本發(fā)明涉及污水處理及資源化利用，具體涉及一種從污泥中回收磷的方法。

背景技術(shù)：

1、磷礦是不可再生資源且全球分布不均，磷及其化合物一般不以氣態(tài)形式存在，全球磷循環(huán)屬于典型的沉積循環(huán)。磷元素主要依靠水力從陸地流向海洋，沉積物通過地殼運(yùn)動再度回到陸地是及其漫長的過程。而人類的活動又加劇了磷從礦藏到農(nóng)場、河流，最后到海洋的單向流動，極其匱乏的循環(huán)路徑導(dǎo)致磷成為一種越來越有限的資源。

2、磷是戰(zhàn)略性非金屬，關(guān)乎糧食安全、生命健康、新能源等重要產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全穩(wěn)定。一方面是磷資源短缺，另一方面自然水體中磷卻普遍過剩，大量的磷進(jìn)入到江河、湖泊引起水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，磷資源短缺與水體磷過剩矛盾亟待解決。污水是重要的磷匯，全球污水處理廠每年要處理約130×104t磷，其中絕大部分進(jìn)入到污泥之中，因此從污泥中回收磷提供了一條重要的磷循環(huán)利用路徑，有助于實現(xiàn)磷的可持續(xù)供給，其中一種方法是藍(lán)鐵礦結(jié)晶法。

3、藍(lán)鐵礦結(jié)晶法中直接從污泥中回收由于有機(jī)雜質(zhì)比較多，結(jié)晶后的藍(lán)鐵礦較難分離，目前有研究采用磁選分離法從污泥中分離出藍(lán)鐵礦，但回收效能及藍(lán)鐵礦純度仍有待提高。從富磷的污泥厭氧消化液中回收磷，雜質(zhì)相較于污泥比較少，回收的藍(lán)鐵礦相對容易分離。

4、從污泥厭氧消化液中結(jié)晶回收藍(lán)鐵礦，目前已有的方法包括化學(xué)結(jié)晶和微生物誘導(dǎo)結(jié)晶。化學(xué)結(jié)晶是直接投加二價鐵離子，與磷酸根結(jié)晶沉淀。這個方法存在兩個問題，一是結(jié)晶沉淀過程中發(fā)生混凝，會將污水中的固體懸浮物和一部分溶解性有機(jī)物一起沉淀下來，造成結(jié)晶度不高，雜質(zhì)含量高問題；二是沉淀過程中無法嚴(yán)格控制溶解氧水平，會使得二價鐵氧化為三價鐵，也會帶來結(jié)晶度和純度不高的問題。微生物誘導(dǎo)結(jié)晶的方法是通過鐵還原微生物的還原作用將水中的三價鐵還原為二價鐵，進(jìn)而與磷酸根形成藍(lán)鐵礦結(jié)晶。微生物厭氧生長過程維持了較低的do水平，解決了單獨(dú)化學(xué)結(jié)晶法無法有效調(diào)控do問題。但是目前直接在厭氧消化液中通過微生物誘導(dǎo)藍(lán)鐵礦結(jié)晶存在磷負(fù)荷不高，所需反應(yīng)器體積過大以及產(chǎn)物太少，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益不高的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種從污泥中回收磷的方法，本發(fā)明采用鐵鹽沉淀再誘導(dǎo)重結(jié)晶解決目前污水磷負(fù)荷低，體積大，直接回收經(jīng)濟(jì)效益不高以及化學(xué)沉淀結(jié)晶度低，雜質(zhì)多，溶解氧不易控制易氧化的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種從污泥中回收磷的方法，包括以下步驟：

4、將待處理的污泥在厭氧條件下進(jìn)行厭氧消化，使污泥中的磷釋放進(jìn)上清液中，得到污泥厭氧消化液。

5、向所述污泥厭氧消化液中加入鐵鹽混凝劑，進(jìn)行沉淀，將磷從污泥厭氧消化液中去除并進(jìn)入到沉淀中，經(jīng)固液分離后得到固液混合物。

6、將所述固液混合物加入反應(yīng)器中，向其中加入鐵還原菌和金屬抗性菌的混合菌劑，在鐵還原菌作用下，將三價鐵還原為二價鐵，沉淀溶解并重新結(jié)晶為藍(lán)鐵礦，金屬抗性菌則能提升微生物對高濃度金屬離子的抗性，實現(xiàn)污泥中磷的回收。

7、本發(fā)明結(jié)合化學(xué)結(jié)晶和微生物誘導(dǎo)結(jié)晶兩者的優(yōu)點，采用鐵鹽混凝沉淀和鐵還原菌誘導(dǎo)沉淀重結(jié)晶兩步從污水中回收磷。首先從污水處理廠的二沉池取得污泥，將待處理的污泥在厭氧條件下進(jìn)行厭氧消化，使污泥中的磷釋放進(jìn)污泥厭氧消化液中，向所述污泥厭氧消化液中加入鐵鹽混凝劑，進(jìn)行沉淀，將磷從污泥厭氧消化液中去除并進(jìn)入到沉淀當(dāng)中，這一步污泥厭氧消化液中的有機(jī)物雜質(zhì)也會有部分進(jìn)入到沉淀中，之后將沉淀和少量的污泥厭氧消化液加入反應(yīng)器中，并向其中加入鐵還原菌和金屬抗性菌的混合菌劑，在鐵還原菌作用下，將三價鐵還原為二價鐵，該過程中沉淀溶解并重結(jié)晶為藍(lán)鐵礦，溶解過程中沉淀中的雜質(zhì)會釋放到液相中，并且微生物生長會消耗部分有機(jī)物，這一步可以提高藍(lán)鐵礦結(jié)晶度和純度，實現(xiàn)污泥中磷的回收，解決了目前污水磷負(fù)荷低，體積大，直接回收經(jīng)濟(jì)效益不高以及化學(xué)沉淀結(jié)晶度低，雜質(zhì)多，溶解氧不易控制易氧化的問題。

8、在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，鐵鹽為氯化鐵或聚合氯化鐵。

9、在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，鐵鹽混凝劑中的鐵與污泥厭氧消化液中磷的摩爾比為1.5~2：1。

10、在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，固液混合物的含固率為0.2%~0.6%。

11、在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，鐵還原菌為地桿菌屬，金屬抗性菌為嗜銅菌屬。

12、在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，混合菌劑在含有固體沉淀的污泥厭氧消化液中的濃度為108cfu/ml~109cfu/ml，其中，地桿菌屬和嗜銅菌屬的濃度比為2~5：1。

13、在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，重結(jié)晶溫度為15℃~40℃，厭氧消化ph為6.3~7.5。

14、在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，沉淀時間為30?min~120min。

15、在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，污泥厭氧消化液中磷含量為70mg/l~200mg/l，氮含量為300mg/l~3000mg/l，cod為500mg/l~1500mg/l，ph為6.3~7.5。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是：

17、1、本發(fā)明結(jié)合化學(xué)結(jié)晶和微生物誘導(dǎo)結(jié)晶兩者的優(yōu)點，采用鐵鹽混凝沉淀和鐵還原菌誘導(dǎo)沉淀重結(jié)晶兩步從污水中回收磷。首先從污水處理廠的二沉池取得污泥，將待處理的污泥在厭氧條件下進(jìn)行厭氧消化，使污泥中的磷釋放進(jìn)污泥厭氧消化液中，向所述污泥厭氧消化液中加入鐵鹽混凝劑，進(jìn)行沉淀，將磷從污泥厭氧消化液中去除并進(jìn)入到沉淀當(dāng)中，這一步污泥厭氧消化液中的有機(jī)物雜質(zhì)也會有部分進(jìn)入到沉淀中，之后將沉淀和少量的污泥厭氧消化液加入反應(yīng)器中，并向其中加入鐵還原菌和金屬抗性菌的混合菌劑，在鐵還原菌作用下，將三價鐵還原為二價鐵，該過程中沉淀溶解并重結(jié)晶為藍(lán)鐵礦，溶解過程中沉淀中的雜質(zhì)會釋放到液相中，并且微生物生長會消耗部分有機(jī)物，這一步可以提高藍(lán)鐵礦結(jié)晶度和純度，實現(xiàn)污泥中磷的回收，解決了目前污水磷負(fù)荷低，體積大，直接回收經(jīng)濟(jì)效益不高以及化學(xué)沉淀結(jié)晶度低，雜質(zhì)多，溶解氧不易控制易氧化的問題。

18、2、本發(fā)明中多種微生物之間的協(xié)同作用表現(xiàn)在：地桿菌屬 geobacter是一種異化鐵還原菌，能夠?qū)e3+還原為fe2+，從而誘導(dǎo)無定形磷酸鐵沉淀溶解并重結(jié)晶形成藍(lán)鐵礦。三價鐵屬于過渡金屬離子而非典型“重金屬”，但高濃度下仍可能表現(xiàn)出類似重金屬的毒性。嗜銅菌屬 cupriavidus能夠分泌金屬離子的抗性物質(zhì)，保證整個微生物群落免受毒害。此外，嗜銅菌屬 cupriavidus也能夠分泌電活性物質(zhì)，參與到鐵還原過程，促進(jìn)三價鐵還原，兩者相互協(xié)作可提高藍(lán)鐵礦的結(jié)晶效率。

19、3、本發(fā)明先將鐵鹽沉淀再誘導(dǎo)重結(jié)晶解決目前污水磷負(fù)荷低，體積大，直接回收經(jīng)濟(jì)效益不高以及化學(xué)沉淀結(jié)晶度低，雜質(zhì)多，溶解氧不易控制易氧化的問題。

技術(shù)特征：

1.一種從污泥中回收磷的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從污泥中回收磷的方法，其特征在于，鐵鹽混凝劑為氯化鐵或聚合氯化鐵。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從污泥中回收磷的方法，其特征在于，鐵鹽混凝劑中的鐵與污泥厭氧消化液中磷的摩爾比為1.5~2：1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從污泥中回收磷的方法，其特征在于，固液混合物的含固率為0.2%~0.6%。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從污泥中回收磷的方法，其特征在于，鐵還原菌為地桿菌屬，金屬抗性菌為嗜銅菌屬。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的從污泥中回收磷的方法，其特征在于，混合菌劑在含有固體沉淀的污泥厭氧消化液中的濃度為108cfu/ml~109cfu/ml，其中，地桿菌屬和嗜銅菌屬的濃度比為2~5：1。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從污泥中回收磷的方法，其特征在于，重結(jié)晶溫度為15℃~40℃，厭氧消化ph為6.3~7.5。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從污泥中回收磷的方法，其特征在于，沉淀時間為30min~120min。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從污泥中回收磷的方法，其特征在于，污泥厭氧消化液中磷含量為70mg/l~200mg/l，氮含量為300mg/l~3000mg/l，cod為500mg/l~1500mg/l，ph為6.3~7.5。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及污水處理及資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種從污泥中回收磷的方法，將待處理的污泥在厭氧條件下進(jìn)行厭氧消化，使污泥中的磷釋放進(jìn)上清液中，得到污泥厭氧消化液，向所述污泥厭氧消化液中加入鐵鹽混凝劑，進(jìn)行沉淀，將磷從上清液中去除并進(jìn)入到沉淀中，去除上清液后得到固液混合物；將所述固液混合物加入反應(yīng)器中，向其中加入鐵還原菌和金屬抗性菌的混合菌劑，在鐵還原菌作用下，將三價鐵還原為二價鐵，沉淀溶解并重新結(jié)晶為藍(lán)鐵礦，實現(xiàn)污泥中磷的回收，本發(fā)明將鐵鹽沉淀再誘導(dǎo)沉淀重結(jié)晶解決目前污水磷負(fù)荷低，體積大，直接回收經(jīng)濟(jì)效益不高以及化學(xué)沉淀結(jié)晶度低，雜質(zhì)多，溶解氧不易控制易氧化的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：王璞,劉曉鳳,劉芳,趙朝成,王永強(qiáng),劉其友
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油大學(xué)（華東）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15