2022年水處理材料生產(chǎn)廠家從磷污水中回收藍(lán)鐵礦

　　2022年水處理材料生產(chǎn)廠家從磷污水中回收藍(lán)鐵礦

　　2022年水處理材料廠家從磷污水中回收藍(lán)鐵礦。

　　丨文章亮點(diǎn)丨

　　藍(lán)鐵礦在所有投加鐵除磷的污水廠中檢出

　　•消化污泥中鐵含量越多藍(lán)鐵礦中結(jié)合的磷酸根越多(結(jié)合率可高達(dá)70-90%)

　　•eSEM-EDX表明藍(lán)鐵礦顆粒以游離顆粒的形式存在

　　•污泥中游離的順磁性藍(lán)鐵礦顆粒可以從污泥中分離，例如用磁性分離器

　　•藍(lán)鐵礦是一個磷回收新技術(shù)的起點(diǎn)

　　丨文章簡介丨

　　未來，磷資源須以可持續(xù)的方式進(jìn)行利用，包括從可再生資源中進(jìn)行回收。污水污泥就是一種富含磷的可再生資源。然而，現(xiàn)有的磷回收技術(shù)在回收效率、應(yīng)用性方面存在諸多缺陷。污泥的農(nóng)業(yè)應(yīng)用是一種回用污泥中營養(yǎng)成分的簡易途徑，但該途徑受限于運(yùn)輸條件并存在污染物入田的憂慮。從污泥焚燒的灰分中回收磷資源有較高的回收效率，但焚化高昂的價格成本有待降低，才能使污泥焚燒技術(shù)全面普及。雖然以鳥糞石為產(chǎn)物的磷回收技術(shù)被學(xué)界廣泛認(rèn)可，但其實(shí)際回收效率相對較低(約10%-50%)。因此，研究低成本、高效率的污泥磷回收新技術(shù)仍有廣闊的市場。

　　含有磷酸鐵鹽的藍(lán)鐵礦(Fe2(PO4)3×8H2O)主要是厭氧系統(tǒng)在處于含硫化物較少且鐵和磷酸根較多的情況下產(chǎn)生。這種水質(zhì)條件存在于市政污水廠中，特別是在污泥消化階段,很多研究者發(fā)現(xiàn)了藍(lán)鐵礦的存在跡象。然而，很少有研究對藍(lán)鐵礦的產(chǎn)生進(jìn)行量化。

　　我們的最新研究假設(shè)，藍(lán)鐵礦中結(jié)合的磷酸根量與消化污泥中的鐵磷比(Fe:P)可能呈正相關(guān)。在正常條件下的厭氧消化反應(yīng)器中，藍(lán)鐵礦在熱力學(xué)上可能是污泥中最穩(wěn)定的磷酸鹽形態(tài)。而且藍(lán)鐵礦的生成速率能夠很快：大量的藍(lán)鐵礦在采用化糞池污水作為反應(yīng)物的實(shí)驗(yàn)中，隨著鐵離子的減少可在48小時內(nèi)快速生成。藍(lán)鐵礦更可以直接在中性pH的溶液環(huán)境下形成結(jié)晶。如果能夠從污泥中分離出藍(lán)鐵礦，理論上是能夠獲得比鳥糞石回收途徑更高的磷回收效率。更多研究表明，大量的藍(lán)鐵礦在剩余污泥厭氧消化階段之前就已經(jīng)生成。此外，污水處理設(shè)施的管道中也屢次發(fā)現(xiàn)藍(lán)鐵礦結(jié)晶生成。然而，相關(guān)文獻(xiàn)鮮有報道在污泥厭氧消化前后階段，污泥中藍(lán)鐵礦的大小、純度、組分和磷酸根結(jié)合到藍(lán)鐵礦中的百分比，以及藍(lán)鐵礦生成的機(jī)理。

　　在本研究中，我們從歐洲幾家含有不同鐵磷比(Fe:P)的大型市政污水廠和投加二價鐵鹽Fe(II)或三價鐵鹽Fe(III)的污水廠中進(jìn)行污泥樣品的取樣和分析，旨在對以下兩種假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證：1)磷酸根被結(jié)合到藍(lán)鐵礦中是由于污泥中的固定的鐵磷比(Fe:P)的存在;2)即使在有大量三價鐵Fe(III)投加的情況下，厭氧消化階段前的剩余污泥中已有大量藍(lán)鐵礦生成。本研究證明了在消化污泥中藍(lán)鐵礦(Fe2(PO4)3×8H2O)的存在，以及藍(lán)鐵礦可以作為污泥中磷酸鹽主要的存在形態(tài)。因此，我們建議藍(lán)鐵礦可以作為磷回收的一種重要選擇。Mössbauer spectroscopy的結(jié)果表明，在厭氧消化前的剩余污泥中，超過50%的鐵離子是亞鐵離子。XRD和Mössbauer spectroscopy結(jié)果顯示，剩余污泥中被藍(lán)鐵礦結(jié)合的磷酸根量與鐵含量沒有明確的相關(guān)性。在消化污泥中，超過85%的鐵以亞鐵離子形式存在。在消化污泥中，被藍(lán)鐵礦結(jié)合的磷酸根會隨著鐵含量的增加而增加，并逐漸趨于平穩(wěn)。其中，污泥中的磷酸根在最高的鐵含量(Fe:P=2.5)的條件下有70%-90%能夠被結(jié)合生成藍(lán)鐵礦。eSEM-EDX分析表明藍(lán)鐵礦以游離顆粒的形式存在，即理論上可將其從污泥中分離，并且與鳥糞石回收途徑相比具有更高的回收率。因此，非常有必要獲取更多有關(guān)在污泥中藍(lán)鐵礦生成的信息(密度、雜質(zhì)含量、粒徑分布、自由藍(lán)鐵礦顆粒的百分比)，這將使其形成更大的晶體以助于能夠更好的分離。未來，我們應(yīng)當(dāng)著手研究影響生成藍(lán)鐵礦形狀、大小和雜質(zhì)含量的變量。

　　圖1、不同F(xiàn)e:P下，藍(lán)鐵礦結(jié)合的總磷量

　　圖2、eSEM-EDX觀察到的游離藍(lán)鐵礦顆粒

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