一种水蒸气活化污泥热解炭中磷回收的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113480124A(43)申请公布日2021.10.08(21)申请号202110865749.2C02F101/30(2006.01)(22)申请日2021.07.29(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人侯慧杰李珍雷龙海胡敬平刘冰川杨家宽梁莎袁书珊(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人许恒恒(51)Int.Cl.C02F11/10(2006.01)C02F11/143(2019.01)C01B25/36(2006.01)C01B25/37(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种水蒸气活化污泥热解炭中磷回收的方法(57)摘要本发明属于污泥资源化处理处置领域，公开了一种水蒸气活化污泥热解炭中磷回收的方法，该方法是以剩余污泥为原材料，先进行调理脱水得到湿泥饼，同时收集滤液；然后将湿泥饼进行热解处理，在该热解处理过程中，湿泥饼中所含的水将形成水蒸气，并催化污泥破胞有机物热裂解进程，促进污泥中有机磷向无机磷的转化；接着利用滤液对热解生物炭进行浸提处理，提取磷元素。本发明通过对方法整体流程工艺设计等进行改进，先通过污泥预调理过程实现污泥深度脱水，保留在湿泥饼中的水分在热解过程加热形成蒸汽促进生物炭结构发育，促进污泥中有机磷向无机磷的转化和溶出，能够将有机磷转化成磷酸盐，实现污泥中磷元素的回收和高效利用。CN113480124ACN113480124A权利要求书1/1页1.一种水蒸气活化污泥热解炭中磷回收的方法，其特征在于，该方法是以污水处理厂中的剩余污泥为原材料，先对所述剩余污泥调理脱水得到湿泥饼，同时收集脱水过程中产生的滤液，其中，所述湿泥饼的含水率为40％～55％；然后，将所述湿泥饼在缺氧条件下进行热解处理，得到热解生物炭；在该热解处理过程中，所述湿泥饼中所含的水将形成水蒸气，并催化污泥破胞有机物热裂解进程，促进污泥中有机磷向无机磷的转化；接着，利用所述滤液对所述热解生物炭进行浸提处理，提取所述热解生物炭中的磷元素，从而将所述原材料中的有机磷转化成无机磷。2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述滤液的pH值为酸性。3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述污水处理厂中的高含水率污泥具体为市政污水处理厂初沉池、二沉池或浓缩池产生的剩余污泥。4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述调理具体是向所述剩余污泥中添加调理剂进行调理；所述调理剂包括含铁元素的盐类、铁元素改性过的生物炭、铝盐中的一种或多种，经调理、脱水后得到的湿泥饼的含水率不超过55％。5.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述调理具体是先采用盐酸和NaOH溶液调节pH使pH值为2～3，然后添加调理剂，调理时间为0.5～2h。6.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述脱水方式具体为板框脱水、压滤脱水或离心脱水。7.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述热解处理的热解温度400～900℃，升温速率为5～15℃/min，热解时间为1～3h；所述热解处理是在通有载气的条件下进行的，载气的流速为50～200mL/min；优选的，所述载气为氮气或氩气。8.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述浸提处理中，所述热解生物炭的质量与所述滤液的体积之比为1g/L～100g/L；所述浸提处理是在100～400rpm的转速下进行的，浸提处理的时长为1～24h。2CN113480124A说明书1/4页一种水蒸气活化污泥热解炭中磷回收的方法技术领域[0001]本发明属于污泥资源化处理处置领域，更具体地，涉及一种水蒸气活化污泥热解炭中磷回收的方法。背景技术[0002]市政污泥是污水处理厂的副产物，污水中的磷在处理过程中累积在污泥中，使污泥中含有大量的磷元素，是一种潜在的磷源，具有很高的资源化利用潜力。磷作为一种不可再生资源，回收污泥中的磷具有非常重要的战略意义。污泥中磷的回收方法通常为厌氧消化、焚烧灰提取、热解生物炭固定等方式。这些方法往往存在处理周期长、试剂消耗量大、磷的有效利用率低等问题。[0003]中国专利CN202110329191.6公开了一种同步强化污泥厌氧产酸和磷回收的资源化工艺，虽然它也公开了热活化过硫酸盐预氧化工艺对剩余污预处理，鸟粪石结晶的沉淀进行磷回收，剩余滤液作为碳源回流至污水处理厂的方法，但仍存在厌氧消化周期长、污泥减量效果差等问题。[0004]中国专利CN202110245451.1公开了一种从市政污泥高效回收磷且同步制备多孔生物炭的方法，虽然它也公开了市政污泥中外加铁盐改性得到含铁污泥；接着，用含有碱金属元素的碱金属活化试剂活化所述含铁污泥，并对活化得到的污泥进行热解，从而得到污泥热解生物炭；最