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铝污泥基沸石分子筛吸附-鸟粪石结晶回收污泥厌氧消化液中磷

文章出处:人气: 发表时间:2022-03-12 10:21

  给水厂铝污泥是饮用水处理过程中使用铝盐混凝剂产生的固体废弃物,其年产量巨大,主要成分为无定形氢氧化铝和少量粘土,是一种富铝的潜在资源。而城市污水厂的污泥厌氧消化液中富含氨氮和磷酸盐,是理想的磷回收来源。本研究提出了一种以铝污泥为原料合成沸石分子筛,用于从消化液中吸附回收磷,并与鸟粪石结晶法联用的全链条资源化方案。利用铝污泥中丰富的铝源和补充的硅源,通过碱熔-水热法合成低硅铝比的沸石分子筛(如Na-P1型)。该沸石因其骨架带负电且富含可交换的钠离子,对水中的铵根离子(NH₄⁺)有强吸附能力;同时,沸石表面的铝羟基和铁杂质(铝污泥中常含有铁)对磷酸根阴离子(PO₄³⁻)也有良好的配体交换吸附能力。

  

  实验表明,铝污泥基沸石对消化液中氨氮和磷酸盐均有较高的吸附容量。吸附饱和后的沸石,使用稀NaOH溶液进行解吸再生。解吸液浓缩了高浓度的氨氮和磷酸盐,且两者的比例适宜(NH₄⁺-N/PO₄³⁻-P摩尔比接近1:1)。向此解吸液中投加镁盐(如MgCl₂),并调节pH至8.5-9.0,即可发生鸟粪石(MgNH₄PO₄·6H₂O)结晶反应,将氮和磷以高价值缓释肥的形式同步回收。XRD和SEM分析证实了所回收产物的鸟粪石纯度较高。每克沸石(以初始合成质量计)在5次“吸附-解吸-再生”循环后,仍能稳定回收约0.15克的磷(以P计)。该方案不仅为给水厂铝污泥找到了高附加值的资源化出路,也为污泥消化液中氮磷的同步回收提供了低成本、高效能的材料支撑,构建了一个以两种废弃物为原料、产出高价值肥料产品的绿色循环链条。

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