德國實施磷回收的經(jīng)濟、法律等框架條件

德國在磷回收的研究領(lǐng)域處于國際先進水平，尤其是最近一些年來，在大規(guī)模的工業(yè)化工程項目實施過程中，也累積了許多經(jīng)驗。只有在一定的框架條件下，才可使得這些磷回收處理技術(shù)得到研究開發(fā)，并轉(zhuǎn)入工業(yè)應(yīng)用。此時，不僅要考慮生態(tài)環(huán)保和經(jīng)濟因素，而國家制定相應(yīng)配套的法律框架條件和技術(shù)規(guī)范也十分重要。與國外工業(yè)國家相比較，我國目前還處于研究階段，至今還沒有建成工業(yè)規(guī)模的大型磷回收項目。今后在進行這些工業(yè)規(guī)模的大項目時，不僅要考慮生態(tài)環(huán)保和經(jīng)濟利益，國家同時也要考慮制定相應(yīng)法律和技術(shù)規(guī)范。只有在合時的法律框架條件下，提磷回收技術(shù)才能在我國得到快速發(fā)展和工業(yè)應(yīng)用。

1 實施磷回收工藝技術(shù)的目的

目前在市政污水處理廠內(nèi)應(yīng)用磷回收工藝的動機不都是完全一樣的。除了生態(tài)環(huán)保效應(yīng)和對今后磷資源短缺的認識程度之外，采用這些處理工藝的主要原因仍然是污水廠內(nèi)操作問題和經(jīng)濟問題。

如果市政污水處理廠改造成增強型生物除磷工藝之后，雖然可以節(jié)省大量沉淀藥劑費用，但在通常情況下也會給市政污水處理廠的運轉(zhuǎn)帶來以下負面影響:

1) 產(chǎn)生沉淀物質(zhì)和結(jié)蓋物質(zhì)，例如形成磷酸鎂氨結(jié)晶體物質(zhì)。

2) 脫水污泥的固含量降低和/或絮凝劑消耗量上升

3) 污泥脫水后上清液內(nèi)磷含量很高，因此必須后投加化學沉淀藥劑，否則返回進入生物處理系統(tǒng)的磷返回負荷很高。

以上所述現(xiàn)象有些時候同時出現(xiàn)，有時則只是出現(xiàn)單一現(xiàn)象，導致污水處理廠內(nèi)操作故障并引起很高費用。在這種情況下，往往會采用磷回收技術(shù)來解決各種操作問題和故障，同時對沉淀產(chǎn)生的鳥糞石MAP進行回收利用。

在選擇不同類型的磷回收處理工藝時，有些用戶喜歡討論磷回收效率或磷回收潛力等問題。對于場地面積不是很富裕的污水處理廠來說，更應(yīng)該選擇一些簡單處理工藝(液相磷回收技術(shù))，而不是采用復雜昂貴的磷回收裝置(固相磷回收技術(shù))。此時，用戶單位還應(yīng)該進一步考慮生態(tài)環(huán)保問題: 應(yīng)該現(xiàn)在就采用簡單可靠的液相磷回收技術(shù)將已經(jīng)存在液體內(nèi)的10%磷回收利用，還是消極等待，直到今后固相磷回收技術(shù)成熟之后從污泥灰燼內(nèi)進行磷回收? 在這兩種磷回收策略中，那種磷回收方式更為環(huán)保經(jīng)濟?

2 經(jīng)濟框架條件

在對各種磷回收工藝進行經(jīng)濟性評估時必須注意項目設(shè)計時，液體內(nèi)磷氮等營養(yǎng)物質(zhì)的濃度，同時還必須考慮每種處理工藝的功能范圍，即能否同時為市政污水處理廠的其他處理工藝帶來好處。舉例來說，所選擇的提磷回收技術(shù)不能只是單一考慮MAP產(chǎn)品的抽提回收和銷售盈利。在進行經(jīng)濟性分析時還必須考慮對市政污水處理廠帶來的額外以下益處：

1) 降低MAP沉淀和結(jié)晶現(xiàn)象，從而防止管道堵塞和設(shè)備沉淀結(jié)蓋現(xiàn)象

2) 提高污泥脫水性能，即脫水污泥的固含量明顯提高和絮凝劑消耗量顯著降低

3) 磷返回負荷降低，從而提高污水廠內(nèi)生物除磷(Bio-P)的整體效率

只有對各種處理工藝帶來的整體效率或協(xié)同作用效益進行分析，才能反映對磷回收處理工藝進行經(jīng)濟性評估的真實情況。

在AirPrex^®處理工藝中，MAP產(chǎn)品的回收利用只是污泥處理過程中帶來的副產(chǎn)品。這一處理工藝所帶來的主要經(jīng)濟效益是可以明顯提高后續(xù)污泥的脫水性能(根據(jù)德國PCS公司的經(jīng)驗，脫水污泥的固含量可以提高3%~5%DS)。與此相反，PEARL (Ostara) - 處理工藝只能通過銷售回收獲得的MAP產(chǎn)品來獲得經(jīng)濟效益。

3 法律框架條件

即使在目前的法律框架條件情況下，估計今后10年內(nèi)將會在德國出現(xiàn)和建設(shè)大量工業(yè)規(guī)模的磷回收裝置。隨著德國新版市政污泥規(guī)范(Klärschlammverordnung, 2013年第一季度)的出臺，德國環(huán)保部(BUM)明確要求: 需要從含有營養(yǎng)物質(zhì)的市政污泥內(nèi)進行磷回收。在這一框架條件下，德國循環(huán)經(jīng)濟法律(Kreislaufwirtschafsgesetz, 自2012年開始生效)和德國資源利用項目(Deutsches Ressourceneffizienzgramm, 德國議會在2012年2月12日的決議)的工作規(guī)劃將得到具體實施。

德國資源利用項目(ProgRess)是德國一個對自然資源進行可持續(xù)性利用和保護的項目。項目目的是促進更加可持續(xù)性地開采和利用自然資源，同時盡可能降低環(huán)境污染所帶來的負面影響。在這一背景情況下，德國政府將對以下具體工作措施進行檢查和評估。

1) 對于沒有污染問題的市政污泥應(yīng)該加強農(nóng)用和土壤利用的力度，使得污水污泥中的磷重新返回循環(huán)利用圈。

2) 促進從污水污泥中進行磷回收的研究和工業(yè)開發(fā)利用項目。

3) 提高回收磷在傳統(tǒng)磷肥中的混合比例。

4) 將市政污水處理廠的除磷工藝改造成能夠提供磷肥的除磷工藝流程(生物除磷MAP提磷工藝)。

5) 在市政污泥熱處理處置情況下，則盡可能對市政污泥進行單污泥焚燒工藝

6) 對于單污泥焚燒之后的灰燼盡可能單獨填埋，便于今后今后重新取出灰燼進行磷回收。

7) 處理目標：相對于進口礦化磷資源總量來說，德國將在2020年之前將磷回收率提高至50%。

德國目前還計劃將新版市政污泥規(guī)范轉(zhuǎn)化成綜合規(guī)范(Artikelverordnung)。在«生態(tài)環(huán)保利用市政污泥規(guī)范»的條款1內(nèi)，含有市政污泥規(guī)范(AbfKlärV)。在此規(guī)范內(nèi)，還可以找到長期爭論的污泥重金屬含量標準和有機污染物質(zhì)的含量標準以及對市政污泥進行衛(wèi)生化處理的特殊要求。在規(guī)范的條款2將是新版磷回收規(guī)范(AbfPhosV)。其中今后將規(guī)定，含有營養(yǎng)物質(zhì)的市政污泥今后只能在單污泥焚燒爐內(nèi)進行焚燒處理。但只有這些市政污泥不適合直接進行農(nóng)用或者土壤利用，同時單位營養(yǎng)物質(zhì)的含量至少在25 g P/kg DS (或者25 g N/kg DS)以上時才必須采用這一磷回收處理工藝。在正式實施這一規(guī)范之前，將在2019年之前出臺許多過渡時期的規(guī)范和實施政策。

4 其他框架條件

根據(jù)以上描述的德國法律框架情況，估計今后將會有力促進許多市政污水處理廠建設(shè)進行磷回收項目。例如為了進一步促進這一發(fā)展趨勢，柏林水務(wù)局實施了一個歐盟項目《促進磷回收和能耗效率的可持續(xù)性市政污泥處理方法》。這一項目的目的是系統(tǒng)分析各種磷回收處理方案，其中包括從傳統(tǒng)的市政污泥農(nóng)用至從單污泥焚燒灰燼內(nèi)抽提磷資源，即采用同一的評估系統(tǒng)和實際運轉(zhuǎn)參數(shù)進行分析評估。除了經(jīng)濟性分析之外，還對生態(tài)環(huán)保效應(yīng)進行評估。除了分析影響磷回收項目的影響因素之外，還將開發(fā)一系列消除這些障礙的對策和處理方案，而這些處理方案必須通過全面系統(tǒng)的產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)來證明和支持(證明這些產(chǎn)品的肥效和無害性能)。

作者：德國 DEW技術(shù)公司 高穎博士

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