一种提高污泥中磷生物利用度的生物释磷方法技术

本发明专利技术属污泥资源化利用技术领域，为解决目前污泥处理过程中磷资源的浪费、污泥中的磷无法进行再利用等问题，提供一种提高污泥中磷生物利用度的生物释磷方法。投加接种污泥、能源底物对污泥样品进行淋滤调理，其中接种污泥与污泥样品的体积比为1:9，淋滤调理温度为28

【技术实现步骤摘要】
一种提高污泥中磷生物利用度的生物释磷方法


[0001]本专利技术属于污泥资源化利用
，具体涉及一种提高污泥中磷生物利用度的生物释磷方法。

技术介绍

[0002]磷是重要的难以再生的非金属矿资源，是生命活动最重要的元素之一，磷矿资源是一种不可再生资源，也是现代农业的重要肥源之一。世界磷资源随着人口的增长而被快速消耗，美国、印度和俄罗斯等国已经启动了应急研究工作，试图以多种工艺方法获得磷酸。
[0003]在污水处理过程中，磷元素具有单向流动的特点，不能直接被分解消耗，大部分磷只能以必要元素的形式储存在微生物体中，最终以剩余污泥的形式排放，造成磷资源的流失。
[0004]释放污泥中的磷是提高污泥资源化的一种有效方法。目前有超声波法、焚烧法、高级氧化法、微波辐射法、酸碱调控法、生物法，而生物法以厌氧消化途径为主。近年来，硫杆菌等微生物的酸化作用被应用于污泥生物淋滤，其反应机理如反应式（1）~（3）所示；4Fe
2+
+O2+4H
+
→
4Fe
3+
+2H2O
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)8Fe
3+
+14H2O+SO
42
‑
→
Fe8O8(SO4)(OH)6+22H
+
ꢀꢀꢀ
(2)2S0+3O2+2H2O
→
4H
+
+2SO
42
‑
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ/>(3)Petzet[1]等发现磷酸钙(Ca
‑
P)、磷酸铝(Al
‑
P)和磷酸铁(Fe
‑
P)可以在酸性条件下从沉淀转变为溶解态，其反应机理如反应式（4）~（7）所示；Ca9(Al)(PO4)7+21H
+
→
9Ca
2+
+Al
3+
+7H3PO4ꢀꢀꢀꢀꢀ
（4）AlPO4+3H
+
→
Al
3+
+H3PO4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（5）Fe3(PO4)2+6H
+
→
3Fe
2+
+2H3PO4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（6）FePO4+3H
+
→
Fe
3+
+H3PO4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（7）裴军[2]发现经过生物淋滤后的剩余污泥发生了氮磷钾的流失，这为生物淋滤调理剩余污泥促进磷释放提供了一种可行性，但是未能解释剩余污泥中磷的释放机理与再利用方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术基于污泥中磷资源的回收及再利用问题，提供了一种提高污泥中磷生物利用度的生物释磷方法。
[0006]本专利技术由如下技术方案实现的：一种提高污泥中磷生物利用度的生物释磷方法，投加接种污泥、能源底物对污泥样品进行淋滤调理，其中接种污泥与污泥样品的体积比为1:9，淋滤调理温度为28
‑
32℃，摇床转速为200rpm，淋滤时间为3
‑
5d，所述能源底物为硫粉与FeSO4·
7H2O，其中硫粉投加量为5g/L，FeSO4·
7H2O投加量为4g/L。
[0007]具体包括如下步骤：
（1）污泥样品预处理：污泥样品过18目筛除去大颗粒杂质，在室温条件下通过CR
‑
40R型增氧泵外接20mm陶粒曝气头持续形成微小气泡，使污泥的保存处于好氧状态，防止污泥在保存过程中磷的提前释放。
[0008]（2）生物淋滤调理：将原污泥与1.5g/L的硫粉和1.5g/L的FeSO4·
7H2O置于30℃，200rpm的震荡箱中培养7d中途测量污泥的pH变化；将上述步骤重复两次得到接种污泥。接种污泥与污泥样品按比例混合形成混合污泥，然后投加能源底物混合为淋滤污泥；淋滤污泥在200 rpm，28
‑
32℃的振荡器中培养3
‑
5d；取20mL淋滤污泥在3000rpm的条件下离心10min，离心后的剩余泥饼在60℃烘箱中烘干12h后；105℃烘干3h；研磨，过100目筛为污泥样品，所得污泥样品干燥保存，上清液备用。
[0009]上清液测定溶解性总磷（TDP）、固相无机磷（SIP）及Ca、Mg、Fe离子的含量；污泥样品采用SMT法分离提取污泥中的磷，浓度通过抗坏血酸法测定正磷酸盐浓度。
[0010]淋滤调理温度为30℃，摇床转速为200rpm，淋滤时间为5d。
[0011]本专利技术所用的污泥中的磷形态以无机磷为主，且主要成分为羟基磷灰石（AP）态磷，而这一形态的磷相比于有机磷和非羟基磷灰石（NAIP）态磷较为稳定，生物利用性低。
[0012]本专利技术揭示了生物淋滤过程中污泥磷的迁移转化规律，通过对污泥的释磷表现、不同形态磷的迁移转化、pH的影响、金属离子的释放情况以及释磷机理分析，证明了生物淋滤释放污泥中磷的可行性，为污泥资源化提供了一条新的途径。
[0013]结果表明：本专利技术的污泥经生物淋滤调理，液相磷浓度从3.76mg/L大幅提升至224.32 mg/L，占总磷浓度的34.42%。释磷过程可分为磷吸收和磷释放两个阶段，磷吸收阶段，磷从液相和胞外聚合物中向固相迁移，固、液相中无机磷转变为了固相中的有机磷；磷释放阶段，磷从固相向胞外聚合物和液相中迁移，固相磷转变后成了液相无机磷，其中有机磷的转化占大部分。恒定pH的环境会限制生物淋滤中微生物的释磷效果。生物淋滤过程中伴随着Fe离子的释放和Ca离子的吸收。
[0014]几种不同的底物投配比结果显示，硫粉投加量为5g/L，FeSO4·
7H2O投加量为4g/L的污泥，其释磷性能效果最好，与不投加底物的生物淋滤方法相比，磷释放量提高了172.35mg/L，释磷速率在2d后加快。
[0015]污泥在生物淋滤过程中形态发生变化，在0~3d，污泥中磷的主体从AP变为有机磷，潜在可生物利用性提高；在3~5d，污泥中的磷开始从不溶态转变为溶解态，其中AP、NAIP和有机磷都在某种程度上转化为了液相磷，最主要的贡献者为有机磷。淋滤产生的液相磷的主要形态为正磷酸盐，占总磷含量的96.83%。
[0016]污泥中的磷在生物淋滤调理过程中发生了相间的迁移，在0~3d，液相及胞外聚合物磷向固相中迁移，在3~5d，固相及胞外聚合物磷向液相迁移。
[0017]恒定的pH环境会对生物淋滤的释磷功能产生抑制作用。
[0018]生物淋滤过程中金属离子的释放情况与酸化法和厌氧消化法较为不同。其表现为上清液中Fe的大量释放，从482.03mg
·
L
‑1升至1516.39 mg
·
L
‑1；Ca浓度降低，从90.45 mg
·
L
‑1降至27.99 m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高污泥中磷生物利用度的生物释磷方法，其特征在于：投加接种污泥、能源底物对污泥样品进行淋滤调理，其中接种污泥与污泥样品的体积比为1:9，淋滤调理温度为28
‑
32℃，摇床转速为200rpm，淋滤时间为3
‑
5d，所述能源底物为硫粉与FeSO4·
7H2O，其中硫粉投加量为5g/L，FeSO4·
7H2O投加量为4g/L。2.根据权利要求1所述的一种提高污泥中磷生物利用度的生物释磷方法，其特征在于：具体包括如下步骤：（1）污泥样品预处理：污泥样品过18目筛除去大颗粒杂质，全程采用微曝气保存的方式，污泥样品在室温条件下通过增氧泵外接20mm陶粒曝气头持续形成微小气泡，污泥的保存处于好氧状态；（2）生物淋滤调理：接种污泥与污泥样品按比例混合形成混合污泥，然后投加能源底物混合为淋滤污泥；其中接种污泥为：原污泥与1.5g/L的硫粉和...

【专利技术属性】
技术研发人员：端允，路闯，游宏坤，张晶，马姝雅，岳秀萍，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：