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磷是人类和动植物等各种生命活动所必需的营养元素,然而磷是一种不可再生资源,从二次磷资源中回收磷受到越来越多的关注。市政污泥含有大量的磷,经焚烧减量化处理后大部分磷富集在污泥焚烧灰中,是很有潜力的磷回收资源。本文考察了焚烧温度对污泥焚烧灰特性的影响;探讨了草酸对污泥焚烧灰中磷的浸出效果并优化了浸出条件;进而对比了不同污泥调理体系对污泥焚烧灰特性及草酸浸出回收磷的影响,并对污泥焚烧灰回收磷后浸出残渣的建材化利用进行了探索。主要研究内容如下:1、焚烧温度对污泥焚烧灰特性的影响考察了污泥焚烧温度(600、700、800、850和900 ~oC)对污泥焚烧灰特性的影响。热重分析表明,污泥中有机物在600 ~oC左右基本分解完全。SMT(Standard Measurements and Testing)分析表明,污泥焚烧灰中磷几乎全部由无机磷(IP)所构成,随着焚烧温度从600 ~oC升高到850 ~oC,部分非磷灰石无机磷(NAIP)转化为磷灰石无机磷(AP),NAIP由600 ~oC时占无机磷的71.9%下降到900 ~oC时占无机磷的53.7%。XRD表征结果表明随着焚烧温度升高,磷酸铁和磷酸铝的峰强减弱,磷酸钙峰强增强,与SMT结果一致。随着焚烧温度的增加,细小焚烧灰颗粒有熔融团聚的现象,污泥焚烧灰比表面积下降。酸浸实验表明,草酸对不同温度所得的污泥焚烧灰中磷的浸出效率要略高于硫酸;随焚烧温度升高,重金属浸出浓度大大降低。2、草酸浸出污泥焚烧灰中磷的条件优化以850 ~oC污泥焚烧灰为研究对象,用草酸作为浸提剂对其进行浸出实验。选取草酸浓度、浸出时间和浸出液固比三个单因素进行优化实验。结果表明:磷的浸出效率随草酸浓度和浸出时间的增加而增加,随浸出液固比的增加而略微下降。在单因素实验的基础上,以磷的浸出率最大化为优化目标,利用响应表面法(Response Surface Methodology,RSM)进行了条件优化。优化浸出实验条件为:草酸酸负荷为H/P的元素摩尔比12.18、浸出时间为9.12 h和浸出液固比为60.61 mL/g时,磷的浸出率可高达95.17%。3、不同污泥调理体系对污泥焚烧灰中磷回收的影响对比了芬顿、芬顿-石灰和过硫酸钠-磷石膏三种调理体系得到的脱水泥饼和原泥烘干后在850 ~oC下焚烧制得四种污泥焚烧灰的特性。SMT和XRD结果表明调理药剂会对焚烧灰中磷形态分布及存在物相有较大影响。重金属形态分布测定结果表明各调理体系的污泥焚烧灰中重金属形态均以残渣态为主。不同污泥焚烧灰在草酸优化浸出条件下的磷浸出率大小顺序为:芬顿调理污泥焚烧灰(100%)>原泥焚烧灰(94.41%)>过硫酸钠-磷石膏调理污泥焚烧灰(93.70%)>芬顿-石灰调理污泥焚烧灰(83.07%)。通过离子交换及化学沉淀,从草酸浸出液中得到了以羟基磷酸铝为主的磷回收产物。将不同焚烧灰的草酸浸出渣作为混凝土掺合料,以15 wt%掺量等量代替部分水泥制得水泥砂浆试块,其力学性能不低于传统水泥砂浆试块,说明将草酸浸出渣用作部分水泥代替物以制作混凝土掺合料是可行的。