[发明专利]一种污泥焚烧灰分分离重金属及回收磷和铁的方法

说明书

本发明涉及污水处理剩余污泥处理技术领域，具体涉及一种污泥焚烧灰分分离重金属及回收磷和铁的方法。污泥焚烧灰分分离重金属及回收磷和铁的方法，包括：（a）将污泥焚烧灰分与酸液混合搅拌浸出磷、铝、重金属，过滤后得到第一滤液和酸浸滤渣；（b）采用重金属沉淀剂选择性沉淀第一滤液中的部分重金属元素，再经过滤得到含有三价铁的第二滤液；（c）采用有机萃取剂对第二滤液进行萃取分离，得到第三滤液和含铁萃取液，含铁萃取液采用稀盐酸溶液反萃取；（d）用碱液调节第三滤液的pH值，加入钙源，过滤后获得磷产品。本发明提供一种创新去除污泥灰分中重金属并回收磷酸盐作为肥料和铁絮凝剂产品的方法。该发明具有良好工业化应用前景。

技术领域

本发明涉及污水处理剩余污泥处理技术领域，具体而言，涉及一种污泥焚烧灰分分离重金属及回收磷和铁的方法。

背景技术

磷（P）对于植物、动物乃至人类均是不可或缺的营养元素，它在整个自然界充当着物质交换及能量循环的角色。城市化破坏了磷的有机循环（从农田到农田），取而代之的是磷的无机循环（从农田到海洋），导致污/废水和动物粪便中的P无法重复利用。为了P的可持续利用，城市必须从污/废水中回收P，使P资源在自然系统中循环流动。

在现有污水处理厂P回收位点中，污泥焚烧灰分具有较高的P含量，一般为灰分重量的3.6wt%~13.1wt%，折标P₂O₅含量为8.2wt%~30.0wt%，相当于中品位自然磷矿。因此，污水处理剩余污泥焚烧灰分已被公认为是潜在的“第二磷矿”资源，并已存在很多回收技术，但是现有回收技术需要投入大量化学药剂，一定程度上降低了再生P产品市场竞争力。此外，由于污水处理中絮/混凝剂的投加，污泥灰分中还含有高含量的Al、Fe元素，分别可达6wt%~18.8wt%和2.4wt%~14.5wt%。若能将这部分元素加以回收，重新制备絮/混凝剂，将有助于实现多元化资源回收，乃至污水处理碳中和运行。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种污泥焚烧灰分分离重金属及回收磷和铁的方法，获得符合农用标准的磷肥产品和水处理用絮凝/混凝剂产品，实现污泥固废零排放和资源化。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种污泥焚烧灰分分离重金属及回收磷和铁的方法，包括以下步骤：

（a）将污泥焚烧灰分与酸液混合搅拌，进行磷元素、铝元素和重金属元素的浸出，再经过滤分离，得到第一滤液和酸浸滤渣；

（b）采用重金属沉淀剂选择性沉淀所述第一滤液中的部分重金属元素，再经过滤分离，得到含有三价铁的第二滤液；

（c）采用有机萃取剂对所述第二滤液中的三价铁进行萃取分离，得到第三滤液和含铁萃取液，所述含铁萃取液采用稀盐酸溶液进行反萃取；

（d）用碱液调节所述第三滤液的pH值，加入钙源，再经过滤分离获得磷产品。

在一种实施方式中，所述酸液包括有机酸溶液和/或无机酸溶液。

在一种实施方式中，所述酸液的浓度为0.5~1mol/L。

在一种实施方式中，所述有机酸溶液包括草酸、醋酸和柠檬酸中的一种或多种。

在一种实施方式中，所述无机酸溶液包括盐酸、硫酸和硝酸中的一种或多种。

在一种实施方式中，所述酸液与所述污泥焚烧灰分的液固比为6~100mL/g；

在一种实施方式中，所述混合搅拌的温度为20~25℃，所述混合搅拌的时间为2~4h，所述混合搅拌的搅拌转速为400~600r/min。

在一种实施方式中，所述重金属沉淀剂包括硫化钠、硫化钾和硫化铵中的一种或多种。