本發(fā)明涉及污泥處理領(lǐng)域,特別涉及一種含磷污泥中磷的回收方法。
背景技術(shù):
磷是一種重要的難以再生的非金屬礦產(chǎn)資源,是維持生命活動必不可少的營養(yǎng)元素。根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)測算,全世界的磷資源只能使用60-130年,磷被列為我國不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的20種礦產(chǎn)資源之一。另一方面,隨污水排放的磷等營養(yǎng)元素造成水體富營養(yǎng)化的問題日益嚴(yán)重,對水體造成嚴(yán)重污染,成為當(dāng)前重要的環(huán)境問題。
由于磷元素具有單向流動的特點(diǎn),因此在污水處理的過程中,大部分的磷只能以必要元素的形式儲存在生物體中,最終以剩余污泥的形式進(jìn)行排放,因此,實現(xiàn)含磷污泥中磷的回收是緩解水體污染及磷資源短缺的重要方法。
目前,含磷污泥中磷的回收技術(shù)中,常采用酸化與常壓微波輻射組合、壓榨過濾-浸泡-再曝氣、厭氧加熱等方法,盡可能促進(jìn)污泥中磷釋放至上清液,對經(jīng)過固液分離后的富磷上清液采用沉積法進(jìn)行處理,得到鳥糞石、磷酸鈣結(jié)晶等含磷沉淀物,進(jìn)而實現(xiàn)磷的回收。但是,采用這些方法進(jìn)行磷的回收處理時,含磷污泥中磷的釋放濃度有限,使含磷污泥中磷的回收效率較低。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明實施例公開了一種含磷污泥中磷的回收方法,以實現(xiàn)提高含磷污泥中磷的回收效率的目的。技術(shù)方案如下:
本發(fā)明實施例提供了一種含磷污泥中磷的回收方法,所述方法包括:
對含磷污泥進(jìn)行研磨、篩分及漿化處理后,進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,得到含水率為85%-95%的污泥;
將調(diào)質(zhì)處理后的污泥和過量氧氣通入超臨界水氧化反應(yīng)裝置進(jìn)行超臨界水氧化反應(yīng),停留10-30秒,得到濃鹽水和超臨界流體,其中,過氧系數(shù)為1.5-2;
檢測所述濃鹽水中的重金屬含量,在所述濃鹽水中的重金屬含量不高于預(yù)設(shè)值的情況下,調(diào)節(jié)所述濃鹽水至堿性,添加沉淀劑至所述濃鹽水中進(jìn)行沉淀處理,并將產(chǎn)物進(jìn)行分離,得到含磷沉淀物,優(yōu)選地,所述沉淀處理還包括:添加陰離子助凝劑促進(jìn)沉淀,所述陰離子助凝劑投加量為所述濃鹽水質(zhì)量的0.1%-0.3%。
可選的,在檢測到所述濃鹽水中的重金屬含量高于所述預(yù)設(shè)值的情況下,所述方法還包括:
添加鹽酸調(diào)節(jié)所述濃鹽水的ph值至4-6;
對調(diào)節(jié)ph值后的濃鹽水進(jìn)行吸附處理,得到的吸附產(chǎn)物在堿性溶液中進(jìn)行解析處理,得到含有磷酸鹽的解析液;
添加沉淀劑至所述含有磷酸鹽的解析液中進(jìn)行沉淀處理,并將產(chǎn)物進(jìn)行分離,得到含磷沉淀物,優(yōu)選地,所述沉淀處理還包括:添加陰離子助凝劑促進(jìn)沉淀,所述陰離子助凝劑投加量為所述解析液質(zhì)量的0.1%-0.3%。
可選的,所述吸附處理包括:
采用改性氧化鋁對所述調(diào)節(jié)ph值后的濃鹽水進(jìn)行震蕩吸附處理,吸附時間為0.5-3小時,優(yōu)選地,所述改性氧化鋁包括:硫酸鋁改性氧化鋁和/或硫酸鐵改性氧化鋁。
可選的,所述堿性溶液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。
可選的,所述沉淀劑選自:鎂鹽和銨鹽混合物、鋁鹽、鐵鹽及氫氧化鈣飽和溶液中的一種或幾種,所述沉淀劑中陽離子與磷酸根的摩爾比為(1-1.5)∶1。
可選的,所述陰離子助凝劑包括:聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鈣中一種或幾種。
可選的,所述超臨界水氧化反應(yīng)裝置包括:換熱器、高壓柱塞泵及超臨界水氧化反應(yīng)釜,所述換熱器、所述高壓柱塞泵及所述超臨界水氧化反應(yīng)釜串聯(lián)連接;
所述超臨界水氧化反應(yīng)過程包括:
將調(diào)質(zhì)處理后的污泥通入所述換熱器,加熱至320-350℃后,經(jīng)過所述高壓柱塞泵加壓至22-30mpa;
將過量氧氣和經(jīng)過所述高壓柱塞泵加壓后的污泥,通入所述超臨界水氧化反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行超臨界水氧化反應(yīng),停留10-30秒,得到濃鹽水和超臨界流體。
可選的,所述超臨界水氧化反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)置有蒸發(fā)壁及多孔內(nèi)管,所述蒸發(fā)壁與所述多孔內(nèi)管之間的空腔中填充超臨界水,所述超臨界水氧化反應(yīng)釜底部設(shè)置有濃鹽水出口,頂部設(shè)置有超臨界流體出口、液氧入口及污泥進(jìn)口。
可選的,所述方法還包括:
將所述超臨界流體通入所述換熱器;
將通過換熱器的超臨界流體進(jìn)行冷卻及降壓處理后,進(jìn)行氣液分離后,得到氣態(tài)產(chǎn)物和液態(tài)水;
將所述液態(tài)水回用至所述調(diào)質(zhì)處理過程或直接排放,將所述氣態(tài)產(chǎn)物壓縮分離處理,回收所述氣態(tài)產(chǎn)物中的氧氣,并將得到的氧氣返回至所述超臨界水氧化反應(yīng)裝置。
可選的,調(diào)節(jié)所述濃鹽水的ph值至8.5-9。
本發(fā)明實施例所提供的方案中,將含磷污泥進(jìn)行研磨、篩分及漿化處理后,進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,得到含水率為85%-95%的污泥,然后將調(diào)質(zhì)處理后的污泥和過量氧氣通入超臨界水氧化反應(yīng)裝置進(jìn)行超臨界水氧化反應(yīng),停留10-30秒,得到濃鹽水和超臨界流體,再檢測濃鹽水中的重金屬含量,在濃鹽水中的重金屬含量不高于預(yù)設(shè)值的情況下,調(diào)節(jié)濃鹽水至堿性,添加沉淀劑至濃鹽水中進(jìn)行沉淀處理,并將產(chǎn)物進(jìn)行分離,得到含磷沉淀物,進(jìn)而回收含磷污泥中的磷。由于超臨界水具有極強(qiáng)的氧化能力,含磷污泥在超臨界水氧化反應(yīng)裝置內(nèi)充分反應(yīng),含磷污泥中磷的基本可以得到全部釋放,使含磷污泥中磷的回收效率大大提高。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實施例所提供的含磷污泥中磷的回收方法的一種流程圖;
圖2為圖1所示實施例中超臨界水氧化反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中,圖2中各組件名稱與相應(yīng)附圖標(biāo)記之間的對應(yīng)關(guān)系為:
蒸發(fā)壁01、多孔內(nèi)管02、濃鹽水出口03、超臨界流體出口04、液氧入口05、污泥進(jìn)口06。
具體實施方式
本發(fā)明實施例提供了的一種含磷污泥中磷的回收方法,如圖1所示,該回收方法具體包括以下步驟:
對含磷污泥進(jìn)行研磨、篩分及漿化處理后,進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,得到含水率為85%-95%的污泥;
將調(diào)質(zhì)處理后的污泥和過量氧氣通入超臨界水氧化反應(yīng)裝置進(jìn)行超臨界水氧化反應(yīng),停留10-30秒,得到濃鹽水和超臨界流體,其中,過氧系數(shù)為1.5-2;
檢測所述濃鹽水中的重金屬含量,在所述濃鹽水中的重金屬含量不高于預(yù)設(shè)值的情況下,調(diào)節(jié)所述濃鹽水至堿性,添加沉淀劑至所述濃鹽水中進(jìn)行沉淀處理,并將產(chǎn)物進(jìn)行分離,得到含磷沉淀物。
由于含磷污泥的質(zhì)地一般不均勻,可能存在結(jié)塊或含有固體雜質(zhì)等現(xiàn)象,所以為了后續(xù)回收處理過程中利于磷的釋放,可以對含磷污泥進(jìn)行研磨、篩分及漿化處理,去除污泥中的固體雜質(zhì),消除結(jié)塊現(xiàn)象。一般可以篩分至20目以下。在進(jìn)行含磷污泥的漿化處理時,可以在缺氧環(huán)境下進(jìn)行攪拌,并通過控制攪拌速度使物理漿化作用和生物漿化作用協(xié)同發(fā)揮作用,降低污泥黏度,還可以適當(dāng)加入破乳劑等可以消除乳化態(tài)物質(zhì)的藥劑,破壞含磷污泥中的乳化態(tài)物質(zhì),使含磷污泥充分漿化,破乳劑的具體添加量可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)含磷污泥的實際乳化狀態(tài)確定,在此不做具體限定。
進(jìn)一步的,為了保證含磷污泥的質(zhì)地均勻,不影響后續(xù)的超臨界水氧化反應(yīng)的處理效果,在漿化處理后,還可以對含磷污泥進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,通過向含磷污泥中添加清水和/或不影響磷回收效果的廢水,并進(jìn)行攪拌,調(diào)節(jié)含磷污泥的含水率,進(jìn)而得到質(zhì)地均勻的含水率為85%-95%的污泥。在實際應(yīng)用中,發(fā)明人發(fā)現(xiàn)污泥的含水率為85%-95%時更利于污泥中磷的回收處理,回收效率更高。
需要說明的是,上述研磨、篩分、漿化及調(diào)質(zhì)處理均為本領(lǐng)域常用的處理方式,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)含磷污泥中的雜質(zhì)情況及含水率等因素進(jìn)行確定,在此不做具體限定及說明。
調(diào)質(zhì)處理后,可以將含水率為85%-95%的污泥和過量氧氣通入超臨界水氧化反應(yīng)裝置內(nèi),進(jìn)行超臨水氧化反應(yīng)。在進(jìn)行超臨界水氧化反應(yīng)過程中,過氧系數(shù)一般為1.5-2,可以理解的是,過氧系數(shù)即指實際供給的氧氣質(zhì)量與理論上調(diào)質(zhì)處理后的污泥完全氧化所需的氧氣質(zhì)量之比。在超臨界水氧化反應(yīng)裝置內(nèi)停留10-30秒,調(diào)質(zhì)處理后的污泥便可以反應(yīng)完畢,得到超臨界流體和富含磷酸鹽的濃鹽水。由于超臨界水的氧化能力強(qiáng),通過超臨水氧化反應(yīng)裝置處理可以使含磷污泥中磷幾乎全部釋放,形成濃鹽水,同時可以實現(xiàn)污泥減量化。另一方面,超臨界水氧化反應(yīng)的產(chǎn)物一般為二氧化碳、水、氮?dú)夂蜔o機(jī)鹽,不會產(chǎn)生二次污染。
在本發(fā)明實施例中,所采用的超臨界水氧化裝置可以包括:換熱器、高壓柱塞泵及超臨界水氧化反應(yīng)釜,換熱器、高壓柱塞泵及超臨界水氧化反應(yīng)釜串聯(lián)連接。在超臨界水氧化反應(yīng)過程中,可以將調(diào)質(zhì)處理后的污泥通入換熱器中,加熱至320-350℃后,通過高壓柱塞泵加壓至22-30mpa,然后將過量氧氣和經(jīng)過高壓柱塞泵加壓后的污泥,通入超臨界水氧化反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行超臨界水氧化反應(yīng),停留10-30秒,得到濃鹽水和超臨界流體。其中,換熱器及高壓柱塞泵均可以采用現(xiàn)有技術(shù)中相應(yīng)的設(shè)備,在此不做具體限定。
上述超臨界水氧化反應(yīng)釜可以采用現(xiàn)有技術(shù)中任意超臨界水氧化反應(yīng)釜,在此不做具體限定。優(yōu)選的,本發(fā)明實施例提供了一種超臨界水氧化反應(yīng)釜,如圖2所示,該超臨界水氧化反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)置有蒸發(fā)壁01及多孔內(nèi)管02,蒸發(fā)壁01可以為殼體結(jié)構(gòu),具有承壓作用,蒸發(fā)壁01與多孔內(nèi)管02之間的空腔中填充蒸發(fā)水,超臨界水氧化反應(yīng)釜底部設(shè)置有濃鹽水出口03,頂部設(shè)置有超臨界流體出口04、液氧入口05及污泥進(jìn)口06。蒸發(fā)水在蒸發(fā)壁01與多孔內(nèi)管02之間的空腔中形成環(huán)形水簾,通過多孔內(nèi)管02進(jìn)入超臨界水氧化反應(yīng)釜內(nèi),在多孔內(nèi)管02內(nèi)表面形成水膜,使反應(yīng)物不與超臨界水氧化反應(yīng)釜內(nèi)壁直接接觸,有效避免超臨界水氧化反應(yīng)對超臨界水氧化反應(yīng)釜內(nèi)壁的腐蝕,對超臨界水氧化反應(yīng)釜造成破壞。需要說明的是,以上對于超臨界水氧化反應(yīng)釜的說明,重點(diǎn)在于說明其與現(xiàn)有技術(shù)中超臨界水氧化反應(yīng)釜的不同之處,未詳細(xì)說明之處,可以參考現(xiàn)有技術(shù)中的超臨界水氧化反應(yīng)釜。
為了避免資源浪費(fèi),使超臨界水氧化反應(yīng)裝置可以進(jìn)行自維持,可以將超臨界水氧化反應(yīng)得到的超臨界流體通入上述換熱器,為調(diào)質(zhì)處理后的污泥進(jìn)行加熱。需要說明的是,在超臨界水氧化反應(yīng)裝置第一次進(jìn)行超臨界水氧化反應(yīng)處理時,可以采用電加熱器對調(diào)質(zhì)后的污泥進(jìn)行加熱,當(dāng)超臨界水氧化反應(yīng)產(chǎn)生的超臨界流體能夠滿足加熱調(diào)質(zhì)后的污泥的需求時,便不再需要使用電加熱器加熱,進(jìn)而實現(xiàn)超臨界水氧化反應(yīng)裝置的自維持。
進(jìn)一步的,可以將通過換熱器的超臨界流體進(jìn)行冷卻及降壓處理,然后進(jìn)行氣液分離處理,得到氣態(tài)產(chǎn)物和液態(tài)水,將液態(tài)水返回至上述調(diào)質(zhì)處理過程,將液態(tài)水進(jìn)行回收利用,避免資源浪費(fèi)。當(dāng)然,液態(tài)水也可以直接進(jìn)行排放。對于氣態(tài)產(chǎn)物,則可以對其進(jìn)行壓縮分離處理,回收氣態(tài)產(chǎn)物中的氧氣,并將得到的氧氣返回至超臨界水氧化反應(yīng)裝置,為超臨界水氧化反應(yīng)提供氧氣,從而減少處理成本。而氣態(tài)產(chǎn)物中的氮?dú)獾葘諝獠粫斐晌廴镜臍怏w可以排放到空氣中。
由于通過上述超臨界水氧化反應(yīng)裝置處理得到的濃鹽水中可能含有重金屬,所以為了保證得到的含磷沉淀物符合回收利用標(biāo)準(zhǔn),可以檢測濃鹽水中的重金屬含量是否高于預(yù)設(shè)值。需要說明的是,重金屬的種類及預(yù)設(shè)值可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)回收用途確定,在此不做具體限定。舉例而言,如果將回收處理得到的含磷沉淀物用作制作肥料,那么便可以采用國標(biāo)gb/t23349-2009中所規(guī)定的重金屬及重金屬含量閾值作為標(biāo)準(zhǔn),即重金屬包括砷、鎘、鉛、鉻及汞,對應(yīng)的預(yù)設(shè)值分別為:50mg/kg、10mg/kg、200mg/kg、500mg/kg及5mg/kg。其中,檢測濃鹽水中重金屬含量的方式可以采用現(xiàn)有任意重金屬檢測方式,在此不做具體限定。
在濃鹽水中的重金屬含量不高于預(yù)設(shè)值的情況下,可以先調(diào)節(jié)濃鹽水至堿性,添加沉淀劑至濃鹽水中進(jìn)行沉淀處理,并將產(chǎn)物進(jìn)行分離,進(jìn)而得到含磷沉淀物。一般可以調(diào)節(jié)濃鹽水的ph值至8.5-9,沉淀處理效果更好。其中,沉淀劑可以為鎂鹽和銨鹽混合物、鋁鹽、鐵鹽及氫氧化鈣飽和溶液中的一種或幾種。
具體的,鎂鹽和銨鹽混合物與濃鹽水可以按照n:p:mg的摩爾比為1:1.05:1.1進(jìn)行添加,更利于鎂鹽和銨鹽混合物與濃鹽水中的磷酸鹽生成鳥糞石(mg(nh4)po4·6h2o),提高回收效率。鋁鹽、鐵鹽及氫氧化鈣飽和溶液則可以稍過量添加,以保證濃鹽水中的磷酸鹽盡可能地生成含磷沉淀物??梢岳斫獾氖?,鋁鹽、鐵鹽及氫氧化鈣飽和溶液與濃鹽水中的磷酸鹽反應(yīng),分別生成磷酸鋁沉淀、磷酸鐵沉淀及磷酸鈣沉淀。其中,鋁鹽、鐵鹽及氫氧化鈣飽和溶液中陽離子與濃鹽水中磷酸根的摩爾比在(1-1.5)∶1,此時沉淀效果更佳。
需要說明的是,上述分離處理為本領(lǐng)域常用的技術(shù)手段,例如可以通過過濾的方式將產(chǎn)物進(jìn)行分離,得到含磷沉淀物,在此不做具體說明及限定。
在上述沉淀處理過程中,還可以添加陰離子助凝劑,以促進(jìn)沉淀。其中,陰離子助凝劑可以包括:聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鈣中一種或幾種,陰離子助凝劑投加量為濃鹽水質(zhì)量的0.1%-0.3%,此時促進(jìn)沉淀效果更佳。
而在濃鹽水中的重金屬含量高于預(yù)設(shè)值的情況下,為了保證回收得到的含磷沉淀物中的重金屬含量不會超出回收標(biāo)準(zhǔn),可以通過吸附和解析處理達(dá)到提純產(chǎn)物的目的。具體的,可以添加鹽酸調(diào)節(jié)濃鹽水的ph值至4-6,然后對調(diào)節(jié)ph值后的濃鹽水進(jìn)行吸附處理,將得到的吸附產(chǎn)物在堿性溶液中進(jìn)行解析處理,得到含有磷酸鹽的解析液,最后添加沉淀劑至含有磷酸鹽的解析液中進(jìn)行沉淀處理,并將產(chǎn)物進(jìn)行分離,得到含磷沉淀物。
將濃鹽水的ph值調(diào)節(jié)至4-6,可以利于吸附處理的進(jìn)行,在吸附處理時,可以采用改性氧化鋁對調(diào)節(jié)ph值后的濃鹽水進(jìn)行震蕩吸附處理,吸附時間一般為0.5-3小時。優(yōu)選地,改性氧化鋁可以包括:硫酸鋁改性氧化鋁和/或硫酸鐵改性氧化鋁。在吸附過程中,改性氧化鋁對濃鹽水中磷酸鹽的吸附率很高,而對濃鹽水中的重金屬,除鉻外,吸附率很低,一般低于10%,進(jìn)而,吸附產(chǎn)物中除鉻外,其他重金屬含量很低。
吸附處理后,可以將吸附產(chǎn)物在堿性溶液中進(jìn)行解析處理,得到含有磷酸鹽的解析液,其中,堿性溶液可以為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。吸附產(chǎn)物在堿性溶液中解析,得到含有磷酸鈉或磷酸鉀的解析液,同時實現(xiàn)改性氧化鋁再生。最后,對解析液進(jìn)行沉淀處理,便可以得到含磷沉淀物。如果吸附產(chǎn)物中含有鉻,由于cro42-和hcro4-均不與沉淀劑反應(yīng),所以重金屬鉻溶解于解析液中得以去除,含磷沉淀物中不含有重金屬鉻。
需要說明的是,在濃鹽水中的重金屬含量高于預(yù)設(shè)值的情況下所采用的沉淀劑與上述重金屬含量不高于預(yù)設(shè)值的情況下所采用的沉淀劑相同,在此不再贅述。在濃鹽水中的重金屬含量高于預(yù)設(shè)值的情況下,沉淀劑中陽離子與解析液中磷酸根的摩爾比一般為(1-1.5)∶1。進(jìn)一步需要說明的是,在濃鹽水中的重金屬含量高于預(yù)設(shè)值的情況下,也可以添加陰離子助凝劑促進(jìn)沉淀,陰離子助凝劑的具體種類與上述重金屬含量不高于預(yù)設(shè)值的情況下所采用的陰離子助凝劑的種類相同,在此不再贅述。在濃鹽水中的重金屬含量高于預(yù)設(shè)值的情況下,陰離子助凝劑的用量一般可以為解析液質(zhì)量的0.1%-0.3%。
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
需要說明的是,以下實施例中重金屬包括砷、鎘、鉛、鉻及汞,預(yù)設(shè)值分別為:50mg/kg、10mg/kg、200mg/kg、500mg/kg及5mg/kg。
實施例1:
對含磷污泥進(jìn)行研磨、篩分至20目以下,漿化處理后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,得到含水率為85%的污泥;
將調(diào)質(zhì)處理后的污泥通入換熱器,加熱至320℃后,經(jīng)過高壓柱塞泵加壓至22mpa;
將過量氧氣和經(jīng)過高壓柱塞泵加壓后的污泥,通入超臨界水氧化反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行超臨界水氧化反應(yīng),停留10秒,得到濃鹽水和超臨界流體,過氧系數(shù)為1.5;
檢測濃鹽水中的重金屬砷、鎘、鉛、鉻及汞的含量分別為:10mg/kg、6mg/kg、100mg/kg、300mg/kg及2mg/kg,不高于預(yù)設(shè)值,調(diào)節(jié)濃鹽水的ph值至8.5,添加鎂鹽和銨鹽混合物至濃鹽水中進(jìn)行沉淀處理,并將產(chǎn)物進(jìn)行分離,得到含磷沉淀物。經(jīng)檢測,該含磷沉淀物中重金屬含量未超出預(yù)設(shè)值,磷回收率為90.5%。
實施例2:
對含磷污泥進(jìn)行研磨、篩分至20目以下,漿化處理后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,得到含水率為90%的污泥;
將調(diào)質(zhì)處理后的污泥通入換熱器,加熱至330℃后,經(jīng)過高壓柱塞泵加壓至30mpa;
將過量氧氣和經(jīng)過高壓柱塞泵加壓后的污泥,通入超臨界水氧化反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行超臨界水氧化反應(yīng),停留20秒,得到濃鹽水和超臨界流體,過氧系數(shù)為1.8;
檢測濃鹽水中的重金屬砷、鎘、鉛、鉻及汞的含量分別為:10mg/kg、5mg/kg、100mg/kg、200mg/kg及3mg/kg,不高于預(yù)設(shè)值,調(diào)節(jié)濃鹽水的ph值至8.8,添加鐵鹽和陰離子助凝劑至濃鹽水中進(jìn)行沉淀處理,并將產(chǎn)物進(jìn)行分離,得到含磷沉淀物。經(jīng)檢測,該含磷沉淀物中重金屬含量未超出預(yù)設(shè)值,磷回收率為96.1%。
實施例3:
對含磷污泥進(jìn)行研磨、篩分至20目以下,漿化處理后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,得到含水率為95%的污泥;
將調(diào)質(zhì)處理后的污泥通入換熱器,加熱至350℃后,經(jīng)過高壓柱塞泵加壓至27mpa;
將過量氧氣和經(jīng)過高壓柱塞泵加壓后的污泥,通入超臨界水氧化反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行超臨界水氧化反應(yīng),停留25秒,得到濃鹽水和超臨界流體,過氧系數(shù)為2.0;
將超臨界流體通入換熱器,將通過換熱器的超臨界流體進(jìn)行冷卻及降壓處理后,進(jìn)行氣液分離處理,得到氣態(tài)產(chǎn)物和液態(tài)水;
將液態(tài)水返回至調(diào)質(zhì)處理過程,將氣態(tài)產(chǎn)物壓縮分離處理,將得到的氧氣返回至超臨界水氧化反應(yīng)釜內(nèi);
檢測濃鹽水中的重金屬砷、鎘、鉛、鉻及汞的含量分別為:20mg/kg、2mg/kg、50mg/kg、10mg/kg及1mg/kg,不高于預(yù)設(shè)值,調(diào)節(jié)濃鹽水的ph值至9,添加氫氧化鈣飽和溶液至濃鹽水中進(jìn)行沉淀處理,并將產(chǎn)物進(jìn)行分離,得到含磷沉淀物。經(jīng)檢測,該含磷沉淀物中重金屬含量未超出預(yù)設(shè)值,磷回收率為92.6%。
實施例4:
對含磷污泥進(jìn)行研磨、篩分至20目以下,漿化處理后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,得到含水率為85%的污泥;
將調(diào)質(zhì)處理后的污泥通入換熱器,加熱至330℃后,經(jīng)過高壓柱塞泵加壓至25mpa;
將過量氧氣和經(jīng)過高壓柱塞泵加壓后的污泥,通入超臨界水氧化反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行超臨界水氧化反應(yīng),停留15秒,得到濃鹽水和超臨界流體,過氧系數(shù)為1.5;
檢測濃鹽水中的重金屬砷、鎘、鉛、鉻及汞的含量分別為:65mg/kg、12mg/kg、220mg/kg、550mg/kg及10mg/kg,重金屬含量均高于預(yù)設(shè)值,添加鹽酸調(diào)節(jié)濃鹽水的ph值至4;
采用硫酸鋁改性氧化鋁對所述調(diào)節(jié)ph值后的濃鹽水進(jìn)行震蕩吸附處理,吸附時間為0.5小時,得到的吸附產(chǎn)物在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的氫氧化鈉溶液中進(jìn)行解析處理,得到含有磷酸鹽的解析液;
添加鋁鹽至含有磷酸鹽的解析液中進(jìn)行沉淀處理,并將產(chǎn)物進(jìn)行分離,得到含磷沉淀物。經(jīng)檢測,該含磷沉淀物中重金屬含量未超出預(yù)設(shè)值,磷回收率為95.0%。
實施例5:
對含磷污泥進(jìn)行研磨、篩分至20目以下,漿化處理后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,得到含水率為90%的污泥;
將調(diào)質(zhì)處理后的污泥通入換熱器,加熱至350℃后,經(jīng)過高壓柱塞泵加壓至28mpa;
將過量氧氣和經(jīng)過高壓柱塞泵加壓后的污泥,通入超臨界水氧化反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行超臨界水氧化反應(yīng),停留20秒,得到濃鹽水和超臨界流體,過氧系數(shù)為2;
檢測濃鹽水中的重金屬砷、鎘、鉛、鉻及汞的含量分別為:55mg/kg、10mg/kg、300mg/kg、400mg/kg及8mg/kg,重金屬砷、鉛及汞的含量高于預(yù)設(shè)值,添加鹽酸調(diào)節(jié)濃鹽水的ph值至5;
采用硫酸鐵改性氧化鋁對所述調(diào)節(jié)ph值后的濃鹽水進(jìn)行震蕩吸附處理,吸附時間為1.5小時,得到的吸附產(chǎn)物在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的氫氧化鉀溶液中進(jìn)行解析處理,得到含有磷酸鹽的解析液;
添加鎂鹽和銨鹽混合物及陰離子助凝劑至含有磷酸鹽的解析液中進(jìn)行沉淀處理,并將產(chǎn)物進(jìn)行分離,得到含磷沉淀物。經(jīng)檢測,該含磷沉淀物中重金屬含量未超出預(yù)設(shè)值,磷回收率為93.5%。
實施例6:
對含磷污泥進(jìn)行研磨、篩分至20目以下,漿化處理后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,得到含水率為95%的污泥;
將調(diào)質(zhì)處理后的污泥通入換熱器,加熱至330℃后,經(jīng)過高壓柱塞泵加壓至30mpa;
將過量氧氣和經(jīng)過高壓柱塞泵加壓后的污泥,通入超臨界水氧化反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行超臨界水氧化反應(yīng),停留25秒,得到濃鹽水和超臨界流體,過氧系數(shù)為1.7;
將超臨界流體通入換熱器,將通過換熱器的超臨界流體進(jìn)行冷卻及降壓處理后,進(jìn)行氣液分離處理,得到氣態(tài)產(chǎn)物和液態(tài)水;
將液態(tài)水返回至調(diào)質(zhì)處理過程,將氣態(tài)產(chǎn)物壓縮分離處理,將得到的氧氣返回至超臨界水氧化反應(yīng)釜內(nèi);
檢測濃鹽水中的重金屬砷、鎘、鉛、鉻及汞的含量分別為:40mg/kg、10mg/kg、250mg/kg、550mg/kg及9mg/kg,重金屬鉛、鉻及汞的含量高于預(yù)設(shè)值,添加鹽酸調(diào)節(jié)濃鹽水的ph值至6;
采用硫酸鋁改性氧化鋁和硫酸鐵改性氧化鋁對所述調(diào)節(jié)ph值后的濃鹽水進(jìn)行震蕩吸附處理,吸附時間為3小時,得到的吸附產(chǎn)物在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的氫氧化鈉溶液中進(jìn)行解析處理,得到含有磷酸鹽的解析液;
添加鐵鹽至含有磷酸鹽的解析液中進(jìn)行沉淀處理,并將產(chǎn)物進(jìn)行分離,得到含磷沉淀物。經(jīng)檢測,該含磷沉淀物中重金屬含量未超出預(yù)設(shè)值,磷回收率為96.2%。
對比例1
將含磷污泥進(jìn)行離心處理5分鐘,在離心后的含磷污泥中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的鹽酸,得到混合液,離心后的含磷污泥污泥與鹽酸體積比為1:10;
將混合液在70℃下水域加熱1小時后,進(jìn)行離心處理,得到上清液;
采用濃度為5mol/l的氫氧化鈉調(diào)節(jié)上清液的ph至10.5,投加混合藥劑,沉淀1-2小時,混合藥劑中ca2+、p、nh4+的摩爾比為1.8:1:1.2;
將沉淀產(chǎn)物于40℃條件下烘干,得到干燥的含磷沉淀物。經(jīng)檢測,該含磷沉淀物中鎘含量為26.2mg/kg,超出預(yù)設(shè)值,磷回收率為70.6%。
對比例2
將含磷污泥進(jìn)行重力濃縮處理,得到濃度為7000mg/l的污泥;
在室溫下,向濃度為7000mg/l的污泥中投加濃度為2.5mol/l的鹽酸,調(diào)節(jié)酸化后的污泥的ph為2.0;
將酸化后的污泥放置于微波反應(yīng)器內(nèi),微波頻率為2.45ghz,在常壓下對酸化后的污泥進(jìn)行微波輻射,微波輻射的污泥終點(diǎn)溫度為95℃;
將微波輻射后的污泥以自然沉降的方式進(jìn)行固液分離,收集固液分離后的富磷上清液;
按照ca2+與p的摩爾比為1.8:1,向上清液中投加氫氧化鈣溶液,調(diào)節(jié)上清液的ph為10.5,反應(yīng)30min后,過濾得到含磷沉淀物。經(jīng)檢測,該含磷沉淀物中鎘含量為23.4mg/kg,超出預(yù)設(shè)值,磷回收率為83.6%。
由上述實施例1-6可見,采用本發(fā)明實施例所提供的含磷污泥中磷的回收方法,含磷污泥中磷的回收率高達(dá)90%以上,且回收所得的含磷沉淀物中重金屬含量低,不會超過預(yù)設(shè)值。由上述對比例1和對比例2可見,采用現(xiàn)有技術(shù)中的含磷污泥中磷的回收方法,含磷污泥中磷的回收率較低,且回收所得的含磷沉淀物中重金屬含量易超出預(yù)設(shè)值,影響含磷沉淀物的回收利用。
本發(fā)明實施例所提供的一種含磷污泥中磷的回收方法簡單易操作,采用超臨界水氧化反應(yīng)裝置進(jìn)行處理,使含磷污泥充分反應(yīng),含磷污泥中磷基本可以全部釋放,含磷污泥中磷的回收效率大大提高,且可實現(xiàn)污泥減量化。另一方面,在濃鹽水中的重金屬含量高于預(yù)設(shè)值的情況下,采用吸附和解析處理來實現(xiàn)產(chǎn)物提純的目的,使得到的含磷沉淀物中重金屬含量不會超出預(yù)設(shè)值,不影響含磷沉淀物的回收利用。
以上對本發(fā)明所提供的一種含磷污泥中磷的回收方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體實施例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述,以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其中心思想。應(yīng)當(dāng)指出,對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾,這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)。