編者按：磷是動(dòng)植物生長(zhǎng)必不可少的營(yíng)養(yǎng)元素，也是不可再生的有限資源，而城市化后的現(xiàn)代衛(wèi)生排水設(shè)施使其斷了回歸土地之路，導(dǎo)致其呈直線流動(dòng)形式從陸地逐漸流向海洋。磷危機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)，沒了磷便意味著人類食物從此會(huì)斷檔，這個(gè)時(shí)間很快，最多也就100年的功夫。前幾期推送已向大家介紹了農(nóng)村地區(qū)應(yīng)堅(jiān)守“糞尿返田”，以源分離技術(shù)恢復(fù)有機(jī)農(nóng)業(yè)等相關(guān)內(nèi)容。對(duì)于城市集中式污水處理設(shè)施，可以通過磷回收方式遏制磷的匱乏現(xiàn)象。為了最大限度遏制磷的匱乏速度，歐洲國(guó)家早已率先開發(fā)出從污水/污泥、動(dòng)物糞尿中回收磷的技術(shù)并應(yīng)用于工程實(shí)踐中。實(shí)現(xiàn)污水磷回收還意味著將防治水體富營(yíng)養(yǎng)化與磷的可持續(xù)利用合二為一，具有一石二鳥的作用。本期回顧2016年發(fā)表文章，詳細(xì)介紹國(guó)際上各種磷回收工藝特點(diǎn)及磷回收效果，同時(shí)還闡述歐盟有關(guān)磷回收的政策，以期為我國(guó)推動(dòng)磷回收提供借鑒與參考。

　　01

　　磷回收技術(shù)動(dòng)態(tài)

　　從市政污水中回收磷的環(huán)節(jié)

　　在污水處理過程中，可從以下幾個(gè)環(huán)節(jié)中回收磷：1)含磷水相。如厭氧池富磷上清液及污泥消化液；2)含磷固相。如消化污泥或脫水后消化污泥；3)焚燒灰分。如污泥焚燒后的灰燼。

　　從液相中回收磷，回收率約為40%-50%；從污泥或焚燒后灰燼中回收磷，總回收率可達(dá)到90%。污水處理過程中磷回收的最適宜點(diǎn)位如圖1所示。

　　圖1 污水處理過程中磷回收最適宜點(diǎn)位

　　富磷上清液/污泥消化液磷回收技術(shù)

　　1、BCFS工藝

　　以反硝化除磷菌(DPB)作用原理為設(shè)計(jì)依據(jù)，從厭氧區(qū)末端引出富磷上清液，以側(cè)流方式進(jìn)行磷回收?；厥樟缀蟮纳锨逡涸倩氐街髁魃锾幚砹鞒蹋又瓿缮锩摰坠δ?。BCFS工藝最大的特點(diǎn)是將化學(xué)除磷宏量效果好與生物除磷微量效果佳的優(yōu)點(diǎn)合二為一，特別適合于低碳源污水除磷、脫氮。

　　圖2 厭氧池富磷上清液側(cè)流磷回收BCFS工藝

　　2、 Anphos與Phospaq工藝

　　均以完全混合(CSTR)反應(yīng)器回收污泥消化液中磷為目的，Anphos工藝將曝氣單獨(dú)在CSTR之外設(shè)置，而Phospaq工藝則將曝氣與結(jié)晶反應(yīng)同置于CSTR之中。第一步通過曝氣方式首先去除消化液中的CO2，以提升消化液pH值。第二步向消化液中投加MgO，并控制pH值在8.2-8.3，以獲得鳥糞石(MAP)沉淀。

　　圖3 回收污泥消化液中磷的Phospaq與Anphos工藝

　　3、NuRe Sys工藝

　　NuRe Sys工藝為連續(xù)運(yùn)行，采用兩個(gè)反應(yīng)器回收污泥厭氧消化液中的磷。結(jié)晶槽(CSTR)配備了全自動(dòng)控制系統(tǒng)，以保證MAP最優(yōu)反應(yīng)pH值得以實(shí)現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)還可以根據(jù)濃度調(diào)整攪拌強(qiáng)度，使MAP結(jié)晶不會(huì)被葉片打碎。

　　圖4 回收污泥消化液中磷的NuRe Sys工藝

　　4、Phosnix工藝

　　氧污泥消化液從流化床反應(yīng)器底部進(jìn)入；Mg(OH)2和NaOH以1∶1比例投入反應(yīng)器，調(diào)節(jié)pH值至8.2-8.8；反應(yīng)器從底部曝氣，一則吹脫CO2，二來增加提升與攪拌作用?；厥盏镍B糞石結(jié)晶顆粒大小在0.5-1.0mm之間，可通過離心機(jī)分離后作為肥料。

　　圖5 回收污泥消化液中磷的Phosnix工藝

　　5、Crystalactor工藝

　　這一磷回收反應(yīng)器的核心是在柱狀反應(yīng)器內(nèi)填充適當(dāng)數(shù)量的晶種，如砂?；虻V粒。富磷上清液由底進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，并在水流的作用下處于流化狀態(tài)。通過投加化學(xué)試劑來調(diào)整pH值，使PO43-在晶種上結(jié)晶析出?？梢赃x擇并控制最佳工藝條件，最大限度減少雜質(zhì)析出，保證生成高純度的磷酸鈣[Ca3(PO43)2]。

　　圖3 電滲析膜法回收尿液中NH4+的工藝流程

　　表1 富磷上清液與污泥消化液中磷回收效果

　　污泥中磷與污泥灰分磷回收技術(shù)

　　1、Air Prex工藝

　　用于回收消化污泥里的PO43-，以減少輸送消化污泥管道的結(jié)垢現(xiàn)象。消化污泥進(jìn)入反應(yīng)器后投加適量的MgCl2，并在里層進(jìn)行曝氣使其與污泥充分混合，以形成鳥糞石結(jié)晶并予以回收；污泥隨后進(jìn)入單層不曝氣的第二個(gè)反應(yīng)器，使較小粒徑鳥糞石結(jié)晶、沉淀，以提高磷回收效率。

　　圖7 回收消化污泥中磷的Air Prex工藝

　　2、Ash Dec工藝

　　主要分兩步進(jìn)行。第一步是焚燒污泥，以去除污泥中有機(jī)污染物。第二步為熱化學(xué)處理，往灰燼中加入MgCl2和CaCl2，并維持1000℃高溫20-30min，使得重金屬變?yōu)闅鈶B(tài)從灰燼中揮發(fā)，最后剩下的含磷灰燼可以直接用于磷肥生產(chǎn)。

　　圖8 回收污泥灰分中磷的Ash Dec工藝示意圖

　　表2 從污泥與灰燼中回收磷效果

編輯：王媛媛