[发明专利]一种回收磷和铁的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种回收磷和铁的方法及其应用，包括以下步骤：S1：根据含磷污水的量，将铁盐和含磷污水混合后得到混合物，所得混合物中，铁盐的浓度为4～25mg/L，于20～60℃发酵2～10天取发酵上清液后除杂；S2：将所述除杂后的发酵上清液在酸性体系下氧化。本发明提出一种回收磷和铁的方法，实现了污泥中的磷资源的高效循环利用。

技术领域

本发明属于废水资源化技术领域，具体涉及一种回收磷和铁的方法及其应用。

背景技术

磷矿石为地球上不可再生的非金属矿产资源，预计在本世纪末将会出现磷资源枯竭。面对上述形势，富磷市政污泥中的磷回收是一种有效回收利用磷的模式，市政污泥的干污泥中磷的含量可高达27.6kg/吨。对污泥中的磷资源进行有效回收和高效循环利用，能够实现污泥有效资源化。

市政污泥经过厌氧发酵后的残留液体即为厌氧发酵液。复杂物质组成的市政污泥经厌氧发酵，营养盐和挥发性有机物自固相释放至厌氧发酵液中，因此，厌氧发酵液通常含有高浓度的氮、磷和有机物以及丰富的金属元素如铁、铜、锌、锰、钙等。目前针对厌氧发酵液的处理方法主要是去除其中的污染物使其达到污水达标排放标准，同时由于发酵液中富含大量的氮磷物质，也能够作为肥料进行回收和循环利用，在解决环境污染的基础上实现资源回收。主要的回收的手段是利用厌氧发酵液制备磷酸镁铵(鸟粪石)或蓝铁矿作为农业生产的初级缓释肥料，但上述手段也存在诸多瓶颈。对于鸟粪石的回收，一方面，鸟粪石的制备理论上必须满足磷酸根、镁离子和铵根的摩尔比为1:1:1，由于污泥来源和组分组成复杂，单纯对污泥进行厌氧发酵得到的厌氧发酵液中可能存在高氨氮、低磷和镁离子不足的现状，因此需要额外添加大量的磷酸根和镁离子，同时还需要添加大量的碱性溶液以调节pH制备鸟粪石，生产成本昂贵；另一方面，发酵液中由于存在大量的金属元素，鸟粪石在制备回收的过程中难以定向调控，存在重金属(Cu、Zn等)污染的风险，作为肥料进行利用的市场接受度低，且有环境污染的风险。而对于蓝铁矿，由于在回收的过程中难以实现定向调控，蓝铁矿的回收纯度较低，在污泥厌氧消化中生成后与污泥混合在一起，难以自然分离，且回收产物主要为无定形的同时成本较高，限制了污泥磷回收的高效循环利用。

因此，开发一种回收磷和铁的方法以实现污泥中的磷资源的经济、高效循环利用是目前的当务之急。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种回收磷和铁的方法，实现了污泥中的磷资源的高效循环利用。

根据本发明的第一方面实施例的一种回收磷和铁的方法包括以下步骤：

S1：根据含磷污水的量，将铁盐按照4～25mg/L和含磷污水混合后，于20～60℃发酵2～10天取发酵上清液后除杂；

S2：将所述除杂后的发酵上清液在酸性体系下氧化。

根据本发明实施例的一种回收磷和铁的方法，至少具有以下有益效果：

本发明中添加铁盐作为混凝剂，铁盐和含磷污水混合后通过电荷中和、架桥网捕和吸附等物化作用使胶体失稳得到铁基化学强化初沉污泥(Fe-CEPS)，属于一级化学污泥。污水中的有机物和磷富集至污泥中。Fe-CEPS中含有污水中约90％的磷，因此铁、磷含量高，在发酵过程中，三价铁被还原为二价铁并释放至发酵液中，同时与污泥结合的非磷灰石态无机磷也从污泥固相中释放正磷酸盐至发酵上清液中。针对这部分铁、磷资源，在不额外添加铁离子和磷酸根的基础上通过酸性条件下氧化，使磷、铁共沉淀，实现污泥磷资源以磷酸铁的形式回收。

本发明基于Fe-CEPS的厌氧发酵液，通过共沉淀法制备磷酸铁晶体，制备过程中无需严格控制发酵过程中铁和磷的浓度，降低了磷酸铁的制备难度、可操作性强；同时，共沉淀法能够基本实现发酵液中铁、磷资源摩尔比1:1的回收效率，制备方法简单易行、操作简便，具有较好的回收潜力。