一种利用高蛋白生物质废弃物从富含化学磷沉淀的污泥中回收磷的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用高蛋白生物质废弃物从富含化学磷沉淀的污泥中回收磷的方法，将富含化学磷沉淀的污泥放入厌氧发酵罐内，根据污泥总化学需氧量按比例加入一定量的高蛋白生物质副产物，密闭发酵4

【技术实现步骤摘要】
一种利用高蛋白生物质废弃物从富含化学磷沉淀的污泥中回收磷的方法


[0001]本专利技术属于污泥处置与资源化处理领域，尤其是涉及到一种利用高蛋白生物质废弃物从富含化学磷沉淀的污泥中回收磷的方法。

技术介绍

[0002]磷是生命最重要的营养元素之一，在植物生长及粮食生产中起着不可替代的关键作用。磷的主要来源是磷矿石，其作为不可再生资源随着人类的开采而日益衰竭。另一方面，每年大约有300万吨磷进入生活污水，为了防止自然水体发生富营养化，生活污水需要经过处理达标后才能排放。因此，生活污水、养殖废水、化肥生产废水等部分人类活动产生的废水中含有大量的磷，是一种潜在的未被有效利用的磷资源。研究表明，从市政污水中回收磷可以满足世界上15％
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20％的磷需求。若能从污水中进行磷回收，既可以缓解磷资源短缺问题又可以从根本上解决水体富营养化问题，具有十分重要的意义。
[0003]近些年为了加大水资源保护力度，污水磷排放要求逐渐提高，许多污水处理厂经提标改造后会在生物强化除磷的基础上增设化学除磷工艺。化学除磷常用的药剂有铁盐和铝盐，在水中和磷反应生成难溶的磷酸铁或磷酸铝沉淀。污水经过处理后，90％以上的磷被转移至污泥中。因此污水磷回收的实质是从污泥中回收磷。目前较为常用的污泥磷回收方法是厌氧发酵释磷，再通过沉淀或结晶的方式从上清液中回收磷。厌氧发酵既能促进污泥稳定化、减量化和资源化利用，又能以高纯度的鸟粪石等形式回收磷资源，具有广阔的应用前景。但富含化学磷沉淀的污泥厌氧发酵释磷率不到10％，难以达到回收磷资源的目的。因此，有必要开发一种提高富含化学磷沉淀的污泥厌氧发酵释磷率的方法，以实现从富含化学磷沉淀的污泥中有效回收磷资源的目标。
[0004]目前，提高富含化学磷沉淀的污泥厌氧发酵释磷率的方法主要是投加化学试剂，如投加强酸、强碱药剂改变污泥pH，使得含磷沉淀物溶解释磷。“一种提取含磷化学
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生物混合污泥中磷元素的方法”(专利申请号：201310127591.4)，该技术利用盐酸和氢氧化钠溶液调节并维持含磷化学
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生物混合污泥的pH值为2
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8，在30
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50℃条件下厌氧消化7天就能有效释磷。然而，实际工程中维持厌氧消化体系为酸性环境需要考虑设备防腐、药剂成本的问题，并且各种金属离子的溶出不利于后续磷回收。“提高含磷化学
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生物混合污泥厌氧发酵释磷率的方法”(专利申请号：201410120041.4)，该技术投加乙二胺四乙酸二钠络合剂与污泥中各种金属离子形成络合物，促进磷酸铁、磷酸铝等化学磷沉淀物中的磷释放，同时还能防止污泥厌氧发酵释出的磷再沉淀。但乙二胺四乙酸二钠具有一定的毒性，破坏细胞结构，抑制微生物活性，不利于污泥厌氧发酵产酸、产气。为了克服该技术缺陷，专利申请号为201710854846.5的专利“促进含磷酸盐沉淀的污泥在室温条件下释磷与产气的方法”提出向含磷酸盐沉淀的污泥中加入柠檬酸三钠后进行厌氧发酵，不仅能提高污泥释磷率，还能促进污泥厌氧发酵产酸、产甲烷。但该技术对含磷酸盐沉淀污泥释磷量的提高效果较差，加入柠檬酸三钠的污泥比不加柠檬酸三钠的污泥释磷量仅提高了18％
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25％。本专利技术是为了
克服上述现有技术存在的缺陷，利用高蛋白生物质废弃物与污泥共发酵，提供一种更经济环保的方法，从富含化学磷沉淀的污泥中回收磷，有效提高富含化学磷沉淀污泥厌氧发酵释磷率和产酸量，同时降低化学药剂成本，以高纯度鸟粪石形式回收氮、磷资源。形成鸟粪石沉淀后的发酵液中含有高浓度挥发性短链脂肪酸，可以作为经济碳源用于提高污水处理厂营养盐去除效率。方法简单易行，是一种以废治废，实现污泥资源化利用的有效手段，具有工程应用前景。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述缺陷，提供一种利用高蛋白生物质废弃物从富含化学磷沉淀的污泥中回收磷的方法，该方法能够有效提高富含化学磷沉淀污泥厌氧发酵释磷率，同时降低化学药剂成本，以高纯度鸟粪石形式回收磷。
[0006]本专利技术提供如下技术方案：一种利用高蛋白生物质废弃物从富含化学磷沉淀的污泥中回收磷的方法，包括以下步骤：
[0007](1)将富含化学磷沉淀的污泥放入厌氧发酵罐内，根据污泥总化学需氧量按比例加入高蛋白生物质副产物，排除氧气以形成厌氧环境，密闭发酵罐，在 25
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35℃条件下污泥与高蛋白生物质副产物共发酵4
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7天，就能将富含化学磷沉淀污泥中的磷有效释放；
[0008](2)对步骤(1)得到的共发酵后的污泥进行脱水；
[0009](3)向步骤(2)得到的污泥脱水液中投加适量的镁盐，并调节pH至7.5
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9.0，搅拌30分钟后静置沉淀，即可获得鸟粪石晶体，进而以鸟粪石晶体的形式回收污泥中的磷。
[0010]进一步地，其特征在于步骤(1)所述的富含化学磷沉淀污泥为污水厂投加铁盐或铝盐进行化学除磷后产生的剩余污泥；所述铁盐包括二价铁盐和三价铁盐。
[0011]进一步地，步骤(1)所述的高蛋白生物质副产物为产品加工过程中生成的未得到高效利用的高蛋白生物质废弃物，如蚕蛹粉、玉米蛋白粉、豆粕粉、谷朊粉等。
[0012]进一步地，步骤(1)所述的根据污泥总化学需氧量加入高蛋白生物质副产物的量为0.5
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1.0g高蛋白生物质副产物总化学需氧量/g污泥总化学需氧量。
[0013]进一步地，步骤(2)所述的污泥脱水采用压滤或离心等机械脱水的方式。
[0014]进一步地，步骤(3)所述的向污泥脱水液中投加适量的镁盐为氯化镁或氧化镁，投加量控制在PO
43
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/Mg
2+
摩尔比为1:1
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1:2。
[0015]本专利技术的有益效果为：
[0016]1、本专利技术提供的方法采用高蛋白生物质副产物与富含化学磷沉淀的污泥共发酵，能有效提高富含化学磷沉淀污泥的厌氧发酵释磷效率，实现磷资源回收，厌氧反应体系pH为弱酸性或中性，可以避免强酸、强碱处理方式所引起的设备腐蚀问题。
[0017]2、本专利技术提供的方法富含化学磷沉淀污泥和高蛋白生物质副产物共发酵不仅能有效释磷，厌氧反应体系内大量蛋白质水解生成较高浓度的挥发性短链脂肪酸和氨氮，挥发性短链脂肪酸可作为经济碳源用于提高污水处理厂营养盐去除效率，氨氮用于形成鸟粪石晶体，仅需额外投加镁源、调节pH就能回收磷和部分氨氮。此外，较高浓度的氨氮能中和挥发性短链脂肪酸的酸性作用，使得系统 pH接近中性，有效减少了从脱水液中回收氮磷时的碱液用量。因此，本专利技术既能实现污泥中碳、氮、磷资源的回收，又能降低化学药剂投加量，节约处理成本。
[0018]3、本专利技术提供的方法所采用的高蛋白生物质副产物一般为产品加工过程中生成的未得到高效利用的高蛋白生物质废弃物，成本低廉，本专利技术能实现同时对两种固体废弃物进行资源化利用。
[0019]4、本专利技术提供的方法中的步骤(3)得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用高蛋白生物质废弃物从富含化学磷沉淀的污泥中回收磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将富含化学磷沉淀的污泥放入厌氧发酵罐内，根据污泥总化学需氧量按比例加入高蛋白生物质副产物，排除氧气以形成厌氧环境，密闭发酵罐，在25
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35℃条件下污泥与高蛋白生物质副产物共发酵4
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7天，就能将富含化学磷沉淀污泥中的磷有效释放；(2)对步骤(1)得到的共发酵后的污泥进行脱水；(3)向步骤(2)得到的污泥脱水液中投加适量的镁盐，并调节pH至7.5
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9.0，搅拌30分钟后静置沉淀，即可获得鸟粪石晶体，进而以鸟粪石晶体的形式回收污泥中的磷。2.根据权利要求1所述的一种利用高蛋白生物质废弃物从富含化学磷沉淀的污泥中回收磷的方法，其特征在于步骤(1)所述的富含化学磷沉淀污泥为污水厂投加铁盐或铝盐进行化学除磷后产生的剩余污泥；所述铁盐包括二价铁盐和三价铁盐。3.根据权利要求1所述的一种利用高蛋白生物质废...

【专利技术属性】
技术研发人员：李咏梅，张志鹏，平倩，郭文杰，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：