城市污水处理厂污泥磷回收的方法转让专利
申请号 : CN200810106419.X
文献号 : CN101580334B
文献日 : 2011-06-22
发明人 : 魏源送 , 程振敏 , 刘俊新
申请人 : 中国科学院生态环境研究中心
摘要 :
权利要求 :
1. 一种城市污水处理厂污泥磷回收的方法,包括对污泥混合液进行重力浓缩步骤、对重力浓缩后的污泥进行污泥磷释放步骤、对污泥磷释放后的污泥进行固液分离步骤、对固液分离后的富磷上清液进行污泥磷回收步骤;其特征是:所述的对重力浓缩后的污泥进行污泥磷释放是采用酸化与常压微波辐射组合方法对污泥进行处理;所述的对固液分离后的富磷上清液进行污泥磷回收是采用磷酸钙结晶法对富磷上清液进行处理,得到含磷酸钙结晶的沉淀物,然后将含磷酸钙结晶的沉淀物过滤后进行污泥磷回收。
2. 根据权利要求1所述的方法,其特征是:所述的对污泥进行酸化与常压微波辐射组合方法对污泥进行处理,是对重力浓缩后的污泥首先采用硫酸或盐酸对污泥进行酸化处理,控制酸化后的污泥的pH为1~5;然后在常压下采用微波反应器,微波源功率为400~
1000W,对酸化后的污泥进行微波辐射,微波辐射后的污泥的温度在70~95℃之间,释放污泥中的磷。
3. 根据权利要求2所述的方法,其特征是:所述的硫酸或盐酸的浓度为0.5~5mol/L。
4. 根据权利要求1或2所述的方法,其特征是:所述的重力浓缩是将浓度小于
6000mg/L的污泥混合液浓缩到浓度为6000~8000mg/L。
5. 根据权利要求1所述的方法,其特征是,所述的采用磷酸钙结晶法对富磷上清液进行处理是:采用氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液调节固液分离后的富磷上清液的pH值为7.8~11,然后按照钙磷摩尔比为1.5~2∶1投加氯化钙溶液进行反应,形成含有磷酸钙结晶的沉淀物,然后将含磷酸钙结晶的沉淀物过滤后进行污泥磷回收;或直接向固液分离后的富磷上清液中按照钙磷摩尔比为1.5~2∶1投加氢氧化钙溶液,控制富磷上清液的pH为7.8~11之间进行反应;形成含有磷酸钙结晶的沉淀物,然后将含磷酸钙结晶的沉淀物过滤后进行污泥磷回收。
6. 根据权利要求5所述的方法,其特征是:所述的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液的浓度为0.5~2mol/L。
7. 根据权利要求1或5所述的方法,其特征是:所述的固液分离是采用重力沉降方式进行固液分离。
8. 根据权利要求1所述的方法,其特征是:所述的污泥混合液是城市污水处理厂采用活性污泥法产生的污泥混合液。
9. 根据权利要求1或5所述的方法,其特征是:经过污泥磷回收后的上清液回流到城市污水处理厂的污水处理系统中。
说明书 :
城市污水处理厂污泥磷回收的方法
技术领域
背景技术
中国给水排水,2006(23):p.22~25所报导的加热法;Saktaywin,W.,et al.,Advanced sewagetreatment process with excess sludge reduction and phosphorus recovery.WaterResearch,2005.39(5):p.902~910所报导的臭氧氧化法;Liao,P.H.,D.S.Mavinic,F.A.Koch,Release of phosphorus from biological nutrient removalsludges:
A study of sludge pretreatment methods to optimize phosphorus releasefor subsequent recovery purposes.Journal of Environmental Engineering andScience,
2003.2(5):p.369~381所报导的投加酸碱法等。20世纪40年代以来,微波辐射加热技术取得了很大发展,它能快速有效地加热物体,目前已广范应用于食品加工、木材干燥、塑料、橡胶处理及陶瓷的固化等。近年来微波辐射加热技术在环境污染治理方面正逐步得到应用,主要包括污染土壤的修复、废物处理、污水处理、活性炭再生和废气处理等领域,如 D.A.Jones et al.,2002.Microwave heating applications in environmental engineering-a review.Resource,Conservation and Recycling,34:75~90所报导的。
与传统的加热技术相比,微波辐射加热技术具有如下优点:(1)高效快速;(2)节能省电;
(3)热源与加热材料不直接接触;(4)能进行选择性加热;(5)便于控制;(6)设备体积小且无废物生成。近来的研究表明,利用密闭加压微波辐射、微波辐射与过氧化氢联合作用作为磷释放手段,可取得很好的效果。如报导的文献有:Liao,P.H.,W.T.Wong,K.V.Lo,Release of phosphorus from sewage sludge usingmicrowave technology.Journal of Environmental Engineering and Science,2005.4(1):p.77~81;Liao,P.H.,W.T.Wong,K.V.Lo,Advanced oxidation processusing hydrogen peroxide/microwave system for solubilization of phosphate.Journal of Environmental Science and Health.Part A,Toxic/hazardous substances& environmental engineering,2005.40:p.1753~1761;
Wong,W.T.,et al.,Exploring the role of hydrogen peroxide in the microwave advanced oxidationprocess:solubilization of ammonia and phosphates.Journal of EnvironmentalEngineering and Science,2006.5(6):p.459~465。
磷酸钙盐,25℃时其溶度积仅为10 。
发明内容
附图说明
具体实施方式
经重力浓缩后的污泥浓度为6800~8000mg/L,浓缩污泥上清液的PO4 -P和总磷(TP)浓度分别为26.2mg/L和28.6mg/L。在污泥磷释放步骤,室温下,首先将200ml浓缩后的污泥倒入500ml烧杯中,置于磁力搅拌器上,在搅拌强度一定的情况下,向其中投加硫酸或盐酸(浓度为2.5~5.0mol/L),控制酸化后的污泥的pH=1.0~5.0;然后将酸化后的污泥放入微波反应器中,微波频率2.45GHz,磁控管最大输出功率1kw,可无级调节,腔体容积25L,具有可升降搅拌装置及测温探头,磁控管开启时间由定时装置控制。在常压下对酸化后的污泥进行微波辐射,释放污泥中的磷,微波辐射后的污泥终点温度约95℃。辐射后的污泥采
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用自然沉降方式进行固液分离,收集固液分离后的富磷上清液,富磷上清液中的PO4 -P和总磷(TP)浓度分别为53mg/L和249mg/L。采用浓度为0.5~2mol/L的氢氧化钠溶液调节富磷上清液的pH值为9.8,然后按照钙磷摩尔比1.5~2∶1投加氯化钙溶液,沉淀反应
3-
迅速发生,形成了大量的含有磷酸钙等沉淀物,反应30分钟后,上清液中的PO4 -P和总磷(TP)浓度分别下降到0.8mg/L和10.3mg/L,最后将含磷沉淀物过滤后回收。
浓度为6800~8000mg/L,浓缩污泥上清液的PO4 -P和总磷(TP)浓度分别为26.2mg/L和
28.6mg/L。在污泥磷释放单元,室温下,首先将200ml浓缩后的污泥倒入500ml烧杯中,置于磁力搅拌器上,在搅拌强度一定的情况下,向其中投加硫酸或盐酸(浓度为2.5~5.0mol/L),控制酸化后的污泥的pH=1.0~5.0;然后将酸化后的污泥放入微波反应器中,微波频率2.45GHz,磁控管最大输出功率1kw,可无级调节,腔体容积25L,具有可升降搅拌装置及测温探头,磁控管开启时间由定时装置控制。在常压下对酸化后的污泥进行微波辐射,释放污泥中的磷,微波辐射后的污泥终点温度约95℃。辐射后的污泥采用自然沉降方式进行
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固液分离,收集固液分离后的富磷上清液,富磷上清液中的PO4 -P和总磷(TP)浓度分别为
53mg/L和249mg/L。为了同时达到调节富磷上清液pH值和形成含磷酸钙结晶沉淀物的目的,直接向固液分离后的富磷上清液中按照钙磷摩尔比为1.5~2∶1投加氢氧化钙溶液,控制富磷上清液的pH为10.56,沉淀反应迅速发生,形成了大量的含有磷酸钙等沉淀物,反
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应30分钟后,上清液中的PO4 -P和总磷(TP)浓度分别下降到0.65mg/L和9.15mg/L,最后将含磷沉淀物过滤后回收。