CN112125483A - 一种高含固厌氧消化污泥中氮磷同步回收处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高含固厌氧消化污泥中氮磷同步回收处理方法，包括以下步骤：(1)取厌氧消化污泥进行酸溶，得到酸溶产物；(2)将步骤(1)得到的酸溶产物进行固液分离，得到泥饼和压滤液；(3)在步骤(2)得到的压滤液中加入阳离子交换树脂，去除金属杂质，过滤得到滤液；(4)在步骤(3)得到的滤液中加入镁盐，并调节pH，形成鸟粪石沉淀进行回收。本发明通过酸溶将厌氧消化污泥中的磷释放到沼液中，然后除杂，最终利用废弃物形成鸟粪石晶体，从而同步实现厌氧消化污泥中氮和磷的高效回收。

Description

一种高含固厌氧消化污泥中氮磷同步回收处理方法
技术领域
本发明属于污泥资源化技术领域，具体涉及一种高含固厌氧消化污泥中氮磷同步回收处理方法。
背景技术
磷是所有生物必需的营养元素之一。因其有限且不可再生性，磷资源回收成为全球可持续发展的战略性需求。全球每年大约有130万吨的磷通过污水进入污水处理厂，这相当于全球需磷量的15％-20％。为了防止富营养化，最终污水中90％以上的磷转移到污泥中，因此，污泥成为磷回收的重要来源。
考虑到污泥的污染属性，富磷污泥不能直接作磷肥使用，一般先将污泥中的磷释放到液相再进行后续的回收使用。在污泥的处理处置过程中实现磷回收是污泥无害化和资源化的发展趋势。
厌氧消化是目前国际上最常用的污泥处理方法之一，然而污泥中的磷在厌氧消化过程中仅有少量释放。因此，沼液中氮磷摩尔比较高，大部分铵氮不能回收，需要后续处理。以厌氧消化为核心的改进技术，如投加硫酸盐，酸化污泥等，虽然在一定程度上提高了污泥中磷的释放，但是对产甲烷的抑制作用限制了该技术的推广应用。基于此，从厌氧消化污泥中提高磷的释放，同步回收沼液中的氨氮是实现污泥资源回收最大化的有效手段。
发明内容
本发明的目的就是为了解决目前污泥在厌氧消化过程中磷的释放效率低和沼液中氨氮浓度高的矛盾，导致无法有效同步实现厌氧消化污泥中氮和磷的回收的问题，而提供一种高含固厌氧消化污泥中氮磷同步回收处理方法，以实现污泥资源回收最大化的工艺效果。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种高含固厌氧消化污泥中氮磷同步回收处理方法，包括以下步骤：
(1)取厌氧消化污泥进行酸溶，得到酸溶产物；
(2)将步骤(1)得到的酸溶产物进行固液分离，得到泥饼和压滤液；
(3)在步骤(2)得到的压滤液中加入阳离子交换树脂，去除金属杂质，过滤得到滤液；
(4)在步骤(3)得到的滤液中加入镁盐，并调节pH，形成鸟粪石沉淀进行回收。
优选地，所述的厌氧消化污泥为高含固厌氧消化污泥，含固率为10％～20％。
优选地，所述的厌氧消化污泥为污水处理厂的初沉污泥。
优选地，步骤(1)中所述酸溶采用硫酸，硫酸的加入量调节pH至pH≤2，反应时间为0.5～1h。
优选地，所述硫酸的浓度为2～4M。
优选地，步骤(2)得到的酸溶产物采用板框压滤实现固液分离。
优选地，步骤(3)中，所述阳离子交换树脂的投加量控制固液比在0.5～1g/mL之间，阳离子交换树脂优选采用型号为CER732的阳离子交换树脂。
优选地，步骤(3)中，加入阳离子交换树脂后以250～350rpm搅拌20-40min，更优选以300rpm搅拌30min。
优选地，步骤(4)中，镁盐为MgCl2·6H2O，加入MgCl2·6H2O溶液后使滤液中Mg：P摩尔比为(1.2～1.4)：1。
优选地，步骤(4)中，用草木灰调节滤液pH至8～10。
本发明处理的对象为含固率为10％～20％的高含固厌氧消化污泥，高含固厌氧消化污泥在厌氧消化过程中，仅有少量的磷释放到液相沼液中，而液相沼液中氨氮浓度较高，存在无法有效同步实现厌氧消化污泥中氮和磷回收的技术难题。在高含固厌氧消化污泥沼液中，氨氮高达2000mg/L(0.14M)，因为污泥在厌氧消化过程中磷的释放率低，导致沼液中氮磷比例过高，大部分铵氮不能回收，需要进行后续处理。为了解决该问题，本发明在污泥处理的第一步，对厌氧消化污泥进行酸溶，通过酸溶使固相污泥中的无机磷以磷酸根离子的形式释放到液相沼液中，这大大提高了污泥中磷的释放效率，酸溶后，污泥中80％以上的磷释放，使沼液中的磷达(0.08-0.16M)，可以同步实现厌氧消化污泥中氮和磷回收的目的。
与现有技术相比，本发明具体包括以下有益效果：
1、污泥中磷的释放率高。厌氧消化过程中污泥中的磷虽然释放量很少，但是有机磷大部分转化成无机磷。酸溶使污泥中的无机磷以磷酸根离子的形式释放到沼液中，大大提高了污泥中磷的释放效率，污泥中磷的释放效率达到80％以上。
2、沼液中磷与金属的分离效率高。对厌氧消化污泥进行酸溶，在大量磷释放的同时，金属离子也发生了共溶，主要包括铝、铁、钙等，影响后续鸟粪石沉淀的回收，投加阳离子交换树脂后，95％以上的金属杂质被去除。
3、氮磷资源的同步回收。用废弃物草木灰调节pH，形成鸟粪石沉淀回收，氮磷的回收率高达90％以上。
附图说明
图1为本发明处理流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
一种高含固厌氧消化污泥中氮磷同步回收处理方法，用于处理含固率为10％～20％的高含固厌氧消化污泥，图1为本发明处理流程示意图，包括以下步骤：
(1)取厌氧消化污泥进行酸溶，得到酸溶产物；
(2)将步骤(1)得到的酸溶产物进行固液分离，得到泥饼和压滤液；
(3)在步骤(2)得到的压滤液中加入阳离子交换树脂，去除金属杂质，过滤得到滤液；
(4)在步骤(3)得到的滤液中加入镁盐，并调节pH，形成鸟粪石沉淀进行回收。
作为优选的技术方案，步骤(1)中酸溶采用浓度为2～4M硫酸，硫酸的加入量调节pH至pH≤2，反应时间为0.5～1h。
作为优选的技术方案，步骤(2)得到的酸溶产物采用板框压滤实现固液分离。
作为优选的技术方案，步骤(3)中，阳离子交换树脂的投加量控制固液比在0.5～1g/mL之间，阳离子交换树脂优选采用型号为CER732的阳离子交换树脂，加入阳离子交换树脂后以250～350rpm搅拌20-40min，更优选以300rpm搅拌30min。
作为优选的技术方案，步骤(4)中，镁盐为MgCl2·6H2O，加入MgCl2·6H2O溶液后使滤液中Mg：P摩尔比为(1.2～1.4)：1，用草木灰调节滤液pH至8～10。
以下为具体实例。
实施例1
取高含固厌氧消化污泥，含固率10％，总磷含量28mg/g TS，沼液中氨氮浓度2000mg/L。向污泥中加入稀硫酸，调节pH＝2，反应0.5h，污泥中磷酸根的释放率达到90％，对酸溶产物进行板框压滤，压滤液中磷酸根浓度为2520mg/L。取100毫升压滤液加入50g离子交换树脂，以300rpm搅拌30min，最终滤液中80％的铝、铁被去除。最后往滤液中加入MgCl2·6H2O，使滤液中Mg:P摩尔比为1.2～1.4，利用草木灰调节pH至9，以200rpm搅拌20min，静置沉淀30min，上清液测得磷酸盐的回收率达到90％，氨氮的去除率达到57％。
实施例2
取高含固厌氧消化污泥，含固率18％，总磷含量20mg/g TS，沼液中氨氮浓度2500mg/L。向污泥中加入浓度为2M稀硫酸，调节pH＝2，反应1h，污泥中磷酸根的释放率达到80％，对酸溶产物进行板框压滤，压滤液中磷酸根浓度为2880mg/L。取100毫升压滤液加入90g离子交换树脂，以300rpm搅拌30min，最终滤液中85％的铝、铁被去除。最后往滤液中加入MgCl2·6H2O，使滤液中Mg:P摩尔比为1.2，利用草木灰调节pH至9，以200rpm搅拌20min，静置沉淀30min，上清液测得磷酸盐的回收率达到92％，氨氮的去除率达到63％。
实施例3
取高含固厌氧消化污泥，含固率15％，总磷含量25mg/g TS，沼液中氨氮浓度2300mg/L。向污泥中加入浓度为2M稀硫酸，调节pH＝2，反应1h，污泥中磷酸根的释放率达到85％，对酸溶产物进行板框压滤，压滤液中磷酸根浓度为3000mg/L。取100毫升压滤液加入75g离子交换树脂，以300rpm搅拌30min，最终滤液中86％的铝、铁被去除。最后往滤液中加入MgCl2·6H2O，使滤液中Mg:P摩尔比为1.4，利用草木灰调节pH至9，以200rpm搅拌20min，静置沉淀30min，上清液测得磷酸盐的回收率达到95％，氨氮的去除率达到65％。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高含固厌氧消化污泥中氮磷同步回收处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取厌氧消化污泥进行酸溶，得到酸溶产物；
(2)将步骤(1)得到的酸溶产物进行固液分离，得到泥饼和压滤液；
(3)在步骤(2)得到的压滤液中加入阳离子交换树脂，去除金属杂质，过滤得到滤液；
(4)在步骤(3)得到的滤液中加入镁盐，并调节pH，形成鸟粪石沉淀进行回收。
2.根据权利要求1所述的一种高含固厌氧消化污泥中氮磷同步回收处理方法，其特征在于，所述的厌氧消化污泥为高含固厌氧消化污泥，含固率为10％～20％。
3.根据权利要求2所述的一种高含固厌氧消化污泥中氮磷同步回收处理方法，其特征在于，所述的厌氧消化污泥为污水处理厂的初沉污泥。
4.根据权利要求1所述的一种高含固厌氧消化污泥中氮磷同步回收处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述酸溶采用硫酸，硫酸的加入量调节pH至pH≤2，反应时间为0.5～1h。
5.根据权利要求4所述的一种高含固厌氧消化污泥中氮磷同步回收处理方法，其特征在于，所述硫酸的浓度为2～4M。
6.根据权利要求1所述的一种高含固厌氧消化污泥中氮磷同步回收处理方法，其特征在于，步骤(2)得到的酸溶产物采用板框压滤实现固液分离。
7.根据权利要求1所述的一种高含固厌氧消化污泥中氮磷同步回收处理方法，其特征在于，步骤(3)中，所述阳离子交换树脂的投加量控制固液比在0.5～1g/mL之间。
8.根据权利要求7所述的一种高含固厌氧消化污泥中氮磷同步回收处理方法，其特征在于，步骤(3)中，加入阳离子交换树脂后以250～350rpm搅拌20-40min。
9.根据权利要求1所述的一种高含固厌氧消化污泥中氮磷同步回收处理方法，其特征在于，步骤(4)中，镁盐为MgCl2·6H2O，加入MgCl2·6H2O溶液后使滤液中Mg：P摩尔比为(1.2～1.4)：1。
10.根据权利要求1所述的一种高含固厌氧消化污泥中氮磷同步回收处理方法，其特征在于，步骤(4)中，用草木灰调节滤液pH至8～10。
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