專利名稱：一種從剩余污泥中制備和提純鳥糞石的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從城市污水處理廠的剩余污泥中制備和提純鳥糞石的方法，屬于資源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著城市污水處理能力的不斷提高，污水處理廠產(chǎn)生的污泥特別是剩余污泥的量越來越大，危害也日益嚴(yán)重。同時(shí)，污泥也是一種可利用的資源，含有植物生長所需要的氮、 磷、鉀等營養(yǎng)元素以及維持植物正常生長發(fā)育的多種微量元素和能改良土壤結(jié)構(gòu)的有機(jī)物及腐殖質(zhì)。因此，如何實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、資源化和無害化已成為污水處理行業(yè)亟待解決的重大課題。在剩余污泥資源化的研究中，考慮到磷的可持續(xù)利用問題而開展的對(duì)剩余污泥中磷的回收利用問題已成為業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)之一。目前，鳥糞石與磷酸鈣被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的磷回收途徑，特別是鳥糞石沉淀法由于可以同時(shí)回收氮磷兩種元素而備受青睞。鳥糞石沉淀法回收氮磷的原理在于當(dāng)污水中同時(shí)存在NH4+、P043_和Mg2+時(shí)，發(fā)生如下反應(yīng)Mg2++P0廣+NH4++6H20—~- MgNH4PO4 · 6H20生成物MgNH4PO4 · 6H20,即磷酸銨鎂，簡稱為MAP，俗稱鳥糞石，其純晶體為白色晶體，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)氮磷資源有效利用的環(huán)境友好型緩釋肥料，近年來備受關(guān)注。鳥糞石沉淀法不僅可以同時(shí)去除和回收氮、磷從而降低回收液中氮磷負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)污泥的減量化和無害化，而且回收得到的鳥糞石是一種很好的緩釋肥料，可以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上再次利用。因此，對(duì)我國這樣一個(gè)農(nóng)業(yè)大國來說，研究利用鳥糞石沉淀法回收污泥處理構(gòu)筑物中的氮和磷，無疑具有更加重大的現(xiàn)實(shí)意義。目前對(duì)鳥糞石沉淀法回收污泥中氮磷方法的研究多集中在對(duì)形成條件的探討上， 而對(duì)從剩余污泥中得到較高純度鳥糞石物質(zhì)的方法則鮮有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)剩余污泥的初始特性與現(xiàn)有方法所得鳥糞石純度難以令人滿意的不足，提供了一種從剩余污泥中制備高純度鳥糞石物質(zhì)的方法，該方法不僅能夠得到高純度的鳥糞石物質(zhì)，而且能夠減輕污泥處理過程中所產(chǎn)生上清液回流對(duì)污水處理流程的氮磷沖擊負(fù)荷，從而改善污水處理廠的運(yùn)行。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種從剩余污泥中制備高純度鳥糞石物質(zhì)的方法，其特征在于方法按如下步驟進(jìn)行1)將剩余污泥置于SBR反應(yīng)器內(nèi)，控制攪拌速度在適當(dāng)范圍內(nèi)(此時(shí)剩余污泥能夠攪拌均勻但不至于產(chǎn)生漩渦)，使用一定濃度的HCl和NaOH溶液調(diào)節(jié)pH在3 5范圍內(nèi)，在室溫環(huán)境下進(jìn)行反應(yīng)，以使剩余污泥中的氮磷釋放至上清液中。反應(yīng)進(jìn)行2 4h后， 得到富含氨氮、正磷酸鹽和鈣鎂離子的污泥上清液。
幻使用一定濃度的MgCl2溶液將鈉型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂改型為鎂型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂。3)將步驟1)中所得污泥上清液以一定流速通過裝有改型后的鎂型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂的離子交換柱，進(jìn)行鈣離子的去除，以改變污泥上清液中的鈣鎂物質(zhì)的量之比 (簡記為Mg/Ca)，以Mg/Ca小于5作為樹脂泄漏點(diǎn)。4)將步驟3)中所得的離子交換后污泥上清液置于鳥糞石制備反應(yīng)器中，用一定濃度的HCl和NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH在8. 5 9. 5，在100 200r/min的速度下攪拌至出現(xiàn)大量灰白色沉淀物，靜置沉淀后回收富含鳥糞石的灰白色沉淀物。本發(fā)明的有益效果是1)在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了將剩余污泥中的氮磷從固相轉(zhuǎn)移到液相中去，從而實(shí)現(xiàn)了富含氮磷溶液的快速獲得。2)通過鎂型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂的離子交換，提高了富含氮磷溶液中的Mg/ Ca，從而最大限度地消除了鈣離子對(duì)形成鳥糞石物質(zhì)的影響。3)得到了鳥糞石純度在95%以上的沉淀產(chǎn)品。


本發(fā)明的附圖為實(shí)施例的工藝流程圖。圖中標(biāo)號(hào)1.電動(dòng)攪拌器，2.蠕動(dòng)泵，3.改型后的鎂型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂， 4.磁力攪拌器。
具體實(shí)施例方式取某污水處理廠(采用A2/0工藝)回流污泥泵房的剩余污泥，置于剩余污泥中氮磷釋放裝置內(nèi)，控制攪拌速度在70 90r/min的范圍內(nèi)(此時(shí)剩余污泥能夠攪拌均勻但不至于產(chǎn)生漩渦)，使用2mol/L的HCl和NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為3 士0. 2范圍內(nèi)，在室溫環(huán)境下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行4h后，得到含氨氮、正磷酸鹽和鈣、鎂離子濃度分別為239. 2mg/LU28mg/ L、399. 7mg/L和196. 2mg/L的污泥上清液。在剩余污泥中氮磷釋放的同時(shí)，用濃度為3%的 MgCl2溶液將所購001 X7強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂由鈉型改為鎂型。然后，取40ml改型完成后的鎂型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂，裝入交換柱中，用蠕動(dòng)泵將欲處理污泥上清液以2cm/min 的流速流經(jīng)交換柱，將離子交換前后的污泥上清液中的Mg/Ca由0. 4提高到9. 8。接下來， 將離子交換后所得溶液置于鳥糞石制備裝置中，投加一定濃度的HCl和NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的PH為9. 5，在lOOr/min的速度下攪拌10后出現(xiàn)大量灰白色沉淀物，靜置沉淀后回收得到鳥糞石純度為96. 85%的灰白色沉淀物。
權(quán)利要求
1.一種從剩余污泥中制備高純度鳥糞石物質(zhì)的方法，其特征在于方法按如下步驟進(jìn)行1)控制PH在3 5的范圍內(nèi)進(jìn)行剩余污泥中氮磷的釋放；2)用MgCl2溶液進(jìn)行鈉型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂的改型；3)用改型后的樹脂對(duì)所得的富含氮磷污泥上清液進(jìn)行離子交換，降低鈣離子對(duì)鳥糞石物質(zhì)形成的影響；4)控制pH在8.5 9. 5范圍內(nèi)，對(duì)離子交換后所得溶液進(jìn)行攪拌至出現(xiàn)大量灰白色沉淀，靜置沉淀后回收富含鳥糞石的灰白色沉淀物。
2.根據(jù)權(quán)利1要求所述的從剩余污泥中制備高純度鳥糞石物質(zhì)的方法，其特征在于 剩余污泥中氮磷釋放過程中PH控制在3 5范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利1要求所述的從剩余污泥中制備高純度鳥糞石物質(zhì)的方法，其特征在于 采用改型后的鎂型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂對(duì)所得的富含氨氮、正磷酸鹽和鈣鎂離子的污泥上清液泥渣進(jìn)行離子交換，改變污泥上清液中的鈣鎂物質(zhì)的量之比(簡記為Mg/Ca)，并以 Mg/Ca小于5作為樹脂泄漏點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利1要求所述的從剩余污泥中制備高純度鳥糞石物質(zhì)的方法，其特征在于 使用離子交換后的污泥上清液進(jìn)行鳥糞石制備過程中，PH控制在8. 5 9. 5范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利1要求所述的從剩余污泥中制備高純度鳥糞石物質(zhì)的方法，其特征在于 所得沉淀產(chǎn)品得鳥糞石純度在95%以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及從城市污水處理廠的剩余污泥中制備和提純鳥糞石的方法，其特征在于方法按如下步驟進(jìn)行控制pH在3～5的范圍內(nèi)進(jìn)行剩余污泥中氮磷的釋放；用MgCl2溶液進(jìn)行鈉型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂的改型；用改型后的樹脂對(duì)所得的富含氮磷污泥上清液進(jìn)行離子交換，降低鈣離子對(duì)鳥糞石物質(zhì)形成的影響；控制pH在8.5～9.5范圍內(nèi)，對(duì)離子交換后所得溶液進(jìn)行攪拌至出現(xiàn)大量灰白色沉淀，靜置沉淀后回收富含鳥糞石的灰白色沉淀物。本發(fā)明酸堿調(diào)節(jié)和離子交換的方法從剩余污泥中制備和提純鳥糞石物質(zhì)，不僅能夠得到高純度的鳥糞石物質(zhì)，而且能夠減輕污泥處理過程中所產(chǎn)生上清液回流對(duì)污水處理流程的氮磷沖擊負(fù)荷，從而改善污水處理廠的運(yùn)行。
文檔編號(hào)C01B25/45GK102464308SQ201010532470
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者吳麗杰, 牛四芳, 苑宏英, 陳軼 申請(qǐng)人:天津城市建設(shè)學(xué)院