越南橡胶乳胶加工废水处理厂污泥中磷浸出工艺的优化研究

本研究针对橡胶乳胶加工废水处理厂污泥中的磷回收难题，通过实验与MATLAB模拟优化了H2SO4浸出工艺参数，发现化学污泥（CHES）和生物污泥（BIOS）在特定条件下磷浸出效率均达90%以上，同时揭示了pH对矿物沉淀（如CaSO4）的影响机制，为磷资源回收提供了低成本解决方案。

　　

在全球化石磷矿资源分布不均、地缘风险加剧的背景下，磷作为粮食生产的关键元素，其可持续供应面临严峻挑战。越南作为农业大国，年消耗74万吨磷肥，但传统磷矿进口依赖度高。橡胶乳胶加工废水处理厂产生的污泥富含磷（CHES含5.9% P，BIOS含4.5% P），却因高铝、钙含量导致回收困难。

越南某研究机构的研究人员通过实验室实验结合MATLAB开发的固-液-液热力学平衡（SLLE）模拟工具，系统优化了硫酸浸出工艺。研究发现：干燥污泥粒径需小于2.5 mm，化学污泥（CHES）最佳条件为2 M H₂SO₄、液固比10 mL g^-1，生物污泥（BIOS）为1.7 M H₂SO₄、液固比5 mL g^-1，浸出60分钟即可实现90%以上的磷回收率。

关键技术包括：（1）污泥预处理（挤压干燥、粒径分级）；（2）多酸对比实验（H₂SO₄/HCl/HNO₃）；（3）ICP-OES元素分析；（4）SEM形貌表征；（5）基于MATLAB的SLLE模拟预测矿物沉淀行为。

3.1 干燥污泥成分

CHES中93%为无机磷（IP），主要与Al、Ca结合；BIOS含24%有机磷（OP）。重金属含量符合越南肥料标准（QCVN 01-189:2019），其中CHES的Cr含量是BIOS的12倍。

3.2 酸类型选择

H₂SO₄因低成本及促CaSO₄沉淀特性成为最优选，虽Ca浸出率低于HCl/HNO₃，但显著减少溶解态Ca对后续工艺的干扰。

3.3 时间与粒径

60-90分钟浸出即可达最大效率，粒径<2.5 mm时BIOS磷浸出率92%，CHES为85%。SEM显示浸出后固体残留中石膏（CaSO₄）晶体增多。

3.4 液固比与pH调控

模拟表明，pH<0.3时溶解P最高而Ca最低。CHES需液固比23（pH<0.55），BIOS需12（pH<0.28）以实现95%磷浸出，但高液固比会增加水耗。

3.5 酸浓度优化

2 M H₂SO₄（CHES）和1.7 M H₂SO₄（BIOS）为经济性平衡点，验证实验与模拟误差<5%。

该研究不仅为橡胶工业污泥资源化提供了工艺模板，其SLLE模拟工具还可推广至其他高钙铝污泥体系。通过控制pH减少有害金属溶出，同时以石膏沉淀形式固定钙，兼顾了效率与安全性。论文发表于《Sustainable Environment Research》，为东南亚地区磷循环经济提供了关键技术支撑。