本发明专利技术涉及一种用于从含重金属和磷酸盐的固体中选择性获取磷的方法。在该方法中，在酸性需氧条件下用微生物处理所述固体，所述微生物包含沥滤活性的和储存多磷酸盐的微生物，从而重金属和磷酸盐被从固体中释放，并且所释放的磷酸盐可被储存多磷酸盐的微生物吸收。通过这种方式获得的富集磷的生物质被分离，并且例如可以被用作生物肥料。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种从含重金属和磷酸盐的固体材料中选择性获取磷的方法。
技术介绍
磷是用于植物生长的限制养分，并且因为磷仅以结合的形式存在，并且作为矿床 中的磷酸盐矿石得到开采，目前为人所知的形式的磷酸盐矿石是可耗竭的。所开采的磷酸 盐主要被加工成可供植物用的矿物肥料。在处理来自家用或工业的废水时，产生污水污泥(Klarschlamm),该污水污泥由 于其中包含的养分氮和磷而可在农业上加以利用。但由于污水污泥还包含有害物质如重金 属，例如铅和镉，污水污泥的农业应用越来越成问题。因此，试图通过有针对性的回收使得 包含在污水污泥中的磷酸盐尽可能地不含重金属。磷仅以不溶形式从废水中除去或清除，其中，可以分为生物方法和化学物理方法。在以化学物理方式除磷时，通过添加沉淀剂使溶解的磷酸盐沉淀。作为沉淀剂主 要使用 ^3+、Α13+、 ^2+和Ca2+。然而缺点在于，沉淀剂部分为大型技术工艺的副产物或废产 物，因此包含杂质，例如重金属和有机卤素化合物，这提高了污水污泥的有害物质含量。此 外，磷酸铁不能被植物吸收。而使用纯沉淀剂是很昂贵的。对于从固体(如污水污泥灰分)中适当地回收磷，需要的是，将化学结合的磷引 入溶液中。但是，化学物理结合的磷的尽可能溶解仅在使用酸和低PH值下才是可行的。 磷酸盐溶液通常通过添加矿物酸借助酸解来进行，随后进行选择性沉淀步骤。在希伯恩 (Seaborne)方法中，首先例如进行厌氧的污泥处理，其中，结合的磷随后通过添加酸与重金 属一起被引入溶液中。然后再升高PH值，其中，重金属与H2S选择性沉淀并分离。在另一 步骤中，通过添加二价金属有针对性地沉淀出磷。但是，这种方法费时且昂贵。在更多的生物除磷方案中，使用储存多磷酸盐或积累多磷酸盐的微生物(特别是 细菌)的能力，储存作为呈颗粒形式的高能多磷酸盐的磷。该方法作为Bio-P (生物磷)方 法为人所知，并且广泛用于废水处理，以除去溶解的磷酸盐。更多的生物除磷方法例如在DD 282902-A5、DE-A-36 02 736 Al、DE 196 35 391 Al、GB 2 351 284 A 和 DE 10 2005 007 408 Al中有所介绍。通过生物除磷从废水流中除去的磷被从具有过量污泥的体系中去除。然而，更多的生物除磷方案不能直接用于回收化学结合的磷。但是，在含磷的固体 (如污水污泥灰分)中，磷至少部分以化学结合的形式存在。在污水污泥灰分中，磷完全作 为残渣残留在灰分中。尽管重金属(如此、Cd、Cu、Cr、Hg、Ni和Zn)通常仅作为痕量成分 存在于灰分中，但其仍然超过肥料条例中规定的极限值。这使得需要进一步处理所述灰分。 此外，如果不进行进一步的处理，在土壤中，在灰分中主要作为磷灰分石存在的磷的可用性 对于植物的养分供应是不够的。现有技术中用于回收磷的方法需要大量彼此跟随的沉淀步骤和沉淀剂的精确配 量，由于待处理的材料中磷量是波动的，则这在技术上是比较复杂的。此外，沉淀需要引入额外的化学物质，这是成本巨大的并且可能导致不希望的环境负担。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是，提供从含重金属和磷酸盐的固体中获取磷的简单经济的 方法，其中，磷可以被无重金属地分离出来。目前已发现，当使用浙滤活性的和再固定磷酸 盐的、特别是储存多磷酸盐的微生物同时处理固体时，磷可以从所述固体中有效释放，并且 与重金属分离。因此，本专利技术的主题是根据权利要求1所述的从含重金属和磷酸盐的固体中选择 性获取磷的方法，包括-在酸性需氧条件下，用微生物处理所述含重金属和磷的固体，所述微生物包括浙 滤活性的和储存多磷酸盐的微生物，用以从所述固体中释放重金属和磷酸盐，并用储存多 磷酸盐的微生物吸收所释放的磷酸盐；以及-分离富集磷的生物质。令人惊讶地发现，再固定磷酸盐的、特别是储存多磷酸盐的微生物在酸性条件 (在该条件下重金属和磷酸盐被浙滤出来)下，能够导致磷酸盐的生物积累。通过这种方 式，磷以生物质的形式与不期望的重金属分离，并用于进一步的应用。根据本专利技术可使用的浙滤活性微生物是指如在从矿石中获取重金属的公知的 传统生物浙滤法(，，Bioleaching “，生物浙滤)中所使用的、硫氧化的需氧微生物，例 如硫氧化的细菌和古生菌。这些微生物能够溶解重金属硫化物，方式为硫化物和单 质硫被氧化为硫酸盐，其中，产生了硫酸。适于浙滤的微生物非局限于此地包括如下微 生物的属嗜酸硫杆菌属、钩端螺旋菌属、硫化杆菌属、酸微菌属、铁原体属、硫化叶菌 属、喜酸菌属、金属球菌属(生金球形菌属)、黄单胞菌属(Fulvimonas)、罗思河小杆菌 属、脂环酸芽孢杆菌属、戴氏菌属、独岛菌属(Dokdonella)和嗜酸菌属。例如如下微生 物的种嗜酸氧化硫硫杆菌(AcidithicAacillus thiooxidans)、嗜酸氧化亚铁硫杆菌 (Acidithiobacillus ferrooxidans)、喜温嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus)、嗜 酸硫氧化杆菌(Acidithiobacillus albertensis)、氧化亚铁钩端螺旋菌(I^ptospirillum ferrooxidans)、嗜铁钩端螺方宠菌(Leptospirillum ferriphilum)、土 壤黄单胞菌 (Fulvimonas soli)、罗思河氧化硫小杆菌(Rhodanobacter thiooxydans)、铁氧化脂环 酸芽 包木干菌(Alicyclobacillus ferrooxydans)、马丽州戴氏菌(Dyella yeojuensis)、独 岛韩国菌(Dokdonella koreensis)和隐藏嗜酸菌(Acidiphilum cryptum)。嗜酸硫杆 菌种诸如嗜酸氧化硫硫杆菌(AcidithicAacillus thiooxidans)和嗜酸氧化亚铁硫杆菌 (Acidithiobacillus ferrooxidans)为特别优选的浙滤活性微生物。再固定磷酸盐的、特别是储存多磷酸盐的微生物，例如储存多磷酸盐的细菌(也 作为Bio-P细菌为人所知)，是需氧的微生物，其吸收比通常更多的磷并将其储存在细胞 中。如公知的那样，再固定磷酸盐和储存多磷酸盐的细菌存在于例如污水处理装置中，例如 Bio-P池和厌氧稳定的污水污泥(消化污泥)一约95至99%的水和5至1 %的固体的混合 物中。当在Bio-P池的活污泥中或在消化塔中出现厌氧/缺氧状况时，大量的需氧微生物不 再能够吸收养分。在该胁迫条件下，储存多磷酸盐的微生物使用来自所储存的多磷酸盐的 能量通过释放磷酸盐来吸收养分。如果随后再次为细菌提供氧时，细菌再次填满其呈多磷酸盐的形式的能量储存器。在此，吸收了比之前所释放出的磷酸盐更多的磷酸盐。在厌氧胁 迫条件之后的状态下的储存磷酸盐的微生物(其在需氧条件下再次填满其磷酸盐储存器) 在下文中也称作“经过厌氧调节的”储存多磷酸盐的微生物。优选使用“经过厌氧调节的” 微生物。根据本专利技术的方法中可使用的储存多磷酸盐的微生物的示例非局限地为如下微生 物的属假单胞菌属、气单胞菌属、红环菌属、四球虫属(Tetrasphera)以及不动杆菌属。根据本专利技术，硫氧化的浙滤活性微生物和再固定磷酸盐的本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．从含重金属和磷酸盐的固体中选择性获取磷的方法，包括：－在酸性需氧条件下，用微生物处理含重金属和磷的所述固体，所述微生物包括沥滤活性的和储存多磷酸盐的微生物，用以从所述固体中释放重金属和磷酸盐，并且由所述储存多磷酸盐的微生物吸收所释放的磷酸盐；以及－分离富集磷的生物质。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：珍妮弗·齐莫尔曼，
申请(专利权)人：乔治弗里茨迈尔两合公司，
类型：发明
国别省市：DE
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。