公布日：2023.11.03
申請日：2023.08.03
分類號：B09B3/30(2022.01)I;C01B25/00(2006.01)I;B09B3/35(2022.01)I;B09B3/70(2022.01)I;B09B3/38(2022.01)I;B01J20/10(2006.01)I;B01J20/30(2006.01)I;C02F1
/28(2023.01)I;C02F1/34(2023.01)I;C02F11/10(2006.01)I
摘要
本申請涉及污泥熱解殘渣處理領域，具體公開了一種污泥熱解殘渣磷的回收方法及剩余殘渣的應用。一種污泥熱解殘渣磷的回收方法為：對污泥熱解殘渣進行研磨過篩，將污泥熱解殘渣加入硫酸溶液中溶解攪拌，通過離心機分離后的溶液為含磷溶液，固體為剩余污泥殘渣，溶液的pH調至2，通過陽離子交換樹脂獲得凈化的富磷溶液。本申請的污泥熱解殘渣磷的回收方法及剩余殘渣的應用具有從污泥熱解殘渣中進行磷回收及對剩余污泥殘渣進行再利用優點。
權利要求書
1.一種污泥熱解殘渣磷的回收方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、對污泥熱解殘渣進行研磨，并過50-100目篩后備用；S2、將污泥熱解殘渣加入硫酸溶液中溶解，并在常溫下攪拌2-8h；S3、將上一步反應結束后的混合溶液通過離心機進行固液分離，分離后的溶液為含磷溶液，固體為剩余污泥殘渣；S4、隨后將浸出溶液中的pH調至2后，以固液比為0.5g/mL通過陽離子交換樹脂以去除溶液中的金屬離子，并獲得凈化的富磷溶液；S5、將硫酸提取磷溶液分離的固體污泥殘渣用去離子水洗滌至中性后干燥、研磨，獲得剩余污泥殘渣吸附劑。
2.根據權利要求1所述的污泥熱解殘渣磷的回收方法，其特征在于：所述S2中的硫酸溶液為0.1-0.5mol/L。
3.根據權利要求1所述的污泥熱解殘渣磷的回收方法，其特征在于：所述S2中污泥熱解殘渣與硫酸溶液的液固比為10-20mL/g。
4.根據權利要求1所述的污泥熱解殘渣磷的回收方法，其特征在于：所述S4中陽離子交換樹脂與含磷溶液的固液比為0.3-0.7g/mL。
5.一種污泥熱解殘渣吸附劑在污水處理中的應用，其特征在于：將處理好的剩余污泥熱解殘渣加入配置好的廢水中進行混合振蕩。
6.根據權利要求5所述的污泥熱解殘渣吸附劑在污水處理中的應用，其特征在于：所述配置好的廢水主要為染料廢水和含砷廢水，所述廢水中的染料和砷離子濃度為1-50mg/L。
7.根據權利要求5所述的污泥熱解殘渣吸附劑在污水處理中的應用，其特征在于：所述剩余污泥熱解殘渣與配置的廢水的固液比為2g/L。
8.根據權利要求5所述的污泥熱解殘渣吸附劑在污水處理中的應用，其特征在于：所述振蕩速率為150r/min，振蕩時間為1-120min。
發明內容
為了從污泥熱解殘渣中進行磷回收及對剩余污泥殘渣進行再利用，本申請提供一種污泥熱解殘渣磷的回收方法及剩余殘渣的應用。
本申請提供的一種污泥熱解殘渣磷的回收方法及剩余殘渣的應用采用如下的技術方案：一種污泥熱解殘渣磷的回收方法，包括以下步驟：S1、對污泥熱解殘渣進行研磨，并過50-100目篩后備用；S2、將污泥熱解殘渣加入硫酸溶液中溶解，并在常溫下攪拌2-8h；S3、將上一步反應結束后的混合溶液通過離心機進行固液分離，分離后的溶液為含磷溶液，固體為剩余污泥殘渣；S4、隨后將浸出溶液中的pH調至2后，以固液比為0.5g/mL通過陽離子交換樹脂以去除溶液中的金屬離子，并獲得凈化的富磷溶液；S5、將硫酸提取磷溶液分離的固體污泥殘渣用去離子水洗滌至中性后干燥、研磨，獲得剩余污泥殘渣吸附劑。
通過采用上述技術方案，該方法能夠高效地回收污泥熱解殘渣中的磷元素。通過將污泥熱解殘渣研磨并加入硫酸溶液中溶解，可以使得污泥熱解殘渣中的磷元素生成含磷溶液，并采用離心機進行固液分離，得到富磷溶液和剩余污泥殘渣。隨后對富磷溶液進行陽離子交換樹脂處理，可以去除溶液中的金屬離子，最終得到純凈的富磷溶液；而對剩余污泥殘渣進行洗滌、干燥和研磨處理，可以得到剩余污泥殘渣吸附劑。這些處理步驟相互協作，能夠高效地回收污泥熱解殘渣中的磷元素。其次，該方法可以減少固體廢棄物排放量。采用該方法處理污泥熱解殘渣時，可以回收其中的磷元素并將其用于其他領域，起到了減少環境污染和促進可持續發展的作用。
可選的，所述S2中的硫酸溶液為0.1-0.5mol/L。
通過采用上述技術方案，進一步控制反應條件來提高污泥熱解殘渣中磷元素的回收率和純度，從而在實現資源循環利用的同時降低廢棄物的排放量。硫酸濃度越高，對污泥熱解殘渣中的磷元素的溶解能力就越強。但是，如果硫酸濃度過高，會導致反應速率過快、反應熱量過大，甚至會損失磷元素，同時可能會加速污泥熱解殘渣中金屬元素的溶解。相反，如果硫酸濃度過低，則磷元素的回收率可能會較低，影響技術效果。因此，將硫酸濃度控制在0.1-0.5mol/L之間，既可以保證溶解能力，又不會導致反應失控或損失磷元素。
可選的，所述S2中污泥熱解殘渣與硫酸溶液的液固比為10-20mL/g。
通過采用上述技術方案，將污泥熱解殘渣加入硫酸溶液中進行溶解反應，其中液固比是一個重要的參數。如果液固比過高，會造成反應物之間相互影響，過量的酸可能會與其他金屬礦物發生反應生成難溶化合物，降低磷的浸出效率；如果液固比過低，則可能導致反應過程受到限制，從而影響污泥熱解殘渣中磷元素的回收率。因此，既可以保證反應物之間充分混合，提高反應效率，也可以避免反應過程受到限制，進一步提高污泥熱解殘渣中的磷元素回收率。
可選的，所述S4中陽離子交換樹脂與含磷溶液的固液比為0.5g/mL。
通過采用上述技術方案，采用陽離子交換樹脂對富磷溶液進行處理，以去除其中的金屬離子，這是實現純凈富磷溶液的關鍵步驟。其中，固液比作為一個操作參數，會影響反應效率和純度。如果固液比過低，會導致動力學效應減弱，難以充分利用陽離子交換樹脂的吸附性能，從而降低去除金屬離子的效果；反之，如果固液比過高，則可能導致過多的陽離子交換樹脂浪費，增加處理成本，同時還會降低富磷溶液的產量。因此，S4中陽離子交換樹脂與含磷溶液的固液比為0.5g/mL，能夠使得陽離子交換樹脂吸附金屬離子的效率最大化，同時避免浪費，確保富磷溶液的高產量和純度。
第二方面，本申請提供一種污泥熱解殘渣吸附劑在污水處理中的應用，采用如下的技術方案：一種污泥熱解殘渣吸附劑在污水處理中的應用，包括將處理好的剩余污泥熱解殘渣加入配置好的廢水中進行混合振蕩。
通過采用上述技術方案，污泥熱解殘渣吸附劑在污水處理中可以起到很好的吸附作用，有效去除廢水中的污染物。污泥熱解殘渣吸附劑具有良好的吸附性能和吸附容量，能夠對廢水中的污染物如重金屬、染料等進行吸附并固定。其次，采用剩余污泥熱解殘渣作為吸附劑，不僅實現了資源的回收利用，還減少了環境污染。如此處理后，將原本會浪費的污泥熱解殘渣轉化為有用的吸附劑來處理污水，實現了“變廢為寶”的理念，同時也可以減少污泥熱解殘渣對環境的危害。
可選的，所述配置好的廢水主要為染料廢水和含砷廢水，所述廢水中的染料和砷離子濃度為1-50mg/L。
通過采用上述技術方案，該吸附劑具有良好的吸附性能和容量，能夠對廢水中的染料和砷離子進行有效去除，并使其固定在吸附劑上。其次，將處理好的剩余污泥熱解殘渣加入配置好的廢水中進行混合振蕩，可以增強吸附反應的速度和效率。由于污水處理過程中，對于染料和砷的去除需要花費大量的時間和成本，通過該方法可以大大縮短處理時間和降低成本。
可選的，所述剩余污泥熱解殘渣與配置的廢水的固液比為2g/L。
通過采用上述技術方案，固液比是指在處理過程中加入固體吸附劑與廢水混合液中的比例關系。當固液比太低，會使反應過程中的吸附位點較少，從而影響吸附劑對污染物的吸附效率；隨著吸附劑的投加，污染物的去除效率也逐漸增高，并達到平穩狀態，從而獲得最佳的吸附劑投加量。其次，通過將剩余污泥熱解殘渣添加到配置好的廢水中，可以有效地去除染料和砷離子等污染物，同時實現資源的回收利用，并降低了環境污染。最后，合理控制吸附劑的用量，不僅能夠保證吸附反應的高效進行，而且能夠減輕固體廢棄物的產生量，達到環保、高效的治理效果。
可選的，所述振蕩速率為150r/min，振蕩時間為1-120min。
通過采用上述技術方案，可以提高剩余污泥熱解殘渣與廢水的混合效果，進而促進吸附反應的進行，從而使得染料和砷離子等污染物更加均勻地與吸附劑接觸，提高去除效率。通過將剩余污泥熱解殘渣加入配置好的廢水中，在攪拌、振蕩狀態下，能夠增加吸附劑對污染物的接觸面積，有利于吸附劑與污染物之間的相互作用，提高吸附效率。其次，合適的振蕩速率和振蕩時間，可以控制粒子或顆粒在廢水中的運動狀態，促進污染物與吸附劑之間的混合作用，同時還能保持系統的穩定性，避免吸附劑和污染物過度聚集，影響吸附效果。
綜上所述，本申請具有以下有益效果：1、由于本申請的方法通過將污泥熱解殘渣研磨并加入硫酸溶液中溶解，可以使得污泥熱解殘渣中的磷元素生成含磷溶液，并采用離心機進行固液分離，得到富磷溶液和剩余污泥殘渣。隨后對富磷溶液進行陽離子交換樹脂處理，可以去除溶液中的金屬離子，最終得到純凈的富磷溶液；而對剩余污泥殘渣進行洗滌、干燥和研磨處理，可以得到剩余污泥殘渣吸附劑。這些處理步驟相互協作，能夠高效地回收污泥熱解殘渣中的磷元素。其次，該方法可以減少固體廢棄物排放量。采用該方法處理污泥熱解殘渣時，可以回收其中的磷元素并將其用于其他領域，起到了減少環境污染和促進可持續發展的作用。
2、本發明通過對污泥熱解殘渣進行磷回收實驗，大大減少了污泥磷直接回收的處理規模，有效解決了污泥處理占地面積大和藥劑使用量大的問題，降低了磷回收成本；3、本申請使用方法對污泥熱解殘渣中磷的回收率可達到80-90％，實現了磷的高效回收。
4.本申請利用污泥熱解殘渣進行硫酸提取磷后回收的固體污泥熱解殘渣用作吸附劑，對水中的染料和砷離子展現出了優異的去除效率，吸附效率平均可達到85％以上，達到以廢治廢的目的。
5.本申請利用酸溶解污泥熱解殘渣，不僅實現了磷資源的高效回收，同時通過酸處理在一定程度上增加了污泥殘渣的孔隙結構，進而增加了剩余污泥熱解殘渣的吸附性能。本發明提供的酸浸提取磷資源和剩余污泥熱解殘渣回收利用，實驗過程簡便、易操作，無過多的能源消耗，實現了污泥熱解殘渣的資源化利用，減少對環境帶來的潛在二次污染問題。
（發明人：余波;李簫寧;嚴寒;張名;趙浩;廉珂;沈鵬飛;萬麗）
