[发明专利]一种富集分离城市污泥厌氧消化液中磷的方法

说明书

技术领域

本发明属于城市污泥资源化技术领域，涉及城市污泥厌氧消化液的处理与资源回收方法，具体涉及一种离子交换法富集分离城市污泥厌氧消化液中磷的方法。

背景技术

在城市污泥厌氧消化过程中，污泥中大量的磷被释放到厌氧消化液中，其质量浓度较高，甚至达100mg/L以上。因此，有效富集分离城市污泥厌氧消化液中的磷对回收厌氧消化液中的磷具有重要意义。目前，回收城市污泥厌氧消化液中磷的常用方法为沉淀法和结晶法，通过添加钙源和镁源等，将磷酸根以磷酸钙和磷酸铵镁等形式沉淀或结晶，该方法的主要缺点是需要额外添加药剂，成本较高。

离子交换法在污水除磷方面也有研究，但集中在磷浓度低、有机质含量低的污水或者废水中。例如，陈进军等人将磷浓度为1.25mg/L的城市污水二级硝化出水，分别通过201×4、D296和D301三种弱碱性阴离子交换树脂床，当达到磷穿透点时，三种树脂床的穿透体积分别为418BV、229BV和122BV，磷交换容量分别为522.5mgP/L树脂、286.3mgP/L树脂和152.5mgP/L树脂；Petruzzelli等人用自来水配制了磷浓度为4.4mg/L的模拟污水，通过铜离子螯合的Dowex M4195树脂床，当流出液磷浓度超过欧盟现行法律标准磷浓度的限值要求时，处理体积可达400BV以上，磷交换容量可达1760mgP/L树脂以上；Blaney等人采用磷浓度为0.26mg/L的模拟污水，通过负载水合氧化铁的IRA-900树脂床，处理量可达到1500BV，磷交换容量可达390mgP/L树脂；Awual等人采用磷浓度为0.81mg/L的模拟污水，通过Diaion WA20树脂床，当达到磷穿透点时，其穿透体积为3050BV，磷交换容量为2470mgP/L树脂。

综上所述，目前富集分离磷的方法主要存在以下问题：(1) 离子交换法除磷中使用的离子交换剂磷交换容量低；(2) 离子交换法除磷中使用的离子交换剂不适用于含较高浓度磷的污水；(3) 沉淀法和结晶法回收城市污泥厌氧消化液中磷需要额外的添加药剂，成本较高。因此，寻找一种处理量大、操作简单、特别适用于富集分离污水中较高浓度磷的方法，迫在眉睫。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种富集分离城市污泥厌氧消化液中磷的方法，达到操作简单、处理量大、特别适用于富集分离污水中较高浓度磷的目的。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

（1）过滤去除城市污泥厌氧消化液中的悬浮物，得滤后城市污泥厌氧消化液，用盐酸调节滤后城市污泥厌氧消化液pH为4.0~7.0，得预处理后的城市污泥厌氧消化液，将预处理后的城市污泥厌氧消化液在常温和1.0~4.0BV/h流量的条件下通入弱碱性阴离子交换树脂床，得无色澄清流出液；

（2）将氢氧化钠溶液在25~45℃和0.2~1.0BV/h流量的条件下通入步骤（1）吸附了磷的弱碱性阴离子交换树脂床，将吸附在弱碱性阴离子交换树脂上的磷洗脱下来，得含高浓度磷的磷酸盐溶液；

（3）先将盐酸通入步骤（2）洗脱了磷后的弱碱性阴离子交换树脂床，然后用蒸馏水洗至中性，对弱碱性阴离子交换树脂进行再生，循环使用。

步骤（1）中，所述的弱碱性阴离子交换树脂是苯乙烯系多乙烯多胺类弱碱性阴离子交换树脂。

步骤（1）中，采用孔径为0.45μm的混纤滤膜过滤城市污泥厌氧消化液。

步骤（1）和步骤（3）中，所述的盐酸浓度为0.6mol/L。

步骤（1）中，调节滤后城市污泥厌氧消化液的pH为5.0~6.0。

步骤（1）中，所述的流量为1.0~2.0BV/h。

步骤（2）中，所述的氢氧化钠溶液浓度为1.0mol/L。

步骤（2）中，所述的氢氧化钠溶液流量为0.2~0.5BV/h。

步骤（3）中，所述的盐酸流量为0.5BV/h。

过滤后的城市污泥厌氧消化液的基本性质如下表所示。

滤后城市污泥厌氧消化液性质