污泥焚烧灰分耦合海淡卤水生产混凝剂[文章亮点]

[文章亮点]

剩余污泥的灰分磷回收伴随着(重)金属（Al3 和Fe3 等）去除。

海水淡化副产品-卤水富含阴离子Cl-与SO42-。

灰分中阳离子（Al3 和Fe3 ）卤水中阴离子（Cl-和SO42-)耦合可生产混凝剂。

将灰分中Al3 液体聚合氯化铝与卤水耦合（PAC），混凝效果好。

利用不同的废物创造新的资源回收模式。

[图文摘要]

[研究背景]

磷（P）它是地球上所有生物不可缺少的营养物质，在自然界中起着物质交换和能量循环的作用。城市化打破了磷的有机循环(从农田到农田)，取而代之的是磷的无机循环(从农田到海洋)。磷的可持续利用需要从污水/废水中回收。焚烧已被确定为污泥处置方式，已成为国内外普遍实践。污水中约90%的磷终进入剩余污泥，焚烧后全部聚集在灰分中，使灰分磷易于回收。

另一方面，海水淡化已逐渐成为解决沿海地区和近海地区缺水问题的有效途径。由于生态问题，海水淡化后的副产品——高盐浓缩液(卤水)一般不能回海，需要妥善处理。卤水富含钠、钙、氯、钾、镁、溴、硫、氯化物、硫酸根等元素和化合物，以及锂、铀、硼、碘、∞其实是一种可用的资源。

在污泥焚烧灰分P回收实践中，重金属需要从灰分中去除（Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Hg等)和普通金属（Al、Fe等)获得相对纯磷酸盐化合物。与此同时，卤水中有大量的阴离子（Cl-、SO42-)值得回收。若灰分中阳离子（Al3 、Fe3 ）卤水中阴离子（Cl-、SO42-)可生产水处理专用混凝剂/絮凝剂。废物耦合利用将形成一种新的资源模式。

为此，对将灰分中去除的阳离子进行初步实验（Al3 ）液体聚合氯化铝与卤水直接耦合（PAC）。

[污泥灰分]

灰分中P、Al和Fe元素含量分别为5~10 wt%（折标P2O5含量为11~23 wt%）、6.0~18.8 wt%、2.4~14.5 wt%。湿式化学法，如酸碱浸出和连续沉淀，广泛应用于无机磷和磷酸的回收。但灰分中的Al3 、Fe3 金属离子去除后形成的溶液需要妥善处理。Al3 和Fe3 主要来源于水处理过程中混凝剂/絮凝剂的添加成分。回收似乎很自然。关键是要找到彩礼少的另一半。

[海淡卤水]

据统计，目前约有15人 经营海水淡化厂906个，生产约9个 500 万m3/d的淡水和1.42 亿m3/d卤水。因此，必须使用卤水中的元素和化合物。其中，阴离子（Cl-和SO42-）潜在的Al3 和Fe3 另一半，可以尝试两者的结合。

[主要结果]

尽管Al3 和Fe3 与Cl-和SO但是，PAC对水中悬浮物和溶解物质具有优异的吸附架桥和网捕能力，同时碱度消耗也低，可在不同温度和pH应用。

回收灰分磷后获得的灰分磷Al3 溶液与卤水直接耦合可以获得液态类PAC产品(合成类PAC）。

合成类PAC与商业PAC红外光谱图(图1a）揭示，在4 000-400 cm-两者的主要吸收峰在1范围内非常相似，其中3 600-2 800 cm-1范围为水分子-OH和Al-OH振动吸收峰；1 800-600 cm-1范围为-OH及水分子中-OH弯曲振动产生的吸收峰，说明合成PAC羟基存在含有结构水和吸附水；1 100 cm-1附近范围为Al-OH-Al此外，在876和877中，伸缩振动吸收峰是其聚合态的证明； cm-吸收峰为1处Al-OH-Al表面的弯曲振动反映了PAC在合成过程中，铝原子通过氧桥键合作用形成多核羟铝聚合物；后，在700-400 cm-1处有强吸收峰，叠加在水分子吸收峰上Al-OH整体弯曲振动也说明合成PAC分子含有羟基和聚合铝。因此，根据红外光谱分析，合成类PAC可确定为PAC产品。

两种PAC分别用于测试二次出水浊度去除能力(投加量为50 mg/L），使用高岭土悬浮液(17) NTU）模拟出水浊度。反应条件如下：T=25 ℃、pH=8.0，500 rpm快速搅拌30s、100 rpm慢速搅拌15 min，浊度去除效果如图1所示b所示。两种PAC在1 h出水浊度可从177点开始 NTU减低到1 NTU。10.初始反应 min内，与合成PAC(62%，降至6 NTU）相比，商业PAC表现出更好的除浊能力(92%，降至2 NTU）。然而，合成PAC用于二级出水除浊目的性能足以，因为根据《城镇污水再生利用工程设计规范》（GB/T 5035-2016)出水浊度≤10 NTU可满足道路清洁、城市绿化、建设等用水需求。絮凝反应10 min内，合成PAC表现与商业PAC具有相同的浊度去除效果。

合成PAC虽然会引入卤水直接混合反应Na 、Ca2 、Mg2 和K 等金属离子(表1)，但含量小于0.2%。在后续的研究中，纯净需要从卤水中提取Cl-和SO42-避免杂质干扰。此外，还应对总铝浓度的聚合反应pH、优化温度、聚合时间和熟化时间，以改善PAC合成质量。

[重要结论]

去除的剩余污泥灰分磷回收的金属离子可与海淡卤水耦合生产混凝剂；

撇除Al3 溶液和卤水可以直接结合PAC，与商业PAC红外结构基本一致，浊度去除效果好；

合成PAC可通过纯化Cl-纯化质量的原材料等手段。

原文信息：

来源：水业碳中和资讯

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