CN115304230A - 一种污泥减量-产VFAs-回收磷的三合一方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种污泥减量‑产VFAs‑回收磷的三合一方法，包括污泥水热氧化增产VFAs与释放磷、固相流化与流化气洗气、混合液相闪蒸分流、分离VFAs和通过回收剂富集磷等步骤。上述技术方案通过水热氧化反应来彻底消除污泥中的致病微生物，并促进污泥中固体有机物转化为VFAs并强化固体中的磷释放，达到污泥无害化的效果，然后通过固相流化操作对污泥进行深度脱水，达到污泥减量的效果。采用吸附操作回收液相中的VFAs之后，脱VFAs余液可循环配酸性溶液使用，采用不溶物置换方式回收液相中的磷元素，即通过系列步骤实现磷元素的回收，液相中杂质与污染物含量减少明显，有效减低了后续排液的生化处理压力，富磷回收剂能直接作为磷原料，带来明显经济效益。

Description

一种污泥减量-产VFAs-回收磷的三合一方法
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种污泥减量-产VFAs-回收磷的三合一方法。
背景技术
市政污泥是市政污水处理过程所产生的副产品，其含水率高、有机质含量高，还含有磷等不可再生资源，处理难度大。常见的污泥处置办法包括混合填埋、园林绿化用泥、土壤改良用泥、建材用泥等，上述处置过程重在将污泥进行减量化处理，需要将污泥的含水率从80％以上深度脱水到60％以下甚至更低。尽管上述处置方法简单，但由于污泥中的有毒有害物质并未去除，会给土壤、水体等环境带来二次污染。此外，污泥中的价值物如有机质和磷元素未能回收，造成了资源浪费。
市政污泥中含有大量的有机质，因此污泥资源化成为了污泥处理处置的重要发展方向。在众多处理技术中，污泥厌氧消化备受关注。该技术通过厌氧发酵得到甲烷、氢气和挥发性脂肪酸等产物。该方法将有机污泥经浓缩至固含率为20～40g/L之后，投加添加剂亚硝酸钙，并控制pH值为4.0～6.0，在35～39℃下进行水解酸化反应；将水解酸化后污泥的pH值调节至6.0～6.5后，进行厌氧消化反应，收集甲烷。但是，产物甲烷附加值不高、且属于温室气体，不利于节能减排。因此，利用污泥产挥发性脂肪酸(VFAs)，能够获得附加值相对较高的产物，VFAs作为生物质能源的重要原料，能够作为外加碳源被污水处理厂直接利用。另外，还有一种方法需将污泥在-20～0℃环境下冷冻，再升温至0～10℃，然后将有机污泥、去离子水和过氧化氢按一定比例加入反应器进行水热氧化在高压环境下用盐浴炉加热至200～400℃反应0.5～20min，反应完毕后立即取出反应器放入0℃冰水中淬灭，从而获得乙酸；但该方法对温度等反应条件要求严格、能耗过高，且对于磷元素等价值资源无法有效回收。
除有机质以外，市政污泥中还含有大量的磷元素，从污水污泥中回收磷，成为构建可持续磷循环的关键。现有技术有污泥进入脱水装置中进行脱水，脱水后的污泥进入污泥干化装置中进行干化；干化后的污泥进入碳化炉中进行缺氧碳化处理，污泥碳化后生成污泥碳化物；将污泥碳化物移至酸反应罐内并加入酸溶液；充分反应后将酸反应罐中的物质倒入过滤装置内进行过滤，过滤后的液体为获得的磷资源产品，过滤后的固体经中和后被资源化利用；但上述方法能耗巨大，且无法有效利用污泥中的有机质。
现有技术中，还采用了转移聚集、沉淀分离、生物膜和脱氮处理，以及水热处理、改性制备等主要工艺单元。城市污水经转移聚集和沉淀处理，有机物浓缩富集至污泥中从而得以去除，然后进入生物膜单元，通过好氧操作吸收去除磷，再经生物脱氮处理，最终出水达到排放要求。将部分污泥进行水热处理，得到的水溶性大分子聚合物经改性制备成为转移聚集介质，回用于污水的转移聚集工艺；在生物膜单元与好氧操作交替进行的厌氧操作中，重复使用同一回收液，直至其中的磷递增至极限浓度后更换，可得到高浓度磷溶液；水热处理还能得到生物膜和生物脱氮所需的碳源。多余的污泥和水热处理固相产物均便于回收利用。该方法主要依赖于生物法，从污水端进行有机物和磷的回收，对进出水条件和操作要求较高且受限于操作时长。
综上，目前尚无对市政污泥进行减量化处理，并能兼顾产VFAs和回收磷的方法，开发一种操作简单、成本较低、推广性好的污泥减量-产VFAs-回收磷的三合一方法，有利于在污泥无害化处理的同时、有效回收其中有价值的有机质和磷，可实现环境保护和资源利用的双重目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种污泥减量-产VFAs-回收磷的三合一方法，其特征在于，包括以下步骤：
1〕污泥水热氧化增产VFAs与释放磷
1-1〕将水热氧化剂加入脱水污泥中；
1-2〕向步骤1-1〕所得的混合物中加入水热氧化促进剂后混合；
1-3〕将步骤1-2〕所得的混合物送入反应釜，并向反应釜中加入酸性溶液进行反应；
1-4〕步骤1-3〕中的反应完成后，将反应产物进行固液分离，然后进行不分先后顺序的步骤2〕和步骤3〕的处理；
2〕固相流化与流化气洗气
将步骤1-4〕分离所得的固相进行流化处理，以减少固相体积并回收固相中VFAs；
3〕混合液相闪蒸分流
将步骤1-4〕分离所得的混合液进行闪蒸，分离出富VFAs液相和富磷液相，然后进行不分先后顺序的步骤4〕和步骤5〕的处理；
4〕分离VFAs
通过吸附的方式，分离出富VFAs液相中的VFAs；
5〕回收剂富集磷
向富磷液相加入回收剂，以回收磷元素。
本发明的上述技术方案中，通过简单的工艺步骤，能实现污泥无害化与减量化处理、提升VFAs产量与品质、以及磷元素高效回收的三重目的，具有环境与经济的双重效益。
进一步，步骤1-1〕中，水热氧化剂为工业级七水硫酸亚铁；水热氧化剂与脱水污泥干重的质量比为1:5～1:20；
进一步，步骤1-2〕中，水热氧化促进剂为工业级次氯酸钙；水热氧化剂与水热氧化促进剂的质量比为1:2～2:1；
进一步，步骤1-3〕中的酸性溶液为盐酸；脱水污泥干重与酸性溶液的质量比为1:3～1:10。
进一步，酸性溶液pH为4.5～6.5。酸性溶液可来自于步骤4〕中回收的脱VFAs余液，此时可加盐酸配制，使得酸性溶液pH为4.5～6.5；
进一步，反应釜进行水热氧化反应时，需通入保护气使反应压力维持在0.5～3Mpa，设置水热氧化温度120～240℃，水热氧化时间30～120min。
进一步，所述保护气为体积分数大于等于99.2％的工业氮。
进一步，步骤2〕中，流化处理时，以0.5～5BV/min(空塔体积/分钟)的速率通入温度为130～180℃的流化气，使固相维持流化状态，流化时间3～10min，高温流化气能将固相中的含VFAs残留液气化后带出，使固相深度脱水并进一步减小其体积。
进一步，步骤2〕中流化气为体积分数大于等于99.2％的工业氮。
进一步，完成流化的流化气由步骤1-4〕分离的液相进行洗气后，送入步骤3〕处理。步骤1-4〕分离的液相截留住流化气带出的含VFAs残留液，并同时吸收流化气热量，成为预热后的混合液相，混合液相中既含有VFAs又含有磷元素，而完成洗气的流化气干燥后可循环使用。
进一步，步骤3〕进行闪蒸时，将步骤2〕中预热后的混合液相进一步升温至90～100℃，设置闪蒸压力为75～90Kpa，在上述闪蒸条件下，混合液相部分气化部分维持液态，使得VFAs和水被气化，冷凝后即为富VFAs液相，未被气化部分形成富磷液相；
进一步，步骤4〕包括吸附剂负载VFAs和解吸收集VFAs及吸附剂再生；
其中：
附剂负载VFAs：将步骤3〕中分流得到的富VFAs液相，保持温度为20～40℃，速度为0.5～3BV/h(床层体积/小时)，使其通过装填有吸附剂的塔式吸附柱，利用吸附剂的吸附性能从水溶液中分离VFAs，单位体积的吸附剂处理50～100倍体积的富VFAs液相，成为负载VFAs的吸附剂，流通过塔式吸附柱的脱VFAs余液回收，调酸后回用，即用作步骤1〕中的酸性溶液；
解吸收集VFAs及吸附剂再生：用温度为160～200℃的解吸气，按照0.1～0.5BV/min的速率对步骤4〕中负载VFAs的吸附剂进行热吹脱解吸，VFAs被高温解吸气气化后带离吸附剂，被气化带离的VFAs冷凝后以液相形式得以收集，而解吸气经干燥后可循环使用，完成解吸的吸附剂实现再生，收集到的VFAs可直接作为污水厂优质碳源使用，或进一步加工后另做它用。
进一步，吸附剂为新鲜的或再生的聚苯乙烯-二乙烯苯基树脂；
进一步，解吸气为体积分数大于等于99.2％的工业氮。
进一步，步骤5〕回收剂富集磷时，向步骤3〕中分流得到的富磷液相加碱调pH值，再加入轻质碳酸钙回收剂；
进一步，加碱调pH值是采用氢氧化钠溶液调节富磷液相的pH值为7～9；
进一步，回收剂与富磷液相的质量比为1:200～1:500；加入回收剂后，保持温度50～80℃，搅拌30～90min，以回收富磷液相中的磷元素，搅拌结束后分离得到固相的含磷回收剂和液相的脱磷余液，含磷回收剂不经处理，仍按含磷回收剂：富磷液相的质量比为1:200～1:500，温度50～80℃，搅拌30～90min的条件去回收步骤3〕得到的富磷液相中的磷元素，固液分离后的含磷回收剂重复上述操作20～50次，以使磷元素充分富集于回收剂中，该富集磷的回收剂可加工为优质磷肥或另做它用，脱磷余液可进一步处理后达标排放或另做它用。
本发明的技术(优选)方案，主要有以下部分或全部技术效果：
(1)环境效益高：本发明首先通过水热氧化反应来彻底消除污泥中的致病微生物，达到污泥无害化的效果，然后通过固相流化操作对污泥进行深度脱水，已达到污泥减量的效果，减量后无害化的污泥在做后续处理时环境负担小。采用吸附操作回收液相中的VFAs之后，脱VFAs余液可循环配酸性溶液使用，采用不溶物置换方式回收液相中的磷元素之后，液相中杂质与污染物含量减少明显，有效减低了后续排液的生化处理压力。
(2)经济效益佳。本发明首先通过水热氧化促进污泥中有机物转化为VFAs并强化固体中的磷释放，通过闪蒸分流、吸附富集、解吸等步骤实现VFAs的回收，通过闪蒸分流、回收剂富集磷等步骤实现磷元素的回收，从而使污泥中的价值资源得以高效回收，回收的VFAs可作为优质碳源直接用于污水厂，回收的富磷回收剂能直接作为磷肥，带来明显经济效益。
(3)操作简便，设备简单，易于维护，便于推广应用。本发明方法中所涉及的热水氧化、流化、闪蒸分流、吸附、回收剂富集磷等步骤，对操作和设备的要求较低，易于维护，便于推广。
(4)操作成本低，经济性好。本发明方法所采用的吸附剂、回收剂、工业氮易于获得，价格较低，更重要的是，吸附剂易于再生并能多次循环使用、回收剂能不经处理多次使用、工业氮承担保护气、流化气、解吸气的多重角色，能够梯级利用，从而降低了本发明的操作成本。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
一种污泥减量-产VFAs-回收磷的三合一方法，其特征在于，包括以下步骤：
1〕污泥水热氧化增产VFAs与释放磷
1-1〕将水热氧化剂加入脱水污泥中；水热氧化剂为工业级七水硫酸亚铁；水热氧化剂与脱水污泥干重的质量比为1：12.5；
1-2〕向步骤1-1〕所得的混合物中加入水热氧化促进剂后混合；水热氧化促进剂为工业级次氯酸钙；水热氧化剂与水热氧化促进剂的质量比为1:1；
1-3〕将步骤1-2〕所得的混合物送入反应釜，并向反应釜中加入酸性溶液进行反应；酸性溶液为盐酸；脱水污泥干重与酸性溶液的质量比为1:6。酸性溶液pH为5.5，酸性溶液可来自于步骤4〕中回收的脱VFAs余液；
1-4〕步骤1-3〕中的反应完成后，将反应产物进行固液分离，然后进行不分先后顺序的步骤2〕和步骤3〕的处理；
水热氧化反应时，需通入保护气(99.2％的工业氮)使反应压力维持在2Mpa，设置水热氧化温度180℃，水热氧化时间60min。
2〕固相流化与流化气洗气
将步骤1-4〕分离所得的固相进行流化处理，以减少固相体积并回收固相中VFAs；流化处理时，以2.5BV/min(空塔体积/分钟)的速率通入温度为155℃的流化气(99.2％的工业氮)，使固相维持流化状态，流化时间6min，高温流化气能将固相中的含VFAs残留液气化后带出，使固相深度脱水并进一步减小其体积。
完成流化的流化气由步骤1-4〕分离的液相进行洗气后，送入步骤3〕处理。步骤1-4〕分离的液相截留住流化气带出的含VFAs残留液，并同时吸收流化气热量，成为预热后的混合液相，混合液相中既含有VFAs又含有磷元素，而完成洗气的流化气干燥后可循环使用。
3〕混合液相闪蒸分流
将步骤1-4〕分离所得的混合液进行闪蒸，分离出富VFAs液相和富磷液相，然后进行不分先后顺序的步骤4〕和步骤5〕的处理；
进行闪蒸时，将步骤2〕中预热后的混合液相进一步升温至95°
C，设置闪蒸压力为82Kpa，在上述闪蒸条件下，混合液相部分气化部分维持液态，使得VFAs和水被气化，冷凝后即为富VFAs液相，未被气化部分形成富磷液相。
4〕通过吸附的方式，分离出富VFAs液相中的VFAs；包括吸附剂负载VFAs和解吸收集VFAs及吸附剂再生；
其中：
附剂负载VFAs：将步骤3〕中分流得到的富VFAs液相，保持温度为30℃，速度为1.5BV/h(床层体积/小时)，使其通过装填有吸附剂(聚苯乙烯-二乙烯苯基树脂)的塔式吸附柱，利用吸附剂的吸附性能从水溶液中分离VFAs，单位体积的吸附剂处理80倍体积的富VFAs液相，成为负载VFAs的吸附剂，流通过塔式吸附柱的脱VFAs余液回收，调酸后回用，即用作步骤1〕中的酸性溶液；
解吸收集VFAs及吸附剂再生：用温度为180℃的解吸气(99.2％的工业氮气)，按照0.3BV/min的速率对步骤4〕中负载VFAs的吸附剂进行热吹脱解吸，VFAs被高温解吸气化后带离吸附剂，被气化带离的VFAs冷凝后以液相形式得以收集，而解吸气经干燥后可循环使用，完成解吸的吸附剂实现再生，收集到的VFAs可直接作为污水厂优质碳源使用，或进一步加工后另做它用。
5〕回收剂富集磷
向将得到的富磷液相加氢氧化钠溶液调节富磷液相的pH值为8，再加入轻质碳酸钙回收剂；
回收剂与富磷液相的质量比为1:300；加入回收剂后，保持温度65℃，搅拌60min，以回收富磷液相中的磷元素，搅拌结束后分离得到固相的含磷回收剂和液相的脱磷余液，含磷回收剂不经处理，仍按含磷回收剂：富磷液相的质量比为1:300，温度65℃，搅拌60min的条件去回收步骤3〕得到的富磷液相中的磷元素，固液分离后的含磷回收剂重复上述操作35次，以使磷元素充分富集于回收剂中，即获得磷制品(磷肥等)的原料。
实施例2：
一种污泥减量-产VFAs-回收磷的三合一方法，其特征在于，包括以下步骤：
1〕污泥水热氧化增产VFAs与释放磷
1-1〕将水热氧化剂加入脱水污泥中；水热氧化剂为工业级七水硫酸亚铁；水热氧化剂与脱水污泥干重的质量比为1：5；
1-2〕向步骤1-1〕所得的混合物中加入水热氧化促进剂后混合；水热氧化促进剂为工业级次氯酸钙；水热氧化剂与水热氧化促进剂的质量比为2:1；
1-3〕将步骤1-2〕所得的混合物送入反应釜，并向反应釜中加入酸性溶液进行反应；酸性溶液为盐酸；脱水污泥干重与酸性溶液的质量比为1:10。酸性溶液pH为6.5，酸性溶液可来自于步骤4〕中回收的脱VFAs余液；
1-4〕步骤1-3〕中的反应完成后，将反应产物进行固液分离，然后进行不分先后顺序的步骤2〕和步骤3〕的处理；
水热氧化反应时，需通入保护气(99.2％的工业氮)使反应压力维持在3Mpa，设置水热氧化温度120℃，水热氧化时间30min。
2〕固相流化与流化气洗气
将步骤1-4〕分离所得的固相进行流化处理，以减少固相体积并回收固相中VFAs；流化处理时，以0.5BV/min(空塔体积/分钟)的速率通入温度为130℃的流化气(99.2％的工业氮)，使固相维持流化状态，流化时间10min，高温流化气能将固相中的含VFAs残留液气化后带出，使固相深度脱水并进一步减小其体积。
完成流化的流化气由步骤1-4〕分离的液相进行洗气后，送入步骤3〕处理。步骤1-4〕分离的液相截留住流化气带出的含VFAs残留液，并同时吸收流化气热量，成为预热后的混合液相，混合液相中既含有VFAs又含有磷元素，而完成洗气的流化气干燥后可循环使用。
3〕混合液相闪蒸分流
将步骤1-4〕分离所得的混合液进行闪蒸，分离出富VFAs液相和富磷液相，然后进行不分先后顺序的步骤4〕和步骤5〕的处理；
进行闪蒸时，将步骤2〕中预热后的混合液相进一步升温至100℃，设置闪蒸压力为90Kpa，在上述闪蒸条件下，混合液相部分气化部分维持液态，使得VFAs和水被气化，冷凝后即为富VFAs液相，未被气化部分形成富磷液相。
4〕通过吸附的方式，分离出富VFAs液相中的VFAs；包括吸附剂负载VFAs和解吸收集VFAs及吸附剂再生；
其中：
附剂负载VFAs：将步骤3〕中分流得到的富VFAs液相，保持温度为40℃，速度为0.5BV/h(床层体积/小时)，使其通过装填有吸附剂(聚苯乙烯-二乙烯苯基树脂)的塔式吸附柱，利用吸附剂的吸附性能从水溶液中分离VFAs，单位体积的吸附剂处理100倍体积的富VFAs液相，成为负载VFAs的吸附剂，流通过塔式吸附柱的脱VFAs余液回收，调酸后回用，即用作步骤1〕中的酸性溶液；
解吸收集VFAs及吸附剂再生：用温度为200℃的解吸气(99.2％的工业氮气)，按照0.5BV/min的速率对步骤4〕中负载VFAs的吸附剂进行热吹脱解吸，VFAs被高温解吸气化后带离吸附剂，被气化带离的VFAs冷凝后以液相形式得以收集，而解吸气经干燥后可循环使用，完成解吸的吸附剂实现再生，收集到的VFAs可直接作为污水厂优质碳源使用，或进一步加工后另做它用。
5〕回收剂富集磷
向将得到的富磷液相加氢氧化钠溶液调节富磷液相的pH值为9.0，再加入轻质碳酸钙回收剂；
回收剂与富磷液相的质量比为1:200；加入回收剂后，保持温度80℃，搅拌30min，以回收富磷液相中的磷元素，搅拌结束后分离得到固相的含磷回收剂和液相的脱磷余液，含磷回收剂不经处理，仍按含磷回收剂：富磷液相的质量比为1:200，温度80℃，搅拌30min的条件去回收步骤3〕得到的富磷液相中的磷元素，固液分离后的含磷回收剂重复上述操作50次，以使磷元素充分富集于回收剂中，即获得磷制品(磷肥等)的原料。
实施例3：
一种污泥减量-产VFAs-回收磷的三合一方法，其特征在于，包括以下步骤：
1〕污泥水热氧化增产VFAs与释放磷
1-1〕将水热氧化剂加入脱水污泥中；水热氧化剂为工业级七水硫酸亚铁；水热氧化剂与脱水污泥干重的质量比为1：20；
1-2〕向步骤1-1〕所得的混合物中加入水热氧化促进剂后混合；水热氧化促进剂为工业级次氯酸钙；水热氧化剂与水热氧化促进剂的质量比为1:2；
1-3〕将步骤1-2〕所得的混合物送入反应釜，并向反应釜中加入酸性溶液进行反应；酸性溶液为盐酸；脱水污泥干重与酸性溶液的质量比为1:3。酸性溶液pH为4.5，酸性溶液可来自于步骤4〕中回收的脱VFAs余液；
1-4〕步骤1-3〕中的反应完成后，将反应产物进行固液分离，然后进行不分先后顺序的步骤2〕和步骤3〕的处理；
水热氧化反应时，需通入保护气(99.2％的工业氮)使反应压力维持在0.5Mpa，设置水热氧化温度240℃，水热氧化时间120min。
2〕固相流化与流化气洗气
将步骤1-4〕分离所得的固相进行流化处理，以减少固相体积并回收固相中VFAs；流化处理时，以5BV/min(空塔体积/分钟)的速率通入温度为180℃的流化气(99.2％的工业氮)，使固相维持流化状态，流化时间3min，高温流化气能将固相中的含VFAs残留液气化后带出，使固相深度脱水并进一步减小其体积。
完成流化的流化气由步骤1-4〕分离的液相进行洗气后，送入步骤3〕处理。步骤1-4〕分离的液相截留住流化气带出的含VFAs残留液，并同时吸收流化气热量，成为预热后的混合液相，混合液相中既含有VFAs又含有磷元素，而完成洗气的流化气干燥后可循环使用。
3〕混合液相闪蒸分流
将步骤1-4〕分离所得的混合液进行闪蒸，分离出富VFAs液相和富磷液相，然后进行不分先后顺序的步骤4〕和步骤5〕的处理；
进行闪蒸时，将步骤2〕中预热后的混合液相进一步升温至90℃，设置闪蒸压力为75Kpa，在上述闪蒸条件下，混合液相部分气化部分维持液态，使得VFAs和水被气化，冷凝后即为富VFAs液相，未被气化部分形成富磷液相。
4〕通过吸附的方式，分离出富VFAs液相中的VFAs；包括吸附剂负载VFAs和解吸收集VFAs及吸附剂再生；
其中：
附剂负载VFAs：将步骤3〕中分流得到的富VFAs液相，保持温度为20℃，速度为3BV/h(床层体积/小时)，使其通过装填有吸附剂(聚苯乙烯-二乙烯苯基树脂)的塔式吸附柱，利用吸附剂的吸附性能从水溶液中分离VFAs，单位体积的吸附剂处理50倍体积的富VFAs液相，成为负载VFAs的吸附剂，流通过塔式吸附柱的脱VFAs余液回收，调酸后回用，即用作步骤1〕中的酸性溶液；
解吸收集VFAs及吸附剂再生：用温度为160℃的解吸气(99.2％的工业氮气)，按照0.1BV/min的速率对步骤4〕中负载VFAs的吸附剂进行热吹脱解吸，VFAs被高温解吸气化后带离吸附剂，被气化带离的VFAs冷凝后以液相形式得以收集，而解吸气经干燥后可循环使用，完成解吸的吸附剂实现再生，收集到的VFAs可直接作为污水厂优质碳源使用，或进一步加工后另做它用。
5〕回收剂富集磷
向将得到的富磷液相加氢氧化钠溶液调节富磷液相的pH值为7.0，再加入轻质碳酸钙回收剂；
回收剂与富磷液相的质量比为1:500；加入回收剂后，保持温度50℃，搅拌90min，以回收富磷液相中的磷元素，搅拌结束后分离得到固相的含磷回收剂和液相的脱磷余液，含磷回收剂不经处理，仍按含磷回收剂：富磷液相的质量比为1:500，温度50℃，搅拌90min的条件去回收步骤3〕得到的富磷液相中的磷元素，固液分离后的含磷回收剂重复上述操作20次，以使磷元素充分富集于回收剂中，即获得磷制品(磷肥等)的原料。
对实施例1～3中污泥减量效果(以含水率计)、VFAs增产效果、以及磷回收率分别进行检测，其结果如表1所示：
Figure BDA0003760379410000101

Claims (10)

1.一种污泥减量-产VFAs-回收磷的三合一方法，其特征在于，包括以下步骤：
1〕所述污泥水热氧化增产VFAs与释放磷
1-1〕将水热氧化剂加入脱水污泥中；
1-2〕向步骤1-1〕所得的混合物中加入水热氧化促进剂后混合；
1-3〕将步骤1-2〕所得的混合物送入反应釜，并向反应釜中加入酸性溶液进行反应；
1-4〕步骤1-3〕中的反应完成后，将反应产物进行固液分离，然后进行不分先后顺序的步骤2〕和步骤3〕的处理；
2〕固相流化与流化气洗气
将步骤1-4〕分离所得的固相进行流化处理，以减少固相体积并回收固相中VFAs；
3〕混合液相闪蒸分流
将步骤1-4〕分离所得的混合液进行闪蒸，分离出富VFAs液相和富磷液相，然后进行不分先后顺序的步骤4〕和步骤5〕的处理；
4〕分离VFAs
通过吸附的方式，分离出富VFAs液相中的VFAs；
5〕回收剂富集磷
向富磷液相加入回收剂，以回收磷元素。
2.根据权利要求1所述的一种污泥减量-产VFAs-回收磷的三合一方法，其特征在于：
步骤1-1〕中，水热氧化剂为工业级七水硫酸亚铁；水热氧化剂与脱水污泥干重的质量比为1:5～1:20。
3.根据权利要求1或2所述的一种污泥减量-产VFAs-回收磷的三合一方法，其特征在于：步骤1-3〕中，酸性溶液可来自于步骤4〕中回收的脱VFAs余液，可加盐酸配制，使得酸性溶液pH为4.5～6.5。
4.根据权利要求3所述的一种污泥减量-产VFAs-回收磷的三合一方法，其特征在于：所述保护气为体积分数大于等于99.2％的工业氮。
5.根据权利要求1或3所述的一种污泥减量-产VFAs-回收磷的三合一方法，其特征在于：
步骤2〕中，流化处理时，以0.5～5BV/min(空塔体积/分钟)的速率通入温度为130～180℃的流化气，使固相维持流化状态，流化时间3～10min，高温流化气能将固相中的含VFAs残留液气化后带出，使固相深度脱水并进一步减小其体积。
6.根据权利要求5所述的一种污泥减量-产VFAs-回收磷的三合一方法，其特征在于：
步骤2〕中流化气为体积分数大于等于99.2％的工业氮。
完成流化的流化气由步骤1-4〕分离的液相进行洗气后，送入步骤3〕处理。
7.根据权利要求1所述的一种污泥减量-产VFAs-回收磷的三合一方法，其特征在于：
步骤3〕进行闪蒸时，将步骤2〕中的混合液相升温至90～100℃，设置闪蒸压力为75～90Kpa，使得VFAs和水被气化，冷凝后即为富VFAs液相，未被气化部分形成富磷液相。
8.根据权利要求1所述的一种污泥减量-产VFAs-回收磷的三合一方法，其特征在于：
步骤4〕包括吸附剂负载VFAs和解吸收集VFAs及吸附剂再生；
吸附剂负载VFAs：将步骤3〕中分流得到的富VFAs液相，保持温度为20～40℃，速度为0.5～3BV/h(床层体积/小时)，使其通过装填有吸附剂的塔式吸附柱，利用吸附剂的吸附性能从水溶液中分离VFAs，单位体积的吸附剂处理50～100倍体积的富VFAs液相，成为负载VFAs的吸附剂，流通过塔式吸附柱的脱VFAs余液回收，加盐酸调pH值后回用，即用作步骤1〕中的酸性溶液；
解吸收集VFAs及吸附剂再生：用温度为160～200℃的解吸气，按照0.1～0.5BV/min的速率对步骤4〕中负载VFAs的吸附剂进行热吹脱解吸，VFAs被高温解吸气气化后带离吸附剂，被气化带离的VFAs冷凝后以液相形式得以收集。
9.根据权利要求8所述的一种污泥减量-产VFAs-回收磷的三合一方法，其特征在于：
吸附剂为新鲜的或再生的聚苯乙烯-二乙烯苯基树脂；
解吸气为体积分数大于等于99.2％的工业氮。
10.根据权利要求1所述的一种污泥减量-产VFAs-回收磷的三合一方法，其特征在于：
步骤5〕回收剂富集磷时，向步骤3〕中分流得到的富磷液相加碱调pH值，再加入轻质碳酸钙回收剂；
加碱调pH值是采用氢氧化钠溶液调节富磷液相的pH值为7～9；
回收剂与富磷液相的质量比为1:200～1:500；加入回收剂后，保持温度50～80℃，搅拌30～90min，以回收富磷液相中的磷元素。
搅拌结束后分离得到固相的含磷回收剂和液相的脱磷余液，含磷回收剂不经处理，回用作为步骤5〕使用的回收剂，重复回用若干次，作为磷原料使用。
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