鸟粪石法回收剩余污泥释磷液及污泥焚烧灰酸浸液中磷的研究

摘要

随着全球经济的发展，我国的城镇化率快速提高，市政污水的产量也与日俱增。污水在处理厂经过生物除磷工艺处理后产生了大量的含磷剩余污泥，如果不加以处理处置将会对生态环境造成极大破坏。将污泥中的磷以鸟粪石（六水合磷酸铵镁）缓释肥的形式回收是解决磷污染与磷匮乏问题的有效方法。 本论文以回收污泥中的磷为目的，优化了模拟废水合成鸟粪石的的参数。考察了酸碱、低温加热和超声等几种预处理方法对污泥释磷的影响及固相中磷形态的变化，对酸碱释磷液进行了鸟粪石合成的条件优化，并以不同焚烧温度下得到的污泥焚烧灰为对象，通过酸浸及鸟粪石合成两步法回收磷。主要研究结果如下： 1、模拟废水合成鸟粪石条件优化 以纯试剂配制的模拟含磷废水为对象，考察了不同N/P摩尔比、不同Mg/P摩尔比、不同pH对磷回收率和沉淀物性质的影响，结果表明：随着N/P摩尔比、Mg/P摩尔比的增大沉淀开始产生的时间缩短，磷的去除率升高，沉淀产量增大。pH的增大有利于鸟粪石的产生，但增大到10.0以后鸟粪石的纯度降低，产生Mg3(PO4)2。合成鸟粪石的最优条件为N∶Mg∶P=5∶1.6∶1，pH=9.5，沉淀中鸟粪石的纯度为97.56%。 2、污泥预处理释磷条件优化 酸碱、低温加热和超声预处理污泥释磷的实验结果表明：酸性条件和碱性条件均对污泥释磷有促进作用，在pH=2时上清液中磷浓度最高；低温加热预处理污泥释磷在70oC，处理2h时达到最优，超声预处理污泥释磷在声能密度为2.13W/mL，处理0.5h时效果最优，三种释磷方式主要释放出无机磷。综合考虑污泥预处理后磷释放量以及处理时间，选用的预处理方法为酸调理法，即pH=2，预处理时间为0.5h。 3、富磷液中磷回收条件优化 污泥经pH=2调理后所得上清液中Ca/Mg摩尔比高达2.51，会抑制鸟粪石的合成，使用阳离子交换树脂处理后上清液中的N、Mg、Ca元素的含量均降至很低的浓度。该上清液用于合成鸟粪石的最优条件为N∶Mg∶P=5∶1.8∶1，溶液pH=9.5，此时磷的回收率为97.77%，沉淀中鸟粪石的纯度为97.78%。 4、焚烧灰酸浸及鸟粪石的合成 将烘干的污泥在不同温度（600、700、800、850和900oC）下焚烧得到焚烧灰，分别采用硫酸和盐酸浸出污泥焚烧灰中的磷，结果表明随着硫酸或盐酸浓度的增加，磷和重金属的含量均有所上升，800和850oC得到的焚烧灰的磷浸出率在90%以上且浸出液中重金属浓度显著降低。以0.05mol/L硫酸浸出850oC焚烧灰得到的浸出液为对象，在N∶Mg∶P=5∶1.8∶1，pH=9.5的条件下合成了鸟粪石。

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