德國(guó)污水處理廠的磷回收

目前德國(guó)在污水處理過(guò)程中的磷回收整體科研情況如何?各種物質(zhì)流內(nèi)的磷回收效率怎樣?今后總體發(fā)展趨勢(shì)如何?通讀此文，可知曉答案。

1 導(dǎo)言

對(duì)于所有生命和植物來(lái)說(shuō)，磷是十分重要的元素。在許多工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，磷也是不可替代的原料，例如原料磷屬于食品工業(yè)和肥料工業(yè)中的關(guān)鍵組分。此外，在飼料工業(yè)、制藥工業(yè)、表面加工處理和電池中(鋰-鐵-磷電極)，也需要各種磷化合物作為工業(yè)原料。

因?yàn)槭澜缟现挥猩贁?shù)幾個(gè)國(guó)家擁有可經(jīng)濟(jì)開(kāi)采，同時(shí)含有較少污染物質(zhì)的磷礦，磷在今后幾十年內(nèi)將會(huì)變成稀有物質(zhì)。圖1顯示了zui近一些年來(lái)磷市場(chǎng)上價(jià)格的變化趨勢(shì): 磷原料價(jià)格可以在一年半內(nèi)上升至10倍以上, 但在 2008—2009 年經(jīng)濟(jì)危機(jī)期間下跌至高峰價(jià)格的1/5，目前價(jià)格又開(kāi)始逐步上升。

pH做為zui基本的污水指標(biāo)，勢(shì)必成為供求的熱點(diǎn)，這對(duì)廣大的E-1312 pH電極制造商，比如美國(guó)BroadleyJames來(lái)說(shuō)是個(gè)重大利好。

美國(guó)BroadleyJames做為老牌的E-1312 pH電極制造商，必將為中國(guó)的環(huán)保事業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

我們美國(guó)BroadleyJames生產(chǎn)的E-1312 pH電極經(jīng)久耐用，質(zhì)量可靠，測(cè)試準(zhǔn)確，廣泛應(yīng)用于各級(jí)環(huán)保污水監(jiān)測(cè)以及污水處理過(guò)程。

在德國(guó)和多數(shù)歐洲其他國(guó)家都沒(méi)有自然磷礦，基本依靠原料磷或者肥料進(jìn)口。鑒于這一原因， 近些年來(lái)許多工業(yè)國(guó)家，如德國(guó)、日本、加拿大、瑞典、美國(guó)和瑞士就磷回收開(kāi)展了許多研究工作。

作為磷回收的主要基質(zhì)，首先是考慮污水、市政污泥、污泥灰燼, 以及動(dòng)物骨粉。其他一些基質(zhì)例如化肥、生物質(zhì)灰燼、堆肥物質(zhì)、生物沼氣裝置的發(fā)酵物質(zhì)或來(lái)自食品工業(yè)的剩余物質(zhì)有些已經(jīng)作為肥料被直接使用, 有些則優(yōu)先考慮其他植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)利用。

市政污泥或市政污泥灰燼被認(rèn)為是有磷回收潛力的物質(zhì)。以前污泥是通過(guò)直接農(nóng)用來(lái)循環(huán)利用大部分磷物質(zhì)。但zui近認(rèn)為市政污泥在污水處理過(guò)程中積聚了許多有害物質(zhì)，此外污泥中的含磷物質(zhì)是否能被植物循環(huán)利用也被質(zhì)疑，污泥農(nóng)用逐步受到限制。作為替代方案，污泥處置逐步趨向熱法處置。為了使得資源能夠循環(huán)利用, 從市政污泥灰燼內(nèi)進(jìn)行磷回收反而變得日趨重要。

2 背景情況和框架條件

2.1磷物質(zhì)流向和潛在磷回收量

根據(jù)德國(guó)統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)， 2009—2010年德國(guó)在采用各種礦化肥料時(shí)總共使用103t磷。整個(gè)歐洲總共采用磷肥975t磷。

從自然礦產(chǎn)情況來(lái)看，每年原磷生產(chǎn)大約 176×106t。目前可以經(jīng)濟(jì)開(kāi)采的磷礦儲(chǔ)存量大約是 65 000×106t，因此從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度分析，磷礦可開(kāi)采時(shí)間大約 370 年。

與其它原料相比，似乎這一理論計(jì)算出的磷可用時(shí)間還很長(zhǎng)。但問(wèn)題是這些磷礦內(nèi)的重金屬含量在不斷增加，例如目前被重金屬污染時(shí)zui高濃度可達(dá) 165mg鎘/kgP 和700mg鈾/kgP。此外, 隨著世界人口數(shù)量不斷上升，磷消費(fèi)量也相應(yīng)不斷上升。也就是說(shuō)，高質(zhì)量低污染的磷礦將在大約 50 內(nèi)被全部開(kāi)采耗盡。

磷礦資源在世界各地的分布也差異很大。目前大約80%磷礦儲(chǔ)存量位于摩洛哥、南美、中國(guó)、美國(guó)和約旦。這些國(guó)家的原磷生產(chǎn)總量占 70%。

為了應(yīng)付今后的缺磷狀況，可以采用循環(huán)利用措施來(lái)解決。例如可以在市政污水處理過(guò)程中，再生回收各種磷化學(xué)物質(zhì)。德國(guó) 2009 年的市政污泥量是 1.96 ×106t絕干污泥，假定污泥中平均磷含量是 2.4%，則理論上可回收的磷含量是47000 t P/a, 大約相當(dāng)于每年礦化性磷肥消耗量的 45%。另外，歐盟委托的一項(xiàng)研究也顯示，歐盟 27個(gè)國(guó)家在2010 年的市政污泥產(chǎn)量是11.56×106t。同樣假定污泥磷含量是 2.4%，則歐盟磷肥替代潛在能力約占28%。

雖然污泥農(nóng)用問(wèn)題很多，但目前仍然有很多歐洲國(guó)家將直接農(nóng)用作為污泥處置方法。而在德國(guó), 污泥處置明顯趨向于熱法處置, 今后還將不斷發(fā)展 (圖 2 )。從歐洲層面來(lái)看，總的污泥處置也是按這一方向發(fā)展：在 2006 年污泥焚燒比例只有 20.2%, 而在2010年上升至 27%，預(yù)測(cè)在 2020 年將提高上升至 32%。但與此同時(shí)，2020 年的歐洲污泥農(nóng)用比例也將會(huì)稍微上升至 44%, 這是因?yàn)橹?/span> 2010年 仍然還有14%的市政污泥必須被填埋，但這一填埋比例至 2020 年之前必須減少一半。

前幾年在德國(guó)因?yàn)橘M(fèi)用和處理容量原因，市政污泥的熱法處置主要是通過(guò)水泥廠，尤其是在煤電廠的混燒而得到處理量的擴(kuò)展，但現(xiàn)在情況有了很大變化。因?yàn)榻┠陙?lái)再生能源不斷發(fā)展，煤電廠規(guī)模逐步縮小, 市政污泥的混燒比例也相應(yīng)下降。而在新建的煤電廠內(nèi)一般配置現(xiàn)代化的鍋爐材料，因?yàn)樵O(shè)備質(zhì)保原因，業(yè)主單位在質(zhì)保期內(nèi)不希望進(jìn)行垃圾混燒處理。

在近些年來(lái)，建造了一些新的單污泥焚燒裝置,這種單污泥焚燒裝置正在朝各種分散型裝置發(fā)展。這一技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)對(duì)于磷回收來(lái)說(shuō)是十分有利的：一般來(lái)說(shuō)，混燒產(chǎn)生的灰燼只能作為建筑材料被回收利用;而市政污泥內(nèi)含有較高濃度的磷, 單污泥焚燒之后的灰燼內(nèi)磷含量幾乎和磷礦含量差不多，因此這些灰燼可以作為各種磷回收工藝的原始材料。

2.2植物吸收利用性能

市政污泥的農(nóng)用處置主要是建立在市政污泥的肥效基礎(chǔ)之上。市政污泥主要含磷，其次是含有鈣和氮以及有機(jī)物質(zhì)。但在污水處理過(guò)程中，市政污泥匯集了各種有害物質(zhì)，例如重金屬、藥物殘留物質(zhì)、有害的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)等。除了必須權(quán)衡市政污泥的肥料益處和污染危害之間的關(guān)系之外，還必須考慮市政污泥內(nèi)磷化合物的植物可利用性能。

在評(píng)估磷回收工藝技術(shù)是否適合時(shí)，除了考察磷回收效率的本身性能之外，還必須檢查所抽提獲得的磷化合物是否能被植物吸收利用。因?yàn)橹参镌趯⒉煌愋偷牧谆献鳛闋I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收利用時(shí), 效果差異很大。

在土壤內(nèi)，磷可以不同磷結(jié)構(gòu)形式存在：有機(jī)磷酸鹽(例如植酸鹽)、無(wú)機(jī)磷酸鹽(例如磷灰石形式)和吸附性磷酸鹽 (多數(shù)情況下吸附在Fe-/Al-和 Mn-氧化物和氫氧化物的羥基表面之上)。為了使得植物能夠吸收磷元素, 必須事先轉(zhuǎn)變成正態(tài)磷(PO43-)。對(duì)于不同磷化合物來(lái)說(shuō)，其轉(zhuǎn)變成正態(tài)磷的釋放轉(zhuǎn)變速率差異很大。此外，磷供給狀態(tài)還和土壤pH-值以及植物本身性能有關(guān)。特別是對(duì)于市政污泥來(lái)說(shuō)，植物可利用性能還和以下因素有關(guān)：

污泥的性質(zhì) (在沙土或者泥土內(nèi)對(duì)過(guò)磷酸鈣和過(guò)磷酸鹽的研究顯示，潮濕污泥中磷被植物吸收利用的效率明顯高于干化污泥)

土壤中的pH-值或者市政污泥中的石灰含量 (含石灰的污泥在酸性土壤內(nèi)具有較好的磷吸收性能, 但如果pH-值上升太高反而使得磷和微量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力下降)

除磷方式 (采用各種沉淀劑的化學(xué)除磷方式, 生物除磷方式)

不同的磷化合物形式 (在土壤內(nèi)各種磷酸鈣化合物的溶解性差異很大，從一代磷酸鈣Ca(H2PO4)2、二代磷酸鈣CaHPO4、磷酸鈣Ca3(PO4)2至磷灰石(apatit) 溶解性明顯下降)

市政污泥中的Fe/P-比例 (Fe/P-比例大于 2:1 時(shí)，磷吸收性能會(huì)明顯變差，可供植物利用的磷酸鹽濃度變得很低) 。因?yàn)樵谠S多市政污水廠都投加鐵鹽除磷，當(dāng)投加量超過(guò)一定數(shù)值之后磷鹽將無(wú)法被植物吸收利用，這些市政污泥實(shí)際無(wú)法作為肥料被利用。

因?yàn)橛绊懸蛩睾芏啵趯?duì)生物除磷和/或化學(xué)除磷過(guò)程中，對(duì)所產(chǎn)生的不同磷化合物進(jìn)行植物利用性能評(píng)估實(shí)際是很困難的。不同抽提試驗(yàn)和育苗試驗(yàn)之間的結(jié)果經(jīng)常不能顯示正相關(guān)。在評(píng)估市政污泥的肥效時(shí)，必須同時(shí)考慮現(xiàn)場(chǎng)的許多影響因素(例如土壤和植物類型,土壤的供磷水平)。盡管如此，一般的觀點(diǎn)認(rèn)為，化學(xué)除磷所占比例不應(yīng)該超過(guò)20%，否則所產(chǎn)生的市政污泥含有太多Fe/Al物質(zhì)，不適合作為農(nóng)用肥料。

3 污水處理過(guò)程中進(jìn)行磷回收

3.1可能進(jìn)行磷回收的地點(diǎn)

以前市政污水處理領(lǐng)域內(nèi)的磷回收主要是指污泥直接農(nóng)用。因?yàn)榭赡芎杏泻ξ镔|(zhì)和因?yàn)榛瘜W(xué)除磷，污泥中的磷化合物很難被植物吸收利用。近10年來(lái)在德國(guó)開(kāi)發(fā)了許多磷回收工藝，來(lái)進(jìn)一步解決以下問(wèn)題：降低重金屬含量，去除有機(jī)有害物質(zhì)，改善植物吸收利用性能。

在以下章節(jié)內(nèi)將對(duì)各種物質(zhì)流內(nèi)的處理工藝和技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。在表格2內(nèi)，根據(jù)圖3內(nèi)的系統(tǒng)描述，對(duì)各種處理工藝進(jìn)行了歸類,其中液相處理工藝被歸結(jié)在一起。

3.2基質(zhì)為污水或過(guò)程水

為了從液相回收磷，所有磷回收方法都基本采用沉淀和結(jié)晶處理工藝。傳統(tǒng)沉淀方法一般會(huì)同時(shí)產(chǎn)生很多污泥,而采用結(jié)晶方法時(shí)則可以定向誘導(dǎo)產(chǎn)生明確定義的磷化合物。此時(shí)一般通過(guò)多個(gè)工藝步驟(提高 pH-值,變化氧化還原平衡狀態(tài), 提高溫度)將側(cè)流污泥中的固體磷轉(zhuǎn)變成溶解性正態(tài)磷，然后通過(guò)投加晶種物質(zhì)來(lái)誘導(dǎo)結(jié)晶過(guò)程。以下工藝或公司采用了這些工作原理：

Phostrip-工藝

Ostara-結(jié)晶工藝

DHV Cystalactor

Unitika Phosnix®-工藝

Nishihara Ltd. (利用海水作為鎂源)

Kurita Ltd(Kurita 固定床反應(yīng)器)

Ebara Corp.

MAP 結(jié)晶工藝

PRISA-工藝

REPHOS®-工藝 (為奶酪行業(yè)而開(kāi)發(fā))

P-RoC- 或 PROPHOS-工藝

南非 CSIR 流化床反應(yīng)器

澳大利亞 Sydney 水板反應(yīng)器

還有一種磷回收技術(shù)是采用了磁分離技術(shù)：生物處理之后的污水在進(jìn)行磷回收之前必須首先投加沉淀藥劑, 將溶解性磷酸鹽轉(zhuǎn)化成固體物質(zhì)。然后投加磁粉和絮凝藥劑，磷酸鐵和磷酸鋁會(huì)形成大型絮凝塊, 通過(guò)磁鐵分離器可將這些絮凝物質(zhì)分離取出，并以間隙方式排出裝置。此時(shí)，磁粉物質(zhì) Fe3O4 可被循環(huán)使用。

目前市場(chǎng)上已經(jīng)開(kāi)發(fā)多種形式的沉淀和結(jié)晶工藝，有些方法例如 Phostrip-工藝已在多個(gè)市政污水處理廠得到大規(guī)模的應(yīng)用。此外，還有許多研究裝置或者中試裝置是按這一原理工作。但相對(duì)于進(jìn)水磷質(zhì)流量來(lái)說(shuō)，磷回收效率一般低于 50%。因?yàn)榱谆厥招瘦^低和操作技術(shù)問(wèn)題，一些裝置又被停止運(yùn)行或者不再繼續(xù)進(jìn)行研究工作。

處理沉淀或結(jié)晶工藝之外，文獻(xiàn)內(nèi)還報(bào)道了一些其他形式的磷回收工藝。例如Bari 大學(xué)在20世紀(jì)80年代就開(kāi)發(fā)了REM-NUT 工藝, 并在多個(gè)市政污水處理廠內(nèi)進(jìn)行了試驗(yàn)，同樣zui大磷回收效率只能達(dá)到50%。此時(shí)，經(jīng)過(guò)生物處理之后的市政污水處理廠出水先通過(guò)離子交換器將磷截留吸附，然后以 MAP (磷酸銨鎂) 被沉淀分離。但此工藝仍在科研階段，至今還沒(méi)有投入工業(yè)應(yīng)用。

德國(guó)Dresden 大學(xué)開(kāi)發(fā)了RECYPHOS-工藝，采用活性氧化鋁作為吸附劑進(jìn)行磷回收。首先將磷吸附在活性炭上,然后采用NaOH進(jìn)行洗脫, 采用碳酸進(jìn)行中和處理，zui后投加石灰沉淀分離。此時(shí)產(chǎn)生的磷酸鈣可直接作為肥料被回收利用。

3.3基質(zhì)為市政污泥

為了從市政污泥內(nèi)進(jìn)行磷分離，目前市場(chǎng)上也出現(xiàn)了許多磷回收工藝。理論分析顯示, 與污水或過(guò)程水中進(jìn)行磷回收相比較，從市政污泥進(jìn)行磷回收時(shí)效率可達(dá)大約85% (相對(duì)于進(jìn)水磷質(zhì)流量而言)。

以下處理工藝采用了結(jié)晶工藝進(jìn)行磷回收:

AirPrex-工藝，用于生產(chǎn)磷酸銨鎂 (MAP) 和防止管道產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象

PECO-工藝，采用海水進(jìn)行 MAP-沉淀反應(yīng) (只能用于海岸地區(qū))

FIX Phos-工藝，德國(guó) Darmstadt 大學(xué)，對(duì)剩余污泥進(jìn)行結(jié)晶處理

一些磷回收工藝則是采用了傳統(tǒng)酸水解方法，從市政污泥內(nèi)選擇性地返溶磷化合物:

Seaborne 工藝 (已經(jīng)應(yīng)用于德國(guó) Gifhorn 市政污水處理廠)

Kemira KEMICOND (同時(shí)具有改善污泥處理性能的功能)

Stuttgarter 工藝 (通過(guò)采用絡(luò)合物可將磷化合物中的重金屬去除)

為了提高細(xì)胞分解效率和對(duì)生物有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行惰性化處理，有些公司采用熱水解工藝：

PHOXNAN-LOPROX-工藝 (酸熱聯(lián)合水解，然后通過(guò)納米過(guò)濾器將溶解性重金屬物質(zhì)和磷相分離)

Kemira KREPRO®-工藝,

Aqua-Reci 工藝 (在 200 bar 壓力下過(guò)臨界水氧化處理，然后從殘留物之內(nèi)分離磷物質(zhì))

Cambi-工藝 (與 KEMICOND-工藝類似，主要功能是提高污泥處理性能)

以下磷回收工藝采用高溫技術(shù)，同時(shí)利用干化后市政污泥中所含有的熱值:

Mephrec-工藝，采用還原加熱至 2000 °C以上，然后在合金(例如 Fe, Cu, Cr, Ni)內(nèi)富集高溫溶解的重金屬物質(zhì)以及通過(guò)廢氣分離低熔點(diǎn)金屬 (例如 Zn, Cd, Hg)ATZ-鐵床反應(yīng)器，通過(guò)金屬床底部噴頭和內(nèi)置式工藝氣體后燃燒技術(shù)可以有效利用能源，并立即摧毀有機(jī)物質(zhì)

3.4基質(zhì)為市政污泥灰燼

盡管從污水或市政污泥提磷過(guò)程中采用各種清理步驟，但只有熱法提磷方法才能*摧毀各種有害有機(jī)物質(zhì)。此外，在對(duì)市政污泥進(jìn)行單污泥焚燒或者混燒過(guò)程中也能確保這一處理效果。

必須指出，只有來(lái)自單污泥焚燒裝置的灰燼才具有很高的磷回收價(jià)值。根據(jù)除磷方法和市政污泥的來(lái)源，灰燼內(nèi)的磷含量為 3%~10%范圍。一旦有害物質(zhì)成分超過(guò)法律固定的極限數(shù)值，則這些灰燼不能直接作為肥料農(nóng)用。此外與原料基質(zhì)相比較，多數(shù)情況下市政污泥在經(jīng)過(guò)熱法處理之后，其中磷化合物的植物可利用性能反而降低。

為了去除市政污泥灰燼中的重金屬和提高肥效，市場(chǎng)上也出現(xiàn)了各種處理方案。在采用濕化學(xué)方法時(shí)，一般采用水、堿液或酸液對(duì)磷進(jìn)行洗脫處理。采用酸液處理時(shí)，zui大磷返溶效率，可以達(dá)到 90% 以上, 但此時(shí)也會(huì)額外將30%~90% 重金屬物質(zhì)返溶出來(lái)。為了分離磷酸根離子，一般采用離子交換器或者選擇性沉淀反應(yīng)：

BioCon-工藝，由 PM Energy 公司開(kāi)發(fā)，目前在丹麥的中試裝置已經(jīng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)

SEPHOS-工藝，由德國(guó) Darmstadt大學(xué)開(kāi)發(fā)，新改進(jìn)的工藝改稱 SESAL, 其中酸量消耗明顯降低

PASCH-工藝，由德國(guó) RWTH Aachen大學(xué)開(kāi)發(fā)

Eberhard 工藝，有瑞士 Eberhard Recycling 開(kāi)發(fā)

當(dāng)原料機(jī)制內(nèi)含有很高的Fe- 和 Al-含量時(shí)，這些處理工藝都需要投加大量化學(xué)藥劑，從而產(chǎn)生很高運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。除了 BioCon-工藝之外，其他濕化學(xué)磷回收工藝還處于實(shí)驗(yàn)室科研階段。

由德國(guó)聯(lián)邦材料研究和審查局開(kāi)發(fā)的 SUSAN 工藝是采用熱化學(xué)分離原理, 此時(shí)在市政污泥灰燼內(nèi)投加氯化物質(zhì)，然后轉(zhuǎn)管爐內(nèi)加熱至1000°C 以上，將重金屬物質(zhì)揮發(fā)蒸發(fā)出來(lái)。在新形成的固體物質(zhì)中，富集了干凈的高含量磷化合物質(zhì)，通過(guò)處理植物的吸收利用性能也明顯提高。此工藝產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被授予商品名 Phoskraft®，并作為肥料獲得銷售許可證, 目前芬蘭 Outotec Oyj 技術(shù)公司在市場(chǎng)上銷售這一技術(shù)。

對(duì)灰燼分解處理的另外一種技術(shù)是采用了電動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。例如在 EPHOS-工藝中, 溶解于水的磷酸根負(fù)離子通過(guò)直流電場(chǎng)和帶有正電的 (重)-金屬離子相分離。但通過(guò)這一方法所獲得的磷回收效率很低，目前只能達(dá)到 7%。

Inocre 公司目前在市場(chǎng)銷售生物浸出(bioleaching) 工藝,這一技術(shù)源自礦石浸出,在產(chǎn)酸微生物的作用之下，市政污泥會(huì)進(jìn)內(nèi)的磷酸鹽和重金屬會(huì)被浸泄出來(lái)，通過(guò)細(xì)菌選擇性磷沉淀反應(yīng)，可將磷從溶液內(nèi)分離出來(lái)。富含磷酸鹽的固體物質(zhì)在干化處理之后會(huì)形成粉末狀物質(zhì)，磷酸鹽含量是在45%~60%范圍之內(nèi), 重金屬含量很低，不含病毒細(xì)菌。

4 各種磷回收工藝的經(jīng)濟(jì)性能和可操作性能

目前市場(chǎng)上已經(jīng)開(kāi)發(fā)許多種類型的磷回收工藝。但通過(guò)仔細(xì)研究分析可以看出, 隨著可回收磷比列的提高，這些磷回收工藝技術(shù)也變得復(fù)雜昂貴。

此外可以確認(rèn)，盡管理論上熱法磷回收的效率明顯高于從液相進(jìn)行磷回收，但濕化學(xué)磷回收工藝的開(kāi)發(fā)程度遠(yuǎn)超過(guò)熱法磷回收技術(shù)。有些濕法化學(xué)提磷工藝已經(jīng)在歐美許多市政污水處理廠得到商業(yè)化應(yīng)用。但如果只是從磷產(chǎn)品本身效益分析，目前所有磷回收裝置還無(wú)法經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)，覆蓋自己的裝置運(yùn)轉(zhuǎn)成本。少數(shù)磷回收工藝雖然已經(jīng)在歐洲許多污水處理廠內(nèi)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用, 例如AirPrex處理工藝，但其經(jīng)濟(jì)效益不是來(lái)自磷產(chǎn)品本身，而是來(lái)自污泥處理處置過(guò)程。

在目前再生磷肥市場(chǎng)上，已經(jīng)有以下磷回收工藝的產(chǎn)品獲得肥料商品銷售證書(shū)Ostara-(Cystal Green®), Mephrec-, AirPrex- 和 SUSAN-工藝 (Phoskraft®)。

其他一些處理工藝, 例如 Phostrip-工藝或者 CAMBI-工藝, 主要目是對(duì)市政污泥進(jìn)行變性處理，從而提高污泥脫水性能。只有污泥內(nèi)不含剩余有害物質(zhì)時(shí), 才能作為肥料直接農(nóng)用。但估計(jì)在農(nóng)用處置時(shí)，還會(huì)額外產(chǎn)生處置費(fèi)用。

在大規(guī)模引入磷回收技術(shù)的過(guò)程中，多數(shù)專家認(rèn)為應(yīng)該首先引入可以快速建造的簡(jiǎn)單磷回收裝置 (小型化分散型裝置)，而不是集中建造復(fù)雜裝置。盡管從市政污水處理廠的側(cè)流液相或者污泥水進(jìn)行磷回收時(shí)效率有限，但這些裝置價(jià)格低廉，十分容易進(jìn)行后安裝。

盡管如此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，今后磷回收技術(shù)會(huì)朝熱法處理方向繼續(xù)發(fā)展。雖然從灰燼內(nèi)提磷工藝復(fù)雜和價(jià)格昂貴,但磷回收效率高達(dá) 80% 以上。此外在對(duì)污泥進(jìn)行熱法處置時(shí)可以同時(shí)進(jìn)行物質(zhì)和能源利用,*摧毀有害有機(jī)物質(zhì), 大幅度降低垃圾產(chǎn)量和富集磷含量。

5 總結(jié)和展望

對(duì)于人類和動(dòng)植物來(lái)說(shuō)，磷元素十分重要, 并且不可替代。因?yàn)榭山?jīng)濟(jì)開(kāi)采的磷礦數(shù)量有限, 近些年來(lái)許多工業(yè)國(guó)家投入大量研究，在市政污水處理的過(guò)程中進(jìn)行磷再生處理。

在加拿大、日本、瑞典、意大利、美國(guó)、荷蘭和德國(guó)都已經(jīng)先后建造了大規(guī)模工業(yè)裝置并投入運(yùn)轉(zhuǎn)。在有些工藝，例如Ostara- (Cystal Green®), Mephrec-, AirPrex-MAP- 和 SUSAN-工藝(Phoskraft®)的產(chǎn)品已經(jīng)獲得可銷售的肥料證書(shū)。但就磷回收本身而言，因?yàn)槟壳傲资袌?chǎng)價(jià)格較低，所有處理工藝的運(yùn)轉(zhuǎn)成本還無(wú)法覆蓋。但隨著今后磷礦石短缺，自然原磷價(jià)格不斷上升時(shí)，經(jīng)濟(jì)情況就會(huì)發(fā)生改變。

通過(guò)分析比較，可將各種磷回收工藝分成以下兩大類型：

分散型處理方案

在各市政污水處理廠內(nèi)自己建造的小型化磷回收裝置。這些磷回收工藝的 基質(zhì)材料是污泥水，可以快速建造。但這些裝置的磷回收效率相對(duì)較低。

集中型處理方案

如果采用市政污泥，特別是采用市政污泥灰燼作為基質(zhì)，則磷回收效率可以大幅提高。但這些磷回收工藝技術(shù)復(fù)雜，一般適合大規(guī)模生產(chǎn)的集中型磷回收裝置。

在一些還有熱法處理的磷回收工藝中, 有機(jī)物質(zhì)被*摧毀，產(chǎn)生的磷肥不可能含有有機(jī)污染物質(zhì)，從而也不可能污染土壤。因?yàn)榈聡?guó)等一些發(fā)達(dá)歐洲國(guó)家已經(jīng)將市政污泥焚燒作為主要污泥處置途徑，從資源保護(hù)角度來(lái)看，一般建議推薦單污泥焚燒工藝或一些特殊熱法工藝(例如 Mephrec-工藝)進(jìn)行磷回收。

如果因?yàn)橘M(fèi)用或者處理能力問(wèn)題，市政污泥需要進(jìn)入煤電廠或者水泥廠進(jìn)行混燒處置，則必須事先進(jìn)行磷回收預(yù)處理，即在市政污水處理廠內(nèi)對(duì)過(guò)程水或市政污泥進(jìn)行磷回收處理。