一种利用化学除磷污泥从沼液中回收高纯度磷酸铁的方法

本发明公开了一种利用化学除磷污泥从沼液中回收高纯度磷酸铁的方法，属于环境工程。

背景技术：

1、磷(p)作为一种重要的营养元素，是动植物的细胞重要组成部分，同时也被用作洗涤剂、食品添加剂和防腐剂等，广泛用于人类的生产和生活中。正因如此，磷矿被大量开采和消耗，并进一步导致未来人类社会将面临磷短缺危机。

2、另一方面，污泥的厌氧消化技术作为一种低碳排放的污泥处理技术，在处理污泥的同时还能够产能，实现污水处理厂能源的自给自足，有着非常广阔的应用前景。而厌氧消化过程中产生的大量沼液中，富含氮、磷等营养元素，是一个潜在的巨大“资源库”。然而目前磷的回收产物主要为鸟粪石和羟基磷灰石等，一般将其用作肥料但附加值较低，很难大规模应用。因此，迫切需要开发出一种可行的方法，能够高价值回收沼液中大量的磷资源，并推动磷回收产业的进一步发展。

3、污水处理厂除磷阶段过量投加的化学除磷药剂(al/fe盐)会产生大量的化学污泥(chemical sludge)，这种污泥因表面含有未利用的金属(al/fe)活性位点，仍然具有一定的除磷潜力，然而目前已有的方法局限于污泥对磷的去除，关于后续的磷回收却鲜有报道。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种从沼液中回收高纯度磷酸铁的方法，在资源化利用化学除磷污泥的同时，实现沼液中磷的高价值回收，为未来锂电池的低碳和绿色生产提供了一种新思路。

2、本发明采用的技术方案：一种利用化学除磷污泥从沼液中回收高纯度磷酸铁的方法，具体包括如下步骤：

3、(1)将经过处理后的污泥投加至沼液中，待混合均匀并吸附饱和后再将其从沼液中分离出来，得到富磷化学污泥；

4、(2)将酸溶液缓慢滴加至步骤(1)中的富磷化学污泥溶液中并进行搅拌，得到高浓度磷酸盐溶液；

5、(3)向步骤(2)所得磷酸盐溶液中投加fe3+，在搅拌的同时调节ph，反应完成后清洗、离心、干燥并收集沉淀物质；

6、(4)煅烧处理步骤(3)所得沉淀物质后，即可得到高纯度磷酸铁。

7、作为优选，所述步骤(1)中污泥是指污水处理厂在化学絮凝除磷时通过向污水中投加al盐、fe盐或al/fe盐发生混凝反应得到的化学除磷污泥。

8、作为优选，所述步骤(1)中污泥的处理方式为抽滤、烘干和煅烧中任一种；污泥和沼液的混合方式为振荡、搅拌中任一种；污泥的分离方法为离心、抽滤和重力沉降中任一种。

9、作为优选，所述步骤(1)中污泥投加量为0.5～50g·l-1。

10、作为优选，所述步骤(2)中酸为硫酸、盐酸、硝酸中任一种。

11、作为优选，所述步骤(2)中酸溶液ph范围为0.5～1.5。

12、作为优选，所述步骤(2)中富磷化学污泥的投加量为0.05～100g·l-1。

13、作为优选，所述步骤(3)中fe3+的投加量为1.68～3.36g·l-1。

14、作为优选，所述步骤(3)中ph范围为2.0～3.0。

15、作为优选，所述步骤(4)中煅烧温度为550～650℃，煅烧时间为4～8h。

16、本发明按上述方法利用化学除磷污泥从沼液中回收高纯度磷酸铁，并将上述利用化学除磷污泥从沼液中回收高纯度磷酸铁应用到环境工程技术领域。

17、有益效果：

18、本发明制备方法所提供的一种利用化学除磷污泥从沼液中回收高纯度磷酸铁的方法，在资源化利用污泥的同时，能够实现沼液中磷资源的高价值回收。

19、经过化学吸附处理后的沼液中磷酸盐浓度降低至7.83±0.43mg·l-1，低于城镇污水处理厂中磷的接管浓度(8mg·l-1)，且进一步回收获得的富磷化学污泥中磷的含量增加至89.45±0.95mg·g-1，表现出较强的磷去除和富集能力；使用稀硫酸可浸出污泥中85％以上的磷酸盐，同时通过补充fe3+和调节ph的方式可回收其中92.6±0.6％的磷酸盐，并最终获得高纯度fepo4；相较于许多已经报道的fepo4回收以及合成方法，本发明所使用磷源丰富易得，回收过程简单经济，能够实现污/废水和污泥中资源的高价值回收和利用，顺应当前新能源产业的发展趋势，同时对未来磷回收产业的发展也具有重大意义。

技术特征：

1.一种利用化学除磷污泥从沼液中回收高纯度磷酸铁的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述一种利用化学除磷污泥从沼液中回收高纯度磷酸铁的方法，其特征在于，所述步骤(1)中污泥是指污水处理厂在化学絮凝除磷时通过向污水中投加al盐、fe盐或al/fe盐发生混凝反应得到的化学除磷污泥。

3.根据权利要求1所述一种利用化学除磷污泥从沼液中回收高纯度磷酸铁的方法，其特征在于，所述步骤(1)中污泥的处理方式为抽滤、烘干和煅烧中任一种；污泥和沼液的混合方式为振荡、搅拌中任一种；污泥的分离方法为离心、抽滤和重力沉降中任一种。

4.根据权利要求1所述一种利用化学除磷污泥从沼液中回收高纯度磷酸铁的方法，其特征在于，所述步骤(1)中污泥投加量为0.5～50g·l-1。

5.根据权利要求1所述一种利用化学除磷污泥从沼液中回收高纯度磷酸铁的方法，其特征在于，所述步骤(2)中酸为硫酸、盐酸、硝酸中任一种。

6.根据权利要求1所述一种利用化学除磷污泥从沼液中回收高纯度磷酸铁的方法，其特征在于，所述步骤(2)中酸溶液ph范围为0.5～1.5。

7.根据权利要求1所述一种利用化学除磷污泥从沼液中回收高纯度磷酸铁的方法，其特征在于，所述步骤(2)中富磷化学污泥的投加量为0.05～100g·l-1。

8.根据权利要求1所述一种利用化学除磷污泥从沼液中回收高纯度磷酸铁的方法，其特征在于，所述步骤(3)中fe3+的投加量为1.68～3.36g·l-1。

9.根据权利要求1所述一种利用化学除磷污泥从沼液中回收高纯度磷酸铁的方法，其特征在于，所述步骤(3)中ph范围为2.0～3.0。

10.根据权利要求1所述一种利用化学除磷污泥从沼液中回收高纯度磷酸铁的方法，其特征在于，所述步骤(4)中煅烧温度为550～650℃，煅烧时间为4～8h。

技术总结本发明公开了一种利用化学除磷污泥从沼液中回收高纯度磷酸铁的方法，包括如下步骤：(1)将经过处理后的污泥投加至沼液中，待混合均匀并吸附饱和后再将其从沼液中分离出来，得到富磷化学污泥；(2)将酸溶液缓慢滴加至步骤(1)中的富磷化学污泥溶液中并进行搅拌，得到高浓度磷酸盐溶液；(3)向步骤(2)所得磷酸盐溶液中投加Fe<supgt;3+</supgt;，在搅拌的同时调节pH，反应完成后清洗、离心、干燥并收集沉淀物质。(4)煅烧处理步骤(3)所得沉淀物质后，即可得到高纯度磷酸铁。本发明能够解决污泥的处理与处置和磷资源日益枯竭的问题，具有广阔的实际应用前景。技术研发人员：张海川,费荣鑫,李激受保护的技术使用者：江南大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13