CN112225192A - 强化剩余污泥释放氮磷及生物炭诱导制备鸟粪石的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种强化剩余污泥释放氮磷及生物炭诱导制备鸟粪石的方法,具体为:(1)用1 mol/L的HCl或1 mol/L的NaOH的将剩余污泥pH调至11‑13,放上六联搅拌器,转速设为130‑180 r/min,将处理后的污泥离心,取上清液测定其氮磷含量;(2)用1 mol/L的HCl或1 mol/L的NaOH将污泥上清液pH调为10‑11,然后加入MgCl2·6H2O,最后加入生物炭,投加量为60‑120 g/L,搅拌速度设为90‑110 r/min,搅拌时间为25‑40 min,沉淀时间为25‑40 min,沉淀结束后有晶体生成,即鸟粪石晶体,取上清液经0.45μm滤膜过滤后测定其PO4 3‑P和NH4 +‑N的含量,并计算PO4 3‑P和NH4 +‑N的去除率;该方法利用碱强化剩余污泥释放氮磷,并采用生物炭诱导鸟粪石的生成,生成的鸟粪石粒径大,容易回收,另外采用生物炭诱导鸟粪石的生成,实现生物炭的高效利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种强化剩余污泥释放氮磷及生物炭诱导制备鸟粪石的方法。
背景技术
磷是组成生命物质不可缺少且不能替代的元素之一,没有磷元素,农作物生长受到影响。磷是地球上一种不可自然再生的有限资源,已探明的全球磷矿基础储量为500×108 t,其中,磷灰石储量180×108 t。当前世界磷矿石的年开采量为1.4×108 t左右,预计到2030年世界磷矿石的年开采速度将超过1.87×108 t。以目前消耗速度计算,全球磷矿将会在100~250年内消耗殆尽。磷是人类营养物的主要组成元素之一,磷矿产资源开采后约80%被用于磷肥生产。摄入人体的磷,除少量被吸收外,绝大部分随尿液和粪便排泄到污水中而引起富营养化。这就产生了全球范围内普遍存在着陆地磷矿产资源日益匮乏与水环境中磷含量过高而导致水体富营养化这一矛盾。因此,从污水中回收磷,发掘“第二磷矿”的研究具有重要意义。
鸟粪石结晶法回收污水氮磷技术。鸟粪石结晶法,即利用镁离子与铵根离子和磷酸根离子结合,从而生成沉淀(即鸟粪石),进而达到氮、磷共回收的目的。在市政污水活性污泥法处理过程中,市政污水中约有80%总磷会转移至剩余市政污泥中,因此剩余污泥中含有比较高的磷,然而这部分磷不易转移至液相中,很难对其回收。现有技术中多采用超声波、臭氧氧化法使剩余污泥中的磷元素释放,然而这些技术存在能耗大、费用高等特点,为此,研发一种费用低,操作简单的磷释放技术具有重要意义。
传统鸟粪石结晶法处理氮、磷废水时,存在镁盐投加过量、投加碱过多、运行成本高、易产生二次污染等问题,且生成的鸟粪石晶体极其分散,回收困难,限制了该技术的应用,为此,开发容易回收鸟粪石晶体具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,克服现有技术的缺点,提供一种强化剩余污泥释放氮磷及生物炭诱导制备鸟粪石的方法,该方法利用碱强化剩余污泥释放氮磷,并采用生物炭诱导鸟粪石的生成,生成的鸟粪石粒径大,容易回收,另外采用生物炭诱导鸟粪石的生成,实现生物炭的高效利用。
为了解决以上技术问题,本发明提供一种强化剩余污泥释放氮磷及生物炭诱导制备鸟粪石的方法,具体包括以下步骤:
(1)碱处理剩余污泥释放氮磷
用1 mol/L的HCl或1 mol/L 的NaOH的将剩余污泥pH调至11-13,放上六联搅拌器,转速设为130-180 r/min,时间设为1.5-3 h,将处理后的污泥离心,转速为3000-4500 r/min,时间为10-20 min,取上清液测定其氮磷含量;
(2)生物炭诱导生成鸟粪石
用1 mol/L的HCl或1 mol/L的NaOH将污泥上清液pH调为10-11,然后加入MgCl2·6H2O,最后加入生物炭,投加量为60-120 g/L,搅拌速度设为90-110 r/min,搅拌时间为25-40min,沉淀时间为25-40 min,沉淀结束后有晶体生成,即鸟粪石晶体,取上清液经0.45 μm滤膜过滤后测定其PO4 3-P和NH4 +-N的含量,并计算PO4 3-P和NH4 +-N的去除率。
本发明进一步限定的技术方案是:
进一步的,前述强化剩余污泥释放氮磷及生物炭诱导制备鸟粪石的方法中,步骤(2)中所述生物炭为椰壳炭、木质炭、煤质炭中的一种或多种混合物。
前述强化剩余污泥释放氮磷及生物炭诱导制备鸟粪石的方法中,步骤(1)中测定的上清液其氮磷含量具体为:
PO4 3-P浓度达到170-195.66 mg/L,NH4 +-N浓度达160.25-180.5 mg/L。
前述强化剩余污泥释放氮磷及生物炭诱导制备鸟粪石的方法中,步骤(2)中加入MgCl2·6H2O 后使污泥上清液中n(Mg):n(P)=1.2,n(P):n(N)=0.9。
前述强化剩余污泥释放氮磷及生物炭诱导制备鸟粪石的方法中,步骤(2)中上清液中PO4 3-P及NH4 +-N的去除率为:
PO4 3-P去除率达70-80%,NH4 +-N去除率达50-70%。
本发明的有益效果是:
本发明中利用碱强化剩余污泥释放氮磷,并采用生物炭诱导鸟粪石的生成,生成的鸟粪石粒径大(粒径>0.1mm),容易回收,另外采用生物炭诱导鸟粪石的生成,实现生物炭的高效利用,回收容易,降低成本,不易二次污染。
在本发明专利中,只需投加镁盐,即可回收剩余污泥中的氮和磷,因此,具有操作简单,成本低等特点。
附图说明
图1为本发明强化剩余污泥释放氮磷及生物炭诱导制备鸟粪石的方法中加碱处理后磷和氮的释放量的数据图;
图2为本发明强化剩余污泥释放氮磷及生物炭诱导制备鸟粪石的方法中生物炭选用椰壳炭诱导磷酸根和氨氮的浓度变化及去除率数据图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明方法详细说明。
实施例1
本实施例提供的一种强化剩余污泥释放氮磷及生物炭诱导制备鸟粪石的方法,具体包括以下步骤:
(1)碱处理剩余污泥释放氮磷
取1 L pH为7.28-8.01的剩余污泥,用51mL的1 mol/L的NaOH将剩余污泥pH调至12,放上六联搅拌器,转速设为150 r/min,时间设为2 h,温度为室温25℃,将处理后的污泥离心,转速为4000 r/min,时间为15min,取上清液测定其氮磷含量,PO4 3-P浓度由4.29 mg/L增加到189.66 mg/L,NH4 +-N浓度由1.97 mg/L增加到166.25 mg/L具体如图1所示;
(2)生物炭诱导生成鸟粪石
取50 mL污泥上清液,用1 mol/L的HCl 3.5mL将污泥上清液pH调为10,按n(Mg):n(P)=1.2,n(P):n(N)=0.9的比例,加入0.08g的MgCl2·6H2O,然后按80 g/L的投加量投加椰壳炭(15目),搅拌速度设为100r/min,搅拌时间为30min,沉淀时间为30min,取上清液经0.45 μm滤膜过滤后测定其pH、PO4 3-P和NH4 +-N的质量浓度,并计算PO4 3-P和NH4 +-N的去除率,PO4 3-P去除率可达76.94%,NH4 +-N去除率可达52.39%,具体如图2所示,沉淀结束后有晶体生成,晶体成分鸟粪石晶体。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种强化剩余污泥释放氮磷及生物炭诱导制备鸟粪石的方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
(1)碱处理剩余污泥释放氮磷
用1 mol/L的HCl或1 mol/L 的NaOH的将剩余污泥pH调至11-13,放上六联搅拌器,转速设为130-180 r/min,时间设为1.5-3 h,将处理后的污泥离心,转速为3000-4500 r/min,时间为10-20 min,取上清液测定其氮磷含量;
(2)生物炭诱导生成鸟粪石
用1 mol/L的HCl或1 mol/L的NaOH将污泥上清液pH调为10-11,然后加入MgCl2·6H2O,最后加入生物炭,投加量为60-120 g/L,搅拌速度设为90-110 r/min,搅拌时间为25-40min,沉淀时间为25-40 min,沉淀结束后有晶体生成,即鸟粪石晶体,取上清液经0.45 μm滤膜过滤后测定其PO4 3-P和NH4 +-N的含量,并计算PO4 3-P和NH4 +-N的去除率。
2.根据权利权利要求1所述的强化剩余污泥释放氮磷及生物炭诱导制备鸟粪石的方法,其特征在于:步骤(2)中所述生物炭为椰壳炭、木质炭、煤质炭中的一种或多种混合物。
3.根据权利权利要求1所述的强化剩余污泥释放氮磷及生物炭诱导制备鸟粪石的方法,其特征在于:步骤(1)中测定的上清液其氮磷含量具体为:
PO4 3-P浓度达到170-195.66 mg/L,NH4 +-N浓度达160.25-180.5 mg/L。
4.根据权利权利要求1所述的强化剩余污泥释放氮磷及生物炭诱导制备鸟粪石的方法,其特征在于:步骤(2)中加入MgCl2·6H2O 后使污泥上清液中n(Mg):n(P)=1.2,n(P):n(N)=0.9。
5.根据权利权利要求1所述的强化剩余污泥释放氮磷及生物炭诱导制备鸟粪石的方法,其特征在于:步骤(2)中上清液中PO4 3-P及NH4 +-N的去除率为:
PO4 3-P去除率达70-80%,NH4 +-N去除率达50-70%。
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谢淘: "生物炭的特性分析及其在黄水资源化中的应用", 《中国优秀博硕士学位乱问全文数据库(博士) 工程科技I辑》, no. 7, 15 July 2016 (2016-07-15), pages 59 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114671422A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-06-28 | 南京拜思特环保设备有限公司 | 椰壳炭诱导剩余污泥上清液低浓度氮磷制备鸟粪石的方法 |
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