申请日期2009.10.23
公开（公告）日期2010年4月21日
IPC分类号/45； /00; /06
概括
一种污水污泥中磷、氮营养盐的回收方法，属于固体废物处理处置领域。 其特征在于，其工艺步骤为：在脱水滤饼中加入一定量的双氧水(0.8-1.2g H2O2/g干污泥)，搅拌均匀，然后将上述污泥微波80-80℃。 120℃温度下辐射3-5分钟。用量比为1.2-1.8:1。 加入并缓慢搅拌（100-150r/min）10-20分钟，直至出现大量白色沉淀； 静置30分钟沉淀。 过滤并回收白色沉淀，其为鸟粪石。 该方法可同时回收富磷污泥中的磷和氮，减少污泥量。 鸟粪石纯度达95%以上，可直接作为肥料施入土壤。 设备简单，操作维护方便，运行成本低，不产生二次污染。
权利要求的翻译
1.一种污水污泥中磷、氮营养盐的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在脱水滤饼中加入一定量的过氧化氢溶液（0.8-1.2g H2O2/g干污泥），搅拌均匀，然后将上述污泥在微波（）中以80- 120°C 处理 3-5 分钟。
2）将上述泥水混合物静置30分钟或过滤，倒出上清液备用。
3)调节上清液pH至8.0-9.0。
4)然后加入MgCl2溶液，使Mg2+:PO43-的比例为1.2-1.8:1，缓慢搅拌(100-150r/min)，同时加入10-20min，直至出现大量白色沉淀。
5)静置30分钟，过滤回收白色沉淀，即高纯度鸟粪石。
2.根据权利要求1所述的一种回收污水污泥中磷、氮养分的方法，其特征在于，所述污泥为富磷浓缩污泥。
3.根据权利要求1所述的一种回收污水污泥中磷、氮养分的方法，其特征在于，先向污泥中添加双氧水，搅拌均匀，然后进行微波处理。
4.根据权利要求1所述的污水污泥中磷、氮营养盐的回收方法，其特征在于，所述白色沉淀物为回收的鸟粪石，其分子式为·6H2O。
5.根据权利要求1所述的一种回收污水污泥中磷、氮养分的方法，其特征在于回收的鸟粪石纯度在95％以上，可直接施入土壤作为肥料。
手动的
一种回收污水污泥中磷、氮养分的方法
技术领域
本发明属于固体废物处理处置领域，涉及一种污水污泥中磷、氮营养物质资源化、污泥减量化的回收利用方法。
背景技术
近年来，氮磷污染造成的水体富营养化十分严重，湖泊“藻华”、近岸海域“赤潮”时有发生，且愈演愈烈。 从水体中藻类对氮、磷的需要量关系来看，对于内陆水体来说，磷是水体富营养化的主要限制因素。 水中80%的磷来自污水排放。 因此，有效控制和降低排放废水中磷含量已成为防治水体富营养化的重要途径。 我国新制定的城镇污水处理厂污染物排放标准，对氮、磷提出了更加严格的要求。 城市污水达标前除磷、脱硝已成为新建、扩建、改造城市污水处理厂的主要任务。
磷在生物圈中基本上沿一个方向循环。 它是一种不可再生且日益稀缺的矿产资源。 在目前的技术和经济水平下，世界已探明的磷储量仅够人类使用100年。 人类消耗的磷大部分存在于污水中，因此污水中磷的回收被认为是促进磷循环利用的最佳途径。 污水污泥处理技术开始向除磷同时回收磷的方向发展。 变传统的“处理”为现代的“回收”，越来越受到世界各国学者和政府的关注。 瑞典政府明确规定，自2010年起，国内磷消费量的75%将来自污水处理厂。 有研究认为，从污泥中回收75%的磷，可使污泥干固体减少3-3.8%。 研究还估计，磷回收可以将污水污泥焚烧的灰分含量降低12-48%。 研究还表明，磷回收还解决了水泥制造中污泥利用的局限性（磷含量≤1%），因为磷酸盐会降低水泥的耐久性。 我国污水年磷排放量相当于2000年磷矿开采量的42.17%，可见随污水流失的磷量是巨大的。 如果不尽快回收，将是磷资源的严重浪费。
目前，许多新建、扩建、改造的城市污水处理厂均采用强化生物除磷（EBPR）工艺进行除磷、脱氮。 该工艺被认为是最经济且可持续的污水除磷工艺之一。 EBPR利用聚磷菌的特性，厌氧释放磷，好氧（或缺氧）吸收多余的磷，降低好氧（或缺氧）段磷含量，最终排出富磷剩余污泥。 减少废水中的磷。 但磷只是从液体（污水）转移到固体（污泥），并以多磷（poly-P）的形式储存在污泥中。 一般活性污泥工艺中，磷占干污泥的1.5-2.5%，而生物除磷系统排出的剩余污泥中磷含量一般在6%左右，有的情况下可达8%。 欧洲环境政策研究所估计，欧洲全面实施欧盟城市污水处理协议91/271，每年将导致约24万吨磷酸盐（以P计）被转移到污泥中。
可见，对废水生物除磷工艺中产生的大量富磷剩余污泥进行磷的回收利用，可以有效缓解当前天然磷矿物消耗过多和未来可能出现的磷资源短缺的问题，并且同时还可解决剩余污泥处理处置问题，对实现污水可持续处理具有决定性作用。
首先，污泥中的磷必须释放到上清液中，然后通过添加Ca2+和Mg2+，可以获得高纯度、安全无害的沉淀产品（如磷酸钙、鸟粪石等），然后用作工业原料或化肥。 形式实现磷资源的有效回收。 因此，稳定、高效的磷释放方法是实现剩余污泥磷回收的首要前提。 研究发现，50℃热处理1小时后，释放磷浓度为81.8mg/L。 人们还认为氮释放过高并且有机物的存在将对磷回收产生不利影响。 因此，从有利于磷回收的角度考虑，建议选择较低的温度和较短的热处理时间(薛涛等，中国给水排水，2006, 22(23): 22-25) 。 然而，通过简单地在170℃下热水解污泥5分钟，氮水解率可高达67％(乔伟等，环境科学，2008，29(1)：152-156)。 童娟等人。 利用剩余污泥的水解酸化液进行除磷研究，发现鸟粪石的最佳条件为pH 10.0、Mg:P=1.8:1、搅拌反应10分钟。 正磷去除率92.5%，总磷去除率83.8%，氨氮去除率12.3%。 但剩余污泥经水解酸化后，上清液中不仅含有90～140mg/L的正磷，而且还含有高浓度的挥发性有机酸。 这些有机物的存在会对磷的回收产生不利影响(童娟等，环境工程学报，2007，1(4)：1-4)。 另外，剩余污泥经水解酸化后，上清液pH值较低。 为了达到鸟粪石形成的碱性条件，需要消耗更多的碱。 此外，剩余污泥的水解和酸化溶液中的悬浮固体（SS）干扰适合处理和再生的沉淀形式（小颗粒）的形成。 小颗粒鸟粪石沉淀难以收获，导致鸟粪石中杂质含量增加。 。
鉴于此，要使污泥中磷回收技术在污水处理厂得到实用化，首先要保证污泥裂解，使污泥中的磷稳定高效地释放出来，再次，裂解液必须适合形成高质量的鸟粪石沉淀（如低有机物和SS、合适的氮浓度等），以确保脱除的磷完全回收成可收获的鸟粪石（鸟粪石颗粒大、纯度高、硬度等），以保证有利于鸟粪石肥料的市场推广和使用。 最后，要尽量降低成本（包括设备、药品成本等）。
发明内容
针对目前污泥中磷以鸟粪石形式回收利用的问题，本发明提供了一种利用微波/过氧化氢高级氧化技术对污泥进行裂解的方法，最大限度地释放污泥中的磷以正磷的形式。 获得适合鸟粪石沉淀的污泥裂解液，不仅污泥中磷的去除率高，而且磷的回收率高，得到的鸟粪石质量高。 为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
本发明的技术方案是首先采用微波/过氧化氢高级氧化技术。 一方面是微波快速高效的加热特性，另一方面是利用过氧化氢在微波辐射下生成羟基自由基（·OH）。 微波的热作用和羟基自由基的强氧化作用使污泥细胞裂解，释放出污泥中的磷和氮，同时将污泥中的多磷转化为正磷。 然后调节污泥裂解液pH至8.0-9.0，加入少量Mg2+溶液，形成六水磷酸镁铵，俗称鸟粪石（·6H2O）进行回收。 鸟粪石是一种缓释肥料，可形成土壤-作物-动物-人体-土壤磷循环，实现磷、氮污染物的同时去除。 具体包括以下步骤：
1、在脱水滤饼中加入一定量的过氧化氢溶液（0.8-1.2g H2O2/g干污泥），搅拌均匀，然后将上述污泥在微波（）中以80- 120°C。 处理 3-5 分钟。 污泥中的多磷以正磷的形式释放到溶液中。 不同类型污泥和不同微波频率的最佳条件参数可能不同。 双氧水的添加量、微波辐射温度、微波辐射时间与污泥的含水率、固含量等性质有关。
2、将上述泥水混合物静置30分钟或过滤，倒出上清液备用。
3.调节上清液pH至8.0-9.0。
4、然后将MgCl2溶液加入到上述调节pH的上清液中，使Mg2+:PO43-的比例为1.2-1.8:1，边加边缓慢搅拌（100-150r/min），持续10-20分钟后，会出现大量白色沉淀。
5. 静置 30 分钟。 过滤回收白色沉淀，即高纯度鸟粪石。
本发明的显着进步和优点是：
(1)该方法可使污泥中正磷的释放率达到85%以上。
(2)该方法可以将污泥SS彻底裂解，裂解液中SS含量小于100mg/L。
(3)该方法可使污泥中磷的回收率达到95%以上。
(4)由于污泥中氮含量通常高于磷含量，且污泥上清液中NH4+含量较高，因此无需添加外部氮源。 该方法可实现污泥中氮回收率20%以上。
(5)本方法回收的鸟粪石颗粒平均直径大于0.5mm，鸟粪石纯度大于95%，可直接施用于土壤。
（6）该方法可提高污泥的脱水性能，使污泥含水率降低50%以上，从而减少污泥的体积和体积。
(7)该技术设备简单，操作维护方便，运行成本低，不产生二次污染。