本发明专利技术属于环境保护技术领域，具体为一种从有机固体废弃物中回收氮磷的方法。本发明专利技术首先对有机固体废弃物（包括除油后的猪粪、鸡粪、剩余污泥、餐厨垃圾等）进行厌氧发酵，形成沼液；然后利用分子筛吸附技术，向沼液中添加天然沸石，回收沼液中的氮磷资源。结果表明，经天然沸石吸附后，氮磷回收率最高可达83.8%和93.5%。本发明专利技术操作条件简单，易于实施，吸附后的沸石仍可返回田间使用，与鸟粪石等处理方法相比，简化了步骤，减弱了约束条件，节省了成本。
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【技术实现步骤总结】
本专利技术属于环保
，具体涉及一种从有机废弃物中回收氮和磷的方法。
技术简介
厌氧发酵是针对畜禽粪便、污水处理厂剩余污泥、餐厨垃圾等有机含量较高的固体废弃物常用的处理方法，同时厌氧发酵工艺还能实现固体废弃物的资源化回收，符合可持续发展的要求。一般来说，有机含量较高的固体废弃物经过厌氧发酵后，沼液中含有较高的氨氮和磷酸盐浓度，必须进行合理有效的处理，避免氮磷流入水体，防止水体富营养化。目前对发酵液中氮磷的有效去除研究较多，其中鸟粪石（）技术因能同时回收氮磷并生成高价值的缓释肥料而备受关注。鸟粪石沉淀技术是从外部加入镁离子后，以沉淀的形式回收氮磷。 虽然已被证明是完全可行的，但此工艺必须严格控制溶液中Mg2+、NH4+、PO43-的摩尔比和pH值两个关键因素，操作条件苛刻。另外溶液中常见的共存离子K+、Ca2+、CO32-等也会影响鸟粪石的晶体形貌和纯度，如生成钾镁磷酸盐、无定形磷酸钙和MgCO3。另外，源发酵液的性质也不稳定，少数变化(如pH、氨氮和磷酸盐浓度)需重新进行优化试验，以保证鸟粪石合成工艺的稳定运行。在实际应用中，这些条件相对难以控制。天然沸石在自然界分布广泛，廉价易得，是一种分子筛，内部多孔结构使其具有很高的比表面积。 其结构组成包括铝硅酸盐骨架、可交换阳离子（Na、K、Li、Ca、Mg、Ba、Sr）和水三部分。在废水处理中已被证明能通过吸附高效去除氨氮（NH4+）。吸附NH4+后，沸石中的Na+、Ca2+、K+和Mg2+被交换释放到溶液中。理论上这些被取代的二价阳离子在适当的条件下可以和磷酸盐发生反应沉淀，从而实现磷的资源化回收。同时，虽然该过程是先后发生的两步反应，但吸附过程和沉淀反应速度很快，效果仍能达到氨氮和磷酸盐的同时去除。在沸石的吸附过程中，环境条件对沸石的吸附效果影响不大，能适应不同pH、不同底物浓度的变化。 同时，吸附了氮、磷的天然沸石可以作为农业上的长期肥料，也可以作为可以长期储存的磷源。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种简便、高效的从有机固体废弃物中回收氮磷的方法。本专利技术提供的从有机固体废弃物中回收氮磷的方法，首先将有机固体废弃物进行厌氧发酵形成沼液，然后利用分子筛吸附技术从沼液中回收氮磷资源，即将沸石投入到厌氧发酵的各种沼液中，通过离子交换将沼液中的氨氮吸附到沸石上。在氨氮吸附过程中，沸石中的阳离子被沼液中的NH4+取代进入溶液中，其中以Ca2+和Mg2+为主的二价阳离子与沼液中的磷酸盐发生反应生成磷酸盐沉淀，生成的磷酸盐沉淀被沸石拦截吸附，或者沉降在沼液中，从而完成沼液中氮磷的回收过程。 本专利技术提供的从有机固废中回收氮、磷的方法，具体操作步骤如下：（1）用纯水将有机固废调节至pH=10/L，再用饱和氢氧化钠溶液调节pH为9～12，搅拌均匀后向厌氧环境中充入氮气，然后在35±2℃条件下密封厌氧环境发酵2天（即40～50小时）；（2）取200±100mL上述发酵液于锥形瓶中，加入20±10g天然沸石（粒径1.1～1.4mm），用封口膜密封瓶口，在室温下不断振摇沸石4.5～5.5小时（一般为5小时），沸石被吸附饱和，充分回收沼液中的氮、磷。 该专利技术中，有机固体废物包括猪粪、鸡粪、剩余污泥、脱脂后的餐厨垃圾等。
本专利技术方法结果表明，有机固废中的氮、磷经过强碱处理后充分释放到沼液中，加入天然沸石5小时后，不同类型有机固废沼液中氮、磷的回收率分别在65.5-81.3%和80.3-92.1%之间。本专利技术操作条件简单易行，吸附后的沸石仍可返回田间使用，与鸟粪石等处理方法相比，简化了步骤，减弱了约束，节省了成本。具体实施方法下面通过具体实例进一步说明本专利技术。实施例1：鸡粪厌氧发酵后沼液中氮、磷的同步回收实验所用的鸡粪来自江苏昆山某养鸡场，含水率为86.1±6.1%。 用水将各固废固体浓度调节至/L，再用氢氧化钠饱和溶液调节pH为9、10、11、12，充氮气营造厌氧环境后密闭，在35 ℃下进行厌氧发酵，发酵2 d后沼液中氨氮浓度为401.2～611.9 mg/L，磷酸盐浓度为125.5～157.2 mg/L。取污泥厌氧发酵浓沼液200 mL放入锥形瓶中，加入10g天然沸石(粒径1.1～1.4 mm)，用封口膜封住瓶口，继续室温振摇5 h。 氮、磷充分吸附后沼液中氨氮、磷酸盐浓度分别为65.8～114.4 mg/L、13.8～19.6 mg/L，回收率分别在81.3～83.8%、87.5～89%之间。
实施例2：猪粪厌氧发酵沼液中氮磷的同步回收实验所用猪粪样品来自江苏昆山某畜牧养殖场，含水率为80.3±3.2%，用水调节各固废固体浓度为/L，再用饱和氢氧化钠溶液调节pH为9、10、11、12，充入氮气营造厌氧环境后密闭，在37℃下进行厌氧发酵。 经过2天的发酵，沼液中氨氮和磷酸盐的浓度分别为501.5～827.9mg/L和133.7～152.5mg/L，见附录1。取污泥厌氧发酵浓沼液300mL放入锥形瓶中，加入20g天然沸石（粒径1.1～1.4mm），用封口膜封住瓶口，继续室温振摇5小时，待氮、磷充分吸附后，沼液中氨氮和磷酸盐的浓度分别为95.9～185.4mg/L和8.8～12.0mg/L，回收率分别在80.9～83.8%和92.5～93.5%之间。 实施例3：剩余污泥厌氧发酵后沼液中氮磷的同步回收实验所用污泥样品来自上海市某污水处理厂，含水率为97.2±5.7%；用水调节各固废固体浓度为/L，再用饱和氢氧化钠溶液调节pH为12.0，充氮气营造厌氧环境后密闭，在35℃下进行厌氧发酵。发酵2天后沼液中氨氮和磷酸盐的浓度分别为433.2～756.9mg/L和82.5～106.5mg/L。
取200mL厌氧发酵污泥放入锥形瓶中，加入20g天然沸石(粒径1.1～1.4mm)，用封口膜封住瓶口，室温下继续振摇5小时以上。氮、磷充分吸附后，污泥中氨氮、磷酸盐浓度分别为121.6～201.1mg/L、9.7～11.9mg/L，回收率分别在70.5～75.7%、84.3～89.4%之间。实施方案4：餐厨垃圾厌氧发酵后沼液中氮、磷同时回收试验。经除油预处理的餐厨垃圾来自上海某高校食堂，含水率为92.1±4.8%。 用水将各固废固体浓度调节至100mL/L，再用饱和氢氧化钠溶液调节pH至12.0，充入氮气营造厌氧环境后密封，在33℃下进行厌氧发酵，发酵2天后沼液中氨氮和磷酸盐浓度分别为391.1～584.2mg/L和97.9～141.5mg/L。取污泥厌氧发酵浓沼液100mL放入锥形瓶中，加入15g天然沸石（粒径1.1～1.4mm），用封口膜封住瓶口，继续常温振摇5h，待氮、磷充分吸附后，测定沼液中氨氮含量
【技术保护要点】
一种从有机固废中回收氮磷的方法，其特征在于，具体步骤为：首先将有机固废进行厌氧发酵，形成沼液；然后采用分子筛吸附技术，即将沸石放入厌氧发酵后的沼液中，通过离子交换将沼液中的氨氮吸附到沸石上，在氨氮吸附过程中，沸石中的阳离子被沼液中的NH4+取代到溶液中，其中主要包括Ca2+、Mg2+的二价阳离子与沼液中的磷酸盐发生反应生成磷酸盐沉淀，生成的磷酸盐沉淀被沸石拦截吸附或沉降在沼液中，完成沼液中氮磷的回收过程。
【技术特点概要】
1.一种从有机固体废弃物中回收氮磷的方法，其特征在于，具体步骤为：首先将有机固体废弃物进行厌氧发酵，形成沼液；然后采用分子筛吸附技术，即将沸石放入厌氧发酵后的沼液中，通过离子交换将沼液中的氨氮吸附到沸石上。在氨氮吸附过程中，沸石中的阳离子被沼液中的NH4+取代进入溶液中，其中以Ca2+、Mg2+为主的二价阳离子与沼液中的磷酸盐发生反应生成磷酸盐沉淀，生成的磷酸盐沉淀被沸石拦截吸附或沉降在沼液中，完成沼液中氮磷的回收过程。
2.根据权利要求1所述的从有机固体废弃物中回收氮磷的方法，其特征在于：
【专利技术属性】
技术研发人员：万春丽、刘翔、丁帅、
申请人（专利权人）：复旦大学，
类型：发明
国家/省份/城市:上海;31
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