Page 279 - 《环境工程技术学报》2022年第5期

第 5 期 熊巧等：污泥-稻壳协同焚烧对污泥磷资源回收效率的影响 · 1635 ·

表 4 不同焚烧灰的产率和总磷浓度 P e = P l /P s （1）
s
Table 4 Yield and total phosphorus content of different 式中：P 为 l HC 浸出液中磷的浓度，mg/g；P 为浸提
l
incineration ashes 固体样品中磷浓度，mg/g。
试验组 焚烧灰产率/% 总磷浓度/（mg/g） 1.5 表征分析
SA 48.4±1.05 47.8±1.25 选 取 SA、R A 以 及 55 A 进行理化性质分析，焚
91A 44.7±0.78 47.2±0.85 烧温度均 为 850 ℃，焚烧时 间 2 h。通 过 XR 测定
F
73A 37.2±0.56 43.8±0.56 原料以及焚烧灰中主要化学元素组成，通过扫描电
55A 29.7±0.49 40.5±0.35 子显微镜（Zeiss Ultra 5 型，蔡司）观察原料和焚烧灰
5
RA 11.2±0.25 7.85±0.78 的微观形貌，通 过 X 射线衍射仪（XRD，X’Pert PRO
型，帕纳科）分析样品的结构和结晶度。
解磷，即生物可利用磷；2）再 用 0.5 mol/L NaHCO
3
（p H 为 8.2）提取，得 到 NaHCO -P，其为吸附力较弱 2 结果与分析
3
的有机磷和无机磷，也为生物可利用磷；3）接着用
2.1 污泥、稻壳及不同焚烧灰的磷形态分布
0.1 mol/L NaO 提取，得 到 NaOH-P，其为强化学吸
H
Hedle 法测定的污泥、稻壳以及不同焚烧灰中
y
附磷，属于潜在生物可利用磷；4）然后用 1 mol/L
磷形态分布如 图 1 所示。由 图 1 可知，污泥和稻壳
HC 提取，得 到 HCl-P，即磷灰石磷 或 Ca-P，为生物
l
中总磷浓度分别 为 22. 和 0.8 mg/g。与污泥相比，
5
不可利用磷；5）最后得到残渣 态 P，为生物不可利用
稻壳中总磷浓度可以忽略不计。污泥焚烧灰中总磷
磷。每一步提取液均 在 25 ℃、150 r/mi 下振 荡 16 h，
n
浓度升 至 47.8 mg/g，这是由于焚烧过程有机物质的挥
随后混合液 在 5 000 r/mi 下离 心 10 min，上清液过
n
发所致 [13] 。污泥中磷主要 以 NaOH- 存在，H O-P
P
2
0.45 µ m 滤膜后，测定其中总磷浓度，而残渣继续进
和 NaHCO - 占比较少，说明污泥中生物可利用磷
P
行下一步提取。所有提取步骤均进 行 3 次平行试验。 3
浓度较低，这一结果 与 L 等 [14 ] 的研究结果一致。比
i
1.2.3 焚烧灰中磷浸出试验
较污泥以及焚烧灰中磷的形态可知，焚烧灰中残渣
采 用 HC 对污泥、稻壳和焚烧灰进行磷的浸出，
l
态磷占比显著降低，说明焚烧有利于磷由稳定形态
控制液固比、HC 浓度以及浸出时间，考察不同条件
l
向不稳定形态转变。这是因为焚烧过程中有机物分
下磷的浸出效果。具体操作步骤：将装有污泥、稻壳
解挥发，导致稳定态的有机磷分解成为金属磷复合
或焚烧灰 和 HC 浸出液的锥形瓶放入恒温水浴振荡
l
物、无机磷酸盐矿物或者吸附在矿物表面的磷酸
器中， 在 150 r/min、25 ℃ 下连续振荡。到达设定时
盐 [15] 。分析不同污泥-稻壳质量配比得到的焚烧灰可
间（1、2、3、4、5、6 h）后，混合液 在 5 000 r/mi 下离
n
知，随着稻壳质量的增加，H O- 和 NaHCO - 浓度
P
P
2
3
心分 离 15 min，上清液 过 0.45 µ m 滤膜， 于 4 ℃ 下冷
由 12.0 mg/g（91A）增 至 23.2 mg/g（55A），说明增加
藏保存，进行磷浓度的测定。
稻壳质量有利于提高磷的生物可利用性，即污泥-稻
1.3 磷浓度测定方法
壳协同焚烧有利于提高磷的生物可利用性。因此，
污泥、稻壳以及焚烧灰中总磷浓度测定步骤如
后续酸浸出试验均选择焚烧 灰 55 A 为研究对象，探
下：首先样品在 600 ℃ 灼烧 2 h，然后以 1 mol/L 索酸浸试验的最佳条件。
HC 为浸提剂， 在 150 r/min、25 ℃ 下连续振 荡 16 h，
l
混合液均 在 5 000 r/mi 下离心分 离 15 min，上清液
n
过 0.45 µ m 滤膜，采 用 GB 11893—89《水质 总磷的
测定 钼酸铵分光光度法》测定滤液中磷浓度，即为固
体中总磷浓度。液相总磷浓度直接采用钼酸铵分光
光度法测定。
1.4 磷浸出率计算方法
为了研究污泥、稻壳以及不同条件下制备的焚
烧灰的磷浸出率的变化，在最优条件下， 对 SS、SA、
91A、73A、55A、R 和 R 进行酸浸试验，利用浸出 图 1 污泥、稻壳以及不同焚烧灰中磷形态分布
A
H
率（P ）判断污泥中磷元素的回收效率，计算公式 Fig.1 Phosphorus fraction distribution of sludge, rice husk and
e
如下： different incineration ashes