[發(fā)明專利]一種用于污泥磷回收的靶向清潔提取方法

有效

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• 申請日: 2021-03-27
• 公開（公告）號: CN113087325B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴曉虎;丁燕燕;武博然
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;C02F11/127;C01B25/32;C02F101/10
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發(fā)明涉及一種用于污泥磷回收的靶向清潔提取方法，該方法包括以下步驟：(1)磷的靶向提取：向污泥中投加酸性離子交換樹脂，攪拌使充分提取污泥中的無機(jī)磷和有機(jī)磷；(2)離子交換樹脂再生：將步驟(1)中污泥和樹脂的混合物過篩，分別收集污泥及樹脂，用強(qiáng)酸再生液使樹脂再生，循環(huán)使用于步驟(1)；(3)磷的清潔回收：將步驟(2)得到的污泥離心，分別收集殘余污泥及上清液，向上清液中投加鈣鹽后調(diào)節(jié)pH，以磷酸鈣的形式清潔回收污泥中的磷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有磷的釋放率高、金屬元素干擾小、樹脂可循環(huán)利用等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污泥資源化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于污泥磷回收的靶向清潔提取方法。

背景技術(shù)

作為生物必需且不可再生資源，磷的長期穩(wěn)定供應(yīng)得到全人類的廣泛關(guān)注。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計資料顯示，磷礦的消耗量平均以每年2％以上的速度增長，其中2019年世界磷礦石的開采量約為2.4億噸，以目前的磷礦儲量(690億噸)和消耗速度計算，世界磷礦資源將會在280年內(nèi)消耗完全。因此，磷資源回收成為全球可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性需求。

作為放錯了地方的資源，污泥是磷回收的重要來源。據(jù)不完全統(tǒng)計，全球每年大約有130萬噸的磷通過污水進(jìn)入污水處理廠，這相當(dāng)于全球需磷量的15-20％。為了防止富營養(yǎng)化，最終污水中90％以上的磷轉(zhuǎn)移到污泥中。然而，這些污泥同時富集了污水中大量的有機(jī)污染物、病原微生物、重金屬等物質(zhì)，因此，污泥不能直接作磷肥使用，磷的釋放成為污泥磷回收的重要前提。

酸溶是簡單有效的污泥磷提取技術(shù)，但是金屬的共溶導(dǎo)致后續(xù)磷回收需要利用離子交換樹脂等方法與金屬分離提純，增加了磷回收工藝的復(fù)雜性。此外，當(dāng)前大量研究數(shù)據(jù)表明，酸溶能有效提取污泥中的無機(jī)磷，對無機(jī)磷含量高的消化污泥等的提取效率達(dá)80％以上，然而對有機(jī)磷含量高的活性污泥提取效率偏低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種磷的釋放率高、金屬元素干擾小、樹脂可循環(huán)利用的用于污泥磷回收的靶向清潔提取方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種用于污泥磷回收的靶向清潔提取方法，該方法包括以下步驟：

(1)磷的靶向提取：向污泥中投加酸性離子交換樹脂(在分子結(jié)構(gòu)中帶有酸性功能基團(tuán)的高分子化合物)，攪拌使充分提取污泥中的無機(jī)磷和有機(jī)磷；

(2)離子交換樹脂再生：將步驟(1)中污泥和樹脂的混合物過篩，分別收集污泥及樹脂，用強(qiáng)酸再生液使樹脂再生，循環(huán)使用于步驟(1)；

(3)磷的清潔回收：將步驟(2)得到的污泥離心，分別收集殘余污泥及上清液，向上清液中投加鈣鹽后調(diào)節(jié)pH，以磷酸鈣的形式清潔回收污泥中的磷。

進(jìn)一步地，所述的污泥為污水處理廠化學(xué)強(qiáng)化除磷的一級污泥，生物除磷的活性污泥，化學(xué)強(qiáng)化除磷的三級污泥等污泥中的一種或多種，也可以是包含其中的一種或多種的污泥，污泥的含固率4％，避免離子變換樹脂投加后無法攪拌的問題。

進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的酸性離子交換樹脂型號為732(在交聯(lián)為7％的苯乙烯-二乙烯共聚體上帶有磺酸基-SO₃H的陽離子交換樹脂)，投加量為1-1.5g/gTS，使體系pH下降至2-2.5左右。

進(jìn)一步地，步驟(1)中所述攪拌轉(zhuǎn)速為150-350rpm，時間為3-4h。

進(jìn)一步地，步驟(2)中過篩使用的篩網(wǎng)為55目(0.315mm)，所述的強(qiáng)酸再生液為鹽酸或硫酸溶液。

進(jìn)一步地，所述鹽酸的質(zhì)量濃度為3-10％。

進(jìn)一步地，使用硫酸再生時，為防止吸附的鈣與硫酸根反應(yīng)生成硫酸根沉淀，硫酸質(zhì)量濃度先控制在1-2％，隨后增加到3-10％。