[发明专利]基于厨余垃圾水热炭化液制备大尺寸蓝铁石的系统及方法

说明书

基于厨余垃圾水热炭化液制备大尺寸蓝铁石的系统及方法，属于污水处理技术领域，所述系统以两段式流化床作为核心设备，使用三价铁作为铁源，厌氧污泥将三价铁还原成二价铁，二价铁再与厨余垃圾水热炭化液中的磷酸盐结合，在流化床的上升流速冲刷下形成大尺寸蓝铁石。本发明能有效去除厨余垃圾水热炭化液中的磷酸盐，避免由于亚铁氧化导致蓝铁石不纯的问题，同时还可以生成易分离和收集的大尺寸蓝铁石晶体。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种基于厨余垃圾水热炭化液制备大尺寸蓝铁石的系统及方法。

背景技术

厨余垃圾的水热炭化处理可以获得高热值的燃料。公开号为CN111908753A的中国发明申请，公开了一种超声辅助水热碳化制备厨余垃圾厌氧沼渣生物炭的方法，包括如下步骤：s1：将厨余垃圾厌氧沼渣与水混合，并将混合物在超声辅助条件下进行水热碳化反应，得到水热碳化液；s2：将水热碳化液进行冷却、过滤、干燥、破碎以及分选，获得沼渣生物炭。公开号为CN113996643A的中国发明申请，公开了一种厨余垃圾水热快速腐殖化方法，该方法将厨余垃圾收集，破碎后，将厨余垃圾和黑云母添加剂送入水热反应釜内，反应釜内温度控制在185～220℃，搅拌，反应釜内通入高温高压蒸汽使物料进行水热反应，充分腐殖化，排出的高温蒸汽预热进料，闪蒸泄压，收集反应釜内产物，并进行固液分离，并对固相产物进行干燥，得到固态有机肥。公开号为CN113617792A的中国发明申请，公开了一种水热炭化技术处理厨余垃圾的方法，其包括以下步骤：首先将厨余垃圾进行固液分离，分离得到厨余垃圾固体、油和污水，将分离出的污水通入反渗透装置去除污水中的钠离子；将分离出的厨余垃圾固体按固液比1:1.5~1:2加入水作为原料，原料粉碎后进入反应釜，原料在反应釜内发生水热炭化反应，反应釜工作温度为180℃，原料停留时间60min，反应釜卸压冷却后，反应后的物料进入压滤机，对反应后的物料进行固液分离，得到固态产品水炭和液态产品炭液，固态产品水炭用作土壤改良剂，液态产品炭液用作液体肥料。

然而，由于厨余垃圾含水量高，厨余垃圾水热炭化处理后还会产生大量的厨余垃圾水热炭化液，仍需进一步处理以减少可能的污染物排放。特别是，厨余垃圾水热炭化液中含有高浓度的磷酸盐，不加控制的磷排放将导致水体富营养化。同时，磷是一种不可再生的营养资源，对人类的生存和发展至关重要。近几十年来，随着世界人口的增长，作物产量的增加导致磷资源日益短缺，预计全球对磷的需求将在2030年达到峰值。此外，磷矿的开采过程通常伴随着镉和铀等重金属的排放，这对生态系统和人类健康构成进一步的风险。因此，从厨余垃圾水热炭化液中回收磷会是一种更可持续的污水处理方式，它不仅可以获得新的磷资源，而且可以降低因磷的无控制排放而导致的富营养化风险。

目前已知的磷回收技术有直接利用法、吸附法、化学沉淀法、鸟粪石结晶法等，但这些已有技术对于悬浮物SS过高（1.1 g/L~6.5 g/L）、pH较低（约3.9）的厨余垃圾水热炭化液，存在反应条件苛刻、超值成本、回收的效率和安全性低等缺点。

近年来，蓝铁石结晶法被认为是一种很有前途的磷去除和回收技术。该方法的产品蓝铁石不仅可以用作缓释磷肥，还可以用作工业原料。例如，它可以用作铁锂电池的原材料、可以作为Pt的载体，形成双功能催化剂、可以作为EDTA-Pb水污染和Cd污染土壤的净化材料或作为敏感比色法检测纳米级过氧化氢和葡萄糖的原料等。同时，蓝铁石结晶法的所需的pH条件比较宽泛，pH在6～9的范围均可生成，对于酸性废水和碱性废水都具有很好的适用性。

然而，由于亚铁极易被氧化的不稳定性，导致蓝铁石的纯度通常较差。同时，目前的研究中还存在蓝铁石的尺寸过小不易收集和分离的问题，这些问题都阻碍了蓝铁石结晶法的推广和运用。

发明内容