污泥灰渣中磷与重金属回转窑煅烧分离基础研究

• 作 者: 朱轩
• 出 处: 沈阳航空航天大学
• 发表日期: 2016年01期
• 关键词: 煅烧 回转窑 污泥灰渣 重金属脱除 磷回收

由于近年来磷矿石价格不断上涨,且数量和品位不断下降,各国均在积极寻找新的磷资源加以替代。现代污水处理厂通过生物除磷（EBPR）或添加Ca²⁺,Fe²⁺,Fe³⁺或Al³⁺组成的盐,使得废水中的磷被高效脱除,并富集到污泥中。因此市政污泥成为重要的二次磷资源。然而,直接将污泥以磷肥的形式应用于农业存在争议,主要是由于污泥中含有有机污染物和重金属,而对污泥进行热处理可以有效解决以上问题。因此本文针对污泥灰渣煅烧过程中的不同工况,系统研究了不同添加剂（种类和添加量）以及温度（900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃）对污泥灰渣煅烧过程中重金属脱除和磷固定的影响。添加剂对污泥灰渣中重金属脱除及磷固定影响的研究表明:增加Ca的添加量可以提高污泥灰渣的四个熔融特征温度且对重金属的脱除具有促进作用。增加K的添加量可以降低污泥灰渣的四个熔融特征温度且对重金属的脱除具有抑制作用。在氯化剂添加量<100 g-Cl/kg-ash时,1000℃的煅烧温度比1100℃更有利于提高Cu、Zn的脱除率,而氯化剂添加量>100 g-Cl/kg-ash时,温度对重金属Cu、Zn的脱除率影响则与此相反。在未添加氯化剂的情况下,灰渣中重金属主要以残渣态的形式存在且比例均超过总量的80%。氯化剂的添加有利于污泥灰渣中磷的固定。1100℃添加15%MgCl2煅烧后剩余灰渣中的总磷固定率高达为98.33%。温度对污泥灰渣中重金属脱除及磷固定影响的研究表明:随着煅烧温度的上升,污泥灰渣中重金属的脱除效率不断提高。这一趋势对重金属Cu、Zn最为明显,与900°C的煅烧温度相比,两者的脱除率在1100°C时分别上升了55.36%和52.88%;而随着温度的上升,污泥灰渣表面由粗糙变得光滑,棱角变得模糊,矿物组成成分由复杂变得简单,矿物种类明显下降,且磷的质量分数和固定率均不断上升。其中在15%的Cl添加量和1100℃的煅烧工况下剩余灰渣中的总磷固定率高达为98.33%。