥水混合物，使得磷元素充分富集，以便于后續(xù)的反應(yīng)進(jìn)行，避免反應(yīng)體系過(guò)大帶來(lái)的試劑、能源消耗過(guò)大的問(wèn)題。然后在泥水混合物中加入鋁鹽，通過(guò)水熱反應(yīng)的方式，將反應(yīng)體系加熱反應(yīng)一定時(shí)間，鋁鹽和水中的磷元素充分反應(yīng)，一方面將磷元素從水相中沉淀出來(lái)，另一方面改變了反應(yīng)體系中處于固相狀態(tài)的磷元素的化合方式(有利于后續(xù)的磷元素酸洗浸出)。經(jīng)過(guò)水熱反應(yīng)之后，收集固體組分，再對(duì)固體組分進(jìn)行酸洗處理，獲得的浸出液中含有大量的磷酸根。最后在進(jìn)出液中加入二價(jià)金屬離子，產(chǎn)生含有磷元素(重要形式為磷酸根)的沉淀，從而將磷元素從污水污泥中回收出來(lái)。

現(xiàn)有技術(shù)中，回收磷元素主要的方法是對(duì)泥水混合物進(jìn)行酸熱水解反應(yīng)，使得含磷成分大量進(jìn)入體系的液相中。但是，現(xiàn)有技術(shù)的方法獲得的磷元素的回收率并不高，發(fā)明人通過(guò)大量研究發(fā)現(xiàn)，泥水混合物中存在一定的不能直接通過(guò)酸洗(或者酸熱水解反應(yīng))溶解的含磷物質(zhì)，固采用現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)手段并不能將污水污泥中的磷元素充分回收和提取。發(fā)明人嘗試了多種方法來(lái)溶解污水污泥中的難溶含磷物質(zhì)，意外發(fā)現(xiàn)，先使用鋁鹽并對(duì)泥水混合物進(jìn)行水熱反應(yīng)，可較為高效地實(shí)現(xiàn)難溶含磷物質(zhì)的轉(zhuǎn)換。最后在酸洗步驟中，大量磷元素以磷酸根的形式釋放到水相中，可通過(guò)加入二價(jià)金屬離子的方式，使得磷元素充分沉淀。