公布日：2023.11.03
申请日：2023.08.03
分类号：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
本申请涉及污泥热解残渣处理领域，具体公开了一种污泥热解残渣磷的回收方法及剩余残渣的应用。一种污泥热解残渣磷的回收方法为：对污泥热解残渣进行研磨过筛，将污泥热解残渣加入硫酸溶液中溶解搅拌，通过离心机分离后的溶液为含磷溶液，固体为剩余污泥残渣，溶液的pH调至2，通过阳离子交换树脂获得净化的富磷溶液。本申请的污泥热解残渣磷的回收方法及剩余残渣的应用具有从污泥热解残渣中进行磷回收及对剩余污泥残渣进行再利用优点。
权利要求书
1.一种污泥热解残渣磷的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对污泥热解残渣进行研磨，并过50-100目筛后备用；S2、将污泥热解残渣加入硫酸溶液中溶解，并在常温下搅拌2-8h；S3、将上一步反应结束后的混合溶液通过离心机进行固液分离，分离后的溶液为含磷溶液，固体为剩余污泥残渣；S4、随后将浸出溶液中的pH调至2后，以固液比为0.5g/mL通过阳离子交换树脂以去除溶液中的金属离子，并获得净化的富磷溶液；S5、将硫酸提取磷溶液分离的固体污泥残渣用去离子水洗涤至中性后干燥、研磨，获得剩余污泥残渣吸附剂。
2.根据权利要求1所述的污泥热解残渣磷的回收方法，其特征在于：所述S2中的硫酸溶液为0.1-0.5mol/L。
3.根据权利要求1所述的污泥热解残渣磷的回收方法，其特征在于：所述S2中污泥热解残渣与硫酸溶液的液固比为10-20mL/g。
4.根据权利要求1所述的污泥热解残渣磷的回收方法，其特征在于：所述S4中阳离子交换树脂与含磷溶液的固液比为0.3-0.7g/mL。
5.一种污泥热解残渣吸附剂在污水处理中的应用，其特征在于：将处理好的剩余污泥热解残渣加入配置好的废水中进行混合振荡。
6.根据权利要求5所述的污泥热解残渣吸附剂在污水处理中的应用，其特征在于：所述配置好的废水主要为染料废水和含砷废水，所述废水中的染料和砷离子浓度为1-50mg/L。
7.根据权利要求5所述的污泥热解残渣吸附剂在污水处理中的应用，其特征在于：所述剩余污泥热解残渣与配置的废水的固液比为2g/L。
8.根据权利要求5所述的污泥热解残渣吸附剂在污水处理中的应用，其特征在于：所述振荡速率为150r/min，振荡时间为1-120min。
发明内容
为了从污泥热解残渣中进行磷回收及对剩余污泥残渣进行再利用，本申请提供一种污泥热解残渣磷的回收方法及剩余残渣的应用。
本申请提供的一种污泥热解残渣磷的回收方法及剩余残渣的应用采用如下的技术方案：一种污泥热解残渣磷的回收方法，包括以下步骤：S1、对污泥热解残渣进行研磨，并过50-100目筛后备用；S2、将污泥热解残渣加入硫酸溶液中溶解，并在常温下搅拌2-8h；S3、将上一步反应结束后的混合溶液通过离心机进行固液分离，分离后的溶液为含磷溶液，固体为剩余污泥残渣；S4、随后将浸出溶液中的pH调至2后，以固液比为0.5g/mL通过阳离子交换树脂以去除溶液中的金属离子，并获得净化的富磷溶液；S5、将硫酸提取磷溶液分离的固体污泥残渣用去离子水洗涤至中性后干燥、研磨，获得剩余污泥残渣吸附剂。
通过采用上述技术方案，该方法能够高效地回收污泥热解残渣中的磷元素。通过将污泥热解残渣研磨并加入硫酸溶液中溶解，可以使得污泥热解残渣中的磷元素生成含磷溶液，并采用离心机进行固液分离，得到富磷溶液和剩余污泥残渣。随后对富磷溶液进行阳离子交换树脂处理，可以去除溶液中的金属离子，最终得到纯净的富磷溶液；而对剩余污泥残渣进行洗涤、干燥和研磨处理，可以得到剩余污泥残渣吸附剂。这些处理步骤相互协作，能够高效地回收污泥热解残渣中的磷元素。其次，该方法可以减少固体废弃物排放量。采用该方法处理污泥热解残渣时，可以回收其中的磷元素并将其用于其他领域，起到了减少环境污染和促进可持续发展的作用。
可选的，所述S2中的硫酸溶液为0.1-0.5mol/L。
通过采用上述技术方案，进一步控制反应条件来提高污泥热解残渣中磷元素的回收率和纯度，从而在实现资源循环利用的同时降低废弃物的排放量。硫酸浓度越高，对污泥热解残渣中的磷元素的溶解能力就越强。但是，如果硫酸浓度过高，会导致反应速率过快、反应热量过大，甚至会损失磷元素，同时可能会加速污泥热解残渣中金属元素的溶解。相反，如果硫酸浓度过低，则磷元素的回收率可能会较低，影响技术效果。因此，将硫酸浓度控制在0.1-0.5mol/L之间，既可以保证溶解能力，又不会导致反应失控或损失磷元素。
可选的，所述S2中污泥热解残渣与硫酸溶液的液固比为10-20mL/g。
通过采用上述技术方案，将污泥热解残渣加入硫酸溶液中进行溶解反应，其中液固比是一个重要的参数。如果液固比过高，会造成反应物之间相互影响，过量的酸可能会与其他金属矿物发生反应生成难溶化合物，降低磷的浸出效率；如果液固比过低，则可能导致反应过程受到限制，从而影响污泥热解残渣中磷元素的回收率。因此，既可以保证反应物之间充分混合，提高反应效率，也可以避免反应过程受到限制，进一步提高污泥热解残渣中的磷元素回收率。
可选的，所述S4中阳离子交换树脂与含磷溶液的固液比为0.5g/mL。
通过采用上述技术方案，采用阳离子交换树脂对富磷溶液进行处理，以去除其中的金属离子，这是实现纯净富磷溶液的关键步骤。其中，固液比作为一个操作参数，会影响反应效率和纯度。如果固液比过低，会导致动力学效应减弱，难以充分利用阳离子交换树脂的吸附性能，从而降低去除金属离子的效果；反之，如果固液比过高，则可能导致过多的阳离子交换树脂浪费，增加处理成本，同时还会降低富磷溶液的产量。因此，S4中阳离子交换树脂与含磷溶液的固液比为0.5g/mL，能够使得阳离子交换树脂吸附金属离子的效率最大化，同时避免浪费，确保富磷溶液的高产量和纯度。
第二方面，本申请提供一种污泥热解残渣吸附剂在污水处理中的应用，采用如下的技术方案：一种污泥热解残渣吸附剂在污水处理中的应用，包括将处理好的剩余污泥热解残渣加入配置好的废水中进行混合振荡。
通过采用上述技术方案，污泥热解残渣吸附剂在污水处理中可以起到很好的吸附作用，有效去除废水中的污染物。污泥热解残渣吸附剂具有良好的吸附性能和吸附容量，能够对废水中的污染物如重金属、染料等进行吸附并固定。其次，采用剩余污泥热解残渣作为吸附剂，不仅实现了资源的回收利用，还减少了环境污染。如此处理后，将原本会浪费的污泥热解残渣转化为有用的吸附剂来处理污水，实现了“变废为宝”的理念，同时也可以减少污泥热解残渣对环境的危害。
可选的，所述配置好的废水主要为染料废水和含砷废水，所述废水中的染料和砷离子浓度为1-50mg/L。
通过采用上述技术方案，该吸附剂具有良好的吸附性能和容量，能够对废水中的染料和砷离子进行有效去除，并使其固定在吸附剂上。其次，将处理好的剩余污泥热解残渣加入配置好的废水中进行混合振荡，可以增强吸附反应的速度和效率。由于污水处理过程中，对于染料和砷的去除需要花费大量的时间和成本，通过该方法可以大大缩短处理时间和降低成本。
可选的，所述剩余污泥热解残渣与配置的废水的固液比为2g/L。
通过采用上述技术方案，固液比是指在处理过程中加入固体吸附剂与废水混合液中的比例关系。当固液比太低，会使反应过程中的吸附位点较少，从而影响吸附剂对污染物的吸附效率；随着吸附剂的投加，污染物的去除效率也逐渐增高，并达到平稳状态，从而获得最佳的吸附剂投加量。其次，通过将剩余污泥热解残渣添加到配置好的废水中，可以有效地去除染料和砷离子等污染物，同时实现资源的回收利用，并降低了环境污染。最后，合理控制吸附剂的用量，不仅能够保证吸附反应的高效进行，而且能够减轻固体废弃物的产生量，达到环保、高效的治理效果。
可选的，所述振荡速率为150r/min，振荡时间为1-120min。
通过采用上述技术方案，可以提高剩余污泥热解残渣与废水的混合效果，进而促进吸附反应的进行，从而使得染料和砷离子等污染物更加均匀地与吸附剂接触，提高去除效率。通过将剩余污泥热解残渣加入配置好的废水中，在搅拌、振荡状态下，能够增加吸附剂对污染物的接触面积，有利于吸附剂与污染物之间的相互作用，提高吸附效率。其次，合适的振荡速率和振荡时间，可以控制粒子或颗粒在废水中的运动状态，促进污染物与吸附剂之间的混合作用，同时还能保持系统的稳定性，避免吸附剂和污染物过度聚集，影响吸附效果。
综上所述，本申请具有以下有益效果：1、由于本申请的方法通过将污泥热解残渣研磨并加入硫酸溶液中溶解，可以使得污泥热解残渣中的磷元素生成含磷溶液，并采用离心机进行固液分离，得到富磷溶液和剩余污泥残渣。随后对富磷溶液进行阳离子交换树脂处理，可以去除溶液中的金属离子，最终得到纯净的富磷溶液；而对剩余污泥残渣进行洗涤、干燥和研磨处理，可以得到剩余污泥残渣吸附剂。这些处理步骤相互协作，能够高效地回收污泥热解残渣中的磷元素。其次，该方法可以减少固体废弃物排放量。采用该方法处理污泥热解残渣时，可以回收其中的磷元素并将其用于其他领域，起到了减少环境污染和促进可持续发展的作用。
2、本发明通过对污泥热解残渣进行磷回收实验，大大减少了污泥磷直接回收的处理规模，有效解决了污泥处理占地面积大和药剂使用量大的问题，降低了磷回收成本；3、本申请使用方法对污泥热解残渣中磷的回收率可达到80-90％，实现了磷的高效回收。
4.本申请利用污泥热解残渣进行硫酸提取磷后回收的固体污泥热解残渣用作吸附剂，对水中的染料和砷离子展现出了优异的去除效率，吸附效率平均可达到85％以上，达到以废治废的目的。
5.本申请利用酸溶解污泥热解残渣，不仅实现了磷资源的高效回收，同时通过酸处理在一定程度上增加了污泥残渣的孔隙结构，进而增加了剩余污泥热解残渣的吸附性能。本发明提供的酸浸提取磷资源和剩余污泥热解残渣回收利用，实验过程简便、易操作，无过多的能源消耗，实现了污泥热解残渣的资源化利用，减少对环境带来的潜在二次污染问题。
（发明人：余波;李箫宁;严寒;张名;赵浩;廉珂;沈鹏飞;万丽）
