1．導(dǎo)言

在德國(guó)，目前大約 55 % 的市政污泥是通過(guò)熱處置途徑來(lái)消納解決。但自2015年開(kāi)始，肥料規(guī)范內(nèi)提出了更為嚴(yán)格的有害物含量上限要求，進(jìn)一步限制了市政污泥的農(nóng)用途徑。此外，德國(guó)環(huán)保部 (BMUB) 也早已發(fā)出通知，現(xiàn)有的市政污泥規(guī)范必須進(jìn)行訂正修改，根據(jù)目前聯(lián)合政府的合同規(guī)定，在過(guò)渡期(至2025年)過(guò)后將全面禁止市政污泥直接作為肥料農(nóng)用。

也正因?yàn)檫@一發(fā)展趨勢(shì)，今后農(nóng)用所需要磷肥用量將逐步上升。同樣根據(jù)目前聯(lián)合政府的合作合同，已經(jīng)在政治層面上開(kāi)始討論，在一定條件下必須對(duì)市政污泥進(jìn)行磷回收，并且禁止對(duì)市政污泥進(jìn)行混燒處理。德國(guó)環(huán)保部 (BMUB) 甚至已經(jīng)開(kāi)始撰寫(xiě)相應(yīng)的規(guī)范。

本文就此情況，介紹以下污泥磷回收和市政污泥處置之間的相互關(guān)系。

2．法律基礎(chǔ)

德國(guó)在2014年四月就開(kāi)始修訂市政污泥規(guī)范。在相應(yīng)的市政污泥規(guī)范內(nèi)，其中新增加了一個(gè)章節(jié) „要求從市政污泥進(jìn)行磷回收“。以后被多次討論, 但基本內(nèi)容描述如下(圖1):

圖 1: 德國(guó)聯(lián)合政府將實(shí)施的市政污泥處置法律

當(dāng)市政污水處理廠為規(guī)模等級(jí)大于5000 人口當(dāng)量時(shí)，而且市政污泥中磷含量至少在 20 g P/kg DS以上時(shí)，則市政污水處理廠就必須對(duì)市政污泥內(nèi)進(jìn)行磷回收，或拉到廠外由污泥處置公司進(jìn)行磷回收。所采用的磷回收工藝必須將污泥中的磷含量降低至此數(shù)據(jù)之下。如果污泥中磷含量很高或者磷回收效率很低，無(wú)法做到這一點(diǎn)，則市政污泥內(nèi)的磷含量至少降低 50 %。只有這樣處理過(guò)的市政污泥才允許進(jìn)入混合焚燒裝置進(jìn)行污泥熱處置。而對(duì)于磷含量低于 20 gP/kg DS的市政污泥來(lái)說(shuō)，則可以不經(jīng)過(guò)磷回收處理直接進(jìn)入混燒裝置進(jìn)行處置。

如果不能直接對(duì)市政污泥進(jìn)行磷回收，或者將磷含量降低至 20 g P/kg DS以下，或者磷回收效率不能達(dá)到 50 % 以上, 則市政污泥熱處置只能在市政污泥單焚燒裝置內(nèi)進(jìn)行。

污泥被焚燒成灰燼之后必須立即進(jìn)行磷回收, 或者將污泥灰燼直接作為磷肥進(jìn)行物質(zhì)回收利用。此外，還允許將燃燒之后的灰燼單獨(dú)填埋庫(kù)存, 但絕對(duì)不能和其他垃圾物質(zhì)材料相混合，否則無(wú)法確保今后需要重新挖出進(jìn)行磷回收。

如果污泥事先沒(méi)有經(jīng)過(guò)磷回收處理，則市政污泥混燒裝置只能在以下特殊條件下采用進(jìn)行熱處置或能源回收利用時(shí): 燃燒裝置采用煤炭燃燒，燃料中的灰燼含量不能超過(guò) 2.5 %。對(duì)于這種混燒裝置所產(chǎn)生的灰燼，處理方法和上述單污泥焚燒裝置的灰燼處理方法一樣。

自市政污泥規(guī)范生效之后，過(guò)渡時(shí)間為10年，然后污泥磷回收必須義務(wù)執(zhí)行。與此同時(shí)，對(duì)于人口當(dāng)量數(shù)在5000以上的污水處理廠來(lái)說(shuō)，將禁止市政污泥作為肥料撒田農(nóng)用。對(duì)于小型市政污水處理廠(人口當(dāng)量數(shù)在5000以下)產(chǎn)生的污泥來(lái)說(shuō), 可以在不進(jìn)行磷回收境況下，繼續(xù)使用原來(lái)的污泥處置方式，即一般為熱處置和農(nóng)用。

在此法律執(zhí)行的過(guò)渡時(shí)間內(nèi)，以下所說(shuō)的污泥磷含量數(shù)據(jù)和牽涉到的污水處理廠等級(jí)規(guī)模允許進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

3．各種磷回收可能性

磷回收工藝是指從次級(jí)原料中回收磷的技術(shù)。其目的是將回收磷直接作為農(nóng)用肥料, 作為化肥廠或者磷工業(yè)的工業(yè)原料 [Montag et al., 2010]。磷回收工藝必須具有定向去除有害污染物質(zhì)或者有價(jià)值物質(zhì)/有害污染物質(zhì)分離的技術(shù)特點(diǎn)。因此從這一意義上說(shuō)，傳統(tǒng)上市政污泥直接農(nóng)用，好氧堆肥/厭氧發(fā)酵后的污泥農(nóng)用或者市政污泥焚燒后灰燼直接農(nóng)用等都不能看作為磷回收工藝技術(shù)，也不是本文所描述的內(nèi)容。

在市政污水處理廠內(nèi)進(jìn)行污水清理和污泥處理過(guò)程中，可在許多地方整合磷回收裝置或磷回收工藝技術(shù)。理論上分析，擁有以下四種物質(zhì)流可供進(jìn)行磷回收 (圖2):

1. 市政污水廠出水

2. 污泥水

3. 消化污泥 (污泥脫水之前和之后)

4. 市政污泥灰燼.

圖 2: 在市政污水處理廠內(nèi)的各種含磷物質(zhì)流

對(duì)于這些含磷物質(zhì)流量來(lái)看，物質(zhì)類(lèi)型和提磷方式和效率以及磷回收的經(jīng)濟(jì)效益差異很大。在本文中，對(duì)應(yīng)用點(diǎn) „市政污水廠出水“不進(jìn)行討論, 這是因?yàn)槟抢锏目蚣軛l件(出水流量大，磷濃度含量低) 不適合進(jìn)行定向磷回收。

此外還必須注意, 磷回收工藝形式實(shí)際是和市政污水處理廠內(nèi)的除磷工藝，即磷在市政污泥內(nèi)的結(jié)合形式有關(guān)。如果市政污水廠內(nèi)采用了增強(qiáng)型生物除磷工藝，則磷回收工藝將變得簡(jiǎn)單容易和經(jīng)濟(jì)有效(高穎，[2014，2015])。

如果市政污水廠內(nèi)是采用化學(xué)除磷工藝，則沉淀劑的選擇 (鐵鹽- 或鋁鹽) 對(duì)磷回收工藝的選擇也具有很大影響。近十年來(lái)，在德國(guó)已有很多大型工程裝置和中試裝置投入運(yùn)轉(zhuǎn)和試驗(yàn)。各種形式的磷回收處理工藝處于不同的發(fā)展階段和技術(shù)成熟程度。以下表1列出了各種磷回收處理工藝 (Pinnekamp et al. [2013]):

表 1: 各種磷回收工藝的分類(lèi)

介質(zhì)	污水/過(guò)程水	消化污泥		市政污泥/灰燼	灰燼
工藝技術(shù)	結(jié)晶-/沉淀	吸附/沉淀	濕化學(xué)細(xì)胞破碎	冶煉	濕化學(xué)細(xì)胞破碎	熱化學(xué)細(xì)胞破碎
技術(shù)舉例	Ostara PEARL-工藝, P-RoC	AirPrex, FixPhos,	Stuttgart 工藝, Gifhorn 工藝	Mephrec, ATZ Eisenbadreaktor	LEACH-Phos, PASCH, SESAL-Phos	AshDec, RecoPhos, ThermPhos

4. 磷回收和市政污泥處置的發(fā)展前景

考慮到前面所述的法律框架條件和磷回收技術(shù)工藝，以下將根據(jù)德國(guó)目前的市政污泥的處置狀態(tài)來(lái)說(shuō)明, 今后污泥處置途徑的變化情況，和在各種情況下可回收利用的磷產(chǎn)量。

如果要達(dá)到市政污泥規(guī)范所規(guī)定的處理目標(biāo)，則理論上可以采取以下措施:

1. 事先進(jìn)行磷回收，然后對(duì)市政污泥進(jìn)行混燒處置 (在污水廠內(nèi)進(jìn)行磷回收)

a. 具有增強(qiáng)型生物除磷功能的市政污水處理廠: 從污泥水中進(jìn)行磷回收

b. 具有化學(xué)除磷功能的市政污水處理廠: 從市政污泥中進(jìn)行磷回收

2. 市政污泥單焚燒處置 (在污水廠外進(jìn)行磷回收)

a. 對(duì)灰燼直接進(jìn)行磷回收處理

b. 首先長(zhǎng)期填埋儲(chǔ)存灰燼

4.1 從污泥水中進(jìn)行磷回收

為了能夠快速有效地在市政污水廠進(jìn)行磷回收，德國(guó)學(xué)術(shù)界曾多次討論，是否將所有污水處理工藝都改成增強(qiáng)型生物除磷工藝(Bio-P)，放棄采用鐵鹽或鋁鹽的化學(xué)除磷工藝。其理由是，在厭氧狀態(tài)下，即使在不投加化學(xué)藥劑(化學(xué)水解)情況下，污泥細(xì)胞中儲(chǔ)存多聚磷會(huì)產(chǎn)生返溶現(xiàn)象, 產(chǎn)生大量溶解性正態(tài)磷，因此可以定向沉磷，然后進(jìn)行磷回收。此外，在污泥漿液或污泥脫水液內(nèi)除了正態(tài)磷之外還存在氨氮, 從而可以產(chǎn)生磷酸銨鎂(MAP-)沉淀結(jié)晶物質(zhì)。作為缺少的反應(yīng)組成份，只需要投加鎂離子 (氧化鎂MgO) 或者氯化鎂 MgCl2)以及采用氫氧化鈉 (NaOH) 將溶液內(nèi)的pH-數(shù)值稍微提高一些即可。

一種利用污泥水進(jìn)行這種MAP沉淀的磷回收工藝是加拿大Ostara PEARL-工藝 (圖3)。這一處理工藝已經(jīng)在全球許多大型污水處理廠獲得應(yīng)用。與其他磷回收工藝相比較，從污泥水中進(jìn)行磷回收的處理工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，十分容易在市政污水處理廠內(nèi)整合實(shí)施。

圖 3: PEARL-MAP-結(jié)晶裝置的工藝流程圖[ESEMAG, 2006; 有更改]

每年在德國(guó)市政污水處理廠進(jìn)水中的磷質(zhì)流量是大約 72.000 噸 P，假如以磷去除效率 91 % [DWA 2012]計(jì)算，則每年在市政污水處理廠內(nèi)存在大約 65.500 噸 P/a 可供回收利用。

在這里可采用2003年德國(guó)污水協(xié)會(huì) DWA 的污泥產(chǎn)量數(shù)據(jù)，來(lái)自生物除磷(Bio-P)市政污水廠 (大約占德國(guó)人口當(dāng)量數(shù)值的6 %; [DWA 2005]) 總污泥磷產(chǎn)量大約為 4.300 噸 P/a 可供磷回收工藝使用。

因?yàn)椴捎?/span>MAP工藝只能從污泥水中返溶產(chǎn)生的溶解性正態(tài)磷進(jìn)行反應(yīng), 如果考慮到所采用工藝的處理效率或磷回收效率 (當(dāng)市政污泥進(jìn)行定向返溶處理時(shí)，相對(duì)于市政污水處理廠的進(jìn)水而言只有30 %被回收), 這些裝置的潛在磷回收產(chǎn)量是大約 1.300 噸P/a (表 2)。

如果將污水廠處理工藝轉(zhuǎn)換成生物除磷工藝，則根據(jù)德國(guó)污水協(xié)會(huì)的調(diào)查，最多可擴(kuò)展至37 % 全國(guó)人口當(dāng)量的污水可通過(guò)增強(qiáng)型生物方式來(lái)除磷。此時(shí)潛在的污泥磷產(chǎn)量是大約 26.600噸 P/a�？紤]到磷回收效率，每年磷回收產(chǎn)量大約是 8.000 Mg P (表 2), 約占目前德國(guó)整個(gè)礦化磷肥使用量的 6,5 %。

表 2: 德國(guó)生物除磷市政污水廠內(nèi)的年磷回收產(chǎn)量

	進(jìn)水磷含量	年磷回收產(chǎn)量 (相對(duì)污水廠磷進(jìn)水濃度回收效率為30%)
德國(guó)所有市政污水廠	72.000 噸 P/a
其中6%是Bio-P市政污水廠 (相對(duì)人口當(dāng)量數(shù)而言)	4.320 噸 P/a	1.296 噸 P/a
今后擴(kuò)展至37%是Bio-P市政污水廠(相對(duì)人口當(dāng)量數(shù)而言)	26.640 噸 P/a	7.992 噸 P/a

但事實(shí)上，將許多市政污水處理廠改造成生物除磷(Bio-P)工藝很不現(xiàn)實(shí)。主要原因是, 許多運(yùn)轉(zhuǎn)單位害怕采用生物除磷(Bio-P)工藝之后會(huì)產(chǎn)生運(yùn)轉(zhuǎn)故障和/或需要擴(kuò)建額外的池容, 而許多市政污水處理廠根本沒(méi)有地方。

但是，從污泥水中進(jìn)行MAP結(jié)晶沉淀法具有明顯優(yōu)點(diǎn), 即運(yùn)轉(zhuǎn)操作十分簡(jiǎn)單，所產(chǎn)生的回收產(chǎn)品MAP 已經(jīng)證明可被植物直接吸收利用。這類(lèi)工藝也是目前使用最為廣泛的磷回收處理工藝。

即使在采用增強(qiáng)型生物除磷工藝的市政污水處理廠內(nèi)，如果只是在污泥水內(nèi)進(jìn)行磷回收，則根據(jù)目前市政污泥規(guī)范 (參見(jiàn)章節(jié)2)，還不能滿(mǎn)足污泥混燒所要求的前提條件。采用這一工藝還無(wú)法達(dá)到 50 %的磷回收效率(相對(duì)進(jìn)水磷濃度而言), 在一般情況下，污泥中的磷含量也不可能下降至 20 g/kg DS以下。這也就是說(shuō), 如果需要污泥混燒處置，則采用這一液體磷回收工藝之后還必須對(duì)市政污泥進(jìn)行磷回收(化學(xué)水解, 章節(jié)4.2) 或者后面只能市政污泥單焚燒處置方法 (章節(jié)4.3)。

4.2 從市政污泥中進(jìn)行磷回收

在消化污泥內(nèi)，磷是以生物和/或化學(xué)結(jié)合形式存在。也就是說(shuō)，在進(jìn)行磷回收之前必須事先定向從污泥混合物內(nèi)將磷元素抽提取出。根據(jù)磷結(jié)合形式，此時(shí)采用的方法也是不一樣的。此外，要求分離獲得的磷回收產(chǎn)品不能含有有害物質(zhì)，并最好能被植物直接有效利用。

根據(jù)目前的知識(shí)，相對(duì)于市政污水處理廠進(jìn)水來(lái)說(shuō)，采用化學(xué)水解方法時(shí)所能獲得的磷回收效率大約為 43 %。對(duì)于市政污泥本身來(lái)說(shuō)，其中磷含量可以下降大約 50 %。經(jīng)過(guò)優(yōu)化處理，估計(jì)還有可能獲得更高的磷回收效率。

通過(guò)采用Stuttgart 和 Budenheim-磷回收工藝，可以達(dá)到目前德國(guó)市政污泥規(guī)范 (AbfKlärV，2014) 所確定的處理要求。這種污泥磷回收工藝即可應(yīng)用在配置生物處理也可用于配置化學(xué)除磷的市政污水處理廠內(nèi)。目前對(duì)純鋁鹽沉淀污泥，還沒(méi)有進(jìn)行試驗(yàn)研究，但在生物除磷污泥和鐵鹽除磷污泥上已經(jīng)進(jìn)行了廣泛研究，詳細(xì)的工藝描述可以閱讀Steinmetz et al.的報(bào)道[2013]。

圖4 顯示了在德國(guó)Offenburg 市政污水處理廠內(nèi)的Stuttgart中試裝置 [Steinmetz et al., 2014]，是由二個(gè)批式罐體和一個(gè)沉淀池, 一臺(tái)板框脫水機(jī)以及各種藥液(氫氧化鈉, 檸檬酸, 硫酸, 氧化鎂，絮凝劑)的儲(chǔ)存箱和投藥裝置共同組成。整個(gè)裝置是批式運(yùn)轉(zhuǎn), 回收產(chǎn)品主要是磷酸胺鎂。

圖 4: 德國(guó)Stuttgart 工藝流程圖 [nach Meyer, 2013]

Budenheim 碳酸磷回收工藝是由德國(guó)Budenheim KG 化工公司開(kāi)發(fā)，目前多臺(tái)中試裝置都處于試運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。處理目的是對(duì)市政污泥中所含的磷酸鹽進(jìn)行萃取抽提，然后定向以磷酸鈣形式被沉淀回收。在圖 5 內(nèi)顯示了此處理工藝的流程圖, 通過(guò)二氧化碳對(duì)市政污泥進(jìn)行磷水解處理[Schnee et al., 2013]。

圖 5: 德國(guó)Budenheim 碳酸工藝流程圖

以下計(jì)算是針對(duì)德國(guó)10.000人口當(dāng)量以上的市政污水處理廠而言。在德國(guó)，大約 91 % 的市政污泥是在這些大型市政污水處理廠內(nèi)被處理。大約52 %的市政污水處理是在100.000人口當(dāng)量以上的大型市政污水處理廠內(nèi)進(jìn)行，但從數(shù)量上看，只占污水處理廠總數(shù)的 2.7 %[Destatis, 2013]。這里假定，不管市政污水處理廠的規(guī)模大小如何，每人口當(dāng)量所產(chǎn)生的污泥量始終是恒定的。也就是說(shuō)，在91 % 的市政污泥或者說(shuō)每年大約 168 萬(wàn)噸DS/a 在德國(guó)10.000人口當(dāng)量以上的市政污水處理廠內(nèi)產(chǎn)生。

相對(duì)于人口數(shù)值來(lái)說(shuō)，在德國(guó)市政污水處理廠內(nèi), 大約67 % 的污水是采用鐵鹽進(jìn)行化學(xué)除磷, 18 % 的污水是采用鐵鹽/鋁鹽混合藥劑, 13.5 % 是采用純鋁鹽藥劑，其他是采用石灰進(jìn)行沉淀處理 [DWA 2005]。

在表 3 內(nèi)總結(jié)列出了對(duì)于德國(guó)所有10.000人口當(dāng)量以上的市政污水處理廠來(lái)說(shuō)，采用了Stuttgart 或Budenheim-磷回收工藝之后，每年可能產(chǎn)生的市政污泥產(chǎn)量和磷回收量。

表 3: 市政污水處理廠內(nèi)采用不同磷回收工藝和除磷工藝時(shí)的污泥產(chǎn)量和磷產(chǎn)量

磷回收工藝	鐵鹽沉淀 [DS t/a]	Al-/Fe-沉淀 [DS t/a]	生物除磷 [DS t/a]	市政污泥產(chǎn)量 [DS t/a]	磷產(chǎn)量* [DS t/a]
Budenheim	1.062.300	-	101.100	1.163.400	17.450
Stuttgart	1.062.300	288.100	101.100	1.451.500	21.772

* 假定污泥中P-含量: 30 g P/kg DS,磷回收效率: ~ 50 %

總體來(lái)說(shuō)，采用 Budenheim- 或者 Stuttgart 磷回收工藝可每年對(duì)大約 1.16 Mio. 噸DS/a 或者 1.45Mio. 噸 DS/a 市政污泥進(jìn)行磷回收。相應(yīng)可被回收的總磷量是大約17.450 或者 21.770 噸 P/a (表 3)。在進(jìn)行磷回收處理之后，這些市政污泥可后續(xù)進(jìn)行混燒處置。但這一前景不太現(xiàn)實(shí), 因?yàn)樵诘聡?guó)大約 2.000 多個(gè)市政污水處理廠的規(guī)模在1萬(wàn)人口當(dāng)量以上，全部配置磷回收裝置似乎不太可能。

我們也可以倒過(guò)來(lái)計(jì)算, 在目前德國(guó)污泥混燒處置能力情況下，有多少市政污水處理廠可以進(jìn)行磷回收處理，然后將污泥進(jìn)行混燒處置。以2002年全年通過(guò)污泥混燒的市政污泥處置量為565.000 噸DS作為基礎(chǔ)計(jì)算，則在德國(guó)大型市政污水處理廠(> 100.000人口當(dāng)量) 內(nèi)大約59 % 的市政污水都必須進(jìn)行污泥磷回收處理, 這樣才能將污泥內(nèi)的磷含量降低至 20 g P/kg DS以下。換一句或說(shuō)，德國(guó)目前大型市政污水處理廠的處理能力是6200 萬(wàn)人口當(dāng)量，其中大約 3600萬(wàn)人口當(dāng)量的污水必須進(jìn)行磷回收處理。

目前每年大約 17.000 噸 P/a (P-含量 30 g P/kg DS)被流失。通過(guò)在上述范圍內(nèi)進(jìn)行磷回收處理，同時(shí)考慮到回收效率是 50 % (相對(duì)與市政污泥內(nèi)所含的磷而言) – 每年可以大概回收磷 8.500 噸 P/a。因?yàn)樯婕暗氖姓�污水處理廠數(shù)目太多，同時(shí)考慮到目前的這些污泥磷回收技術(shù)的開(kāi)發(fā)情況，估計(jì)近期內(nèi)實(shí)現(xiàn)這種磷回收的情況可能性也不太可能。

4.3 從市政污泥灰燼中進(jìn)行磷回收

通過(guò)焚燒處置，市政污泥內(nèi)所含的細(xì)菌, 臭味物質(zhì)和有害有機(jī)物質(zhì)幾乎全被摧毀，在一般情況下，在市政污泥灰燼內(nèi)幾乎無(wú)法測(cè)出這些物質(zhì)的含量。磷則以化學(xué)結(jié)合形式存留在灰燼之內(nèi)。因?yàn)橐呀?jīng)完全脫水，有機(jī)物質(zhì)幾乎全部消除，這些焚燒灰燼的運(yùn)輸和儲(chǔ)存十分容易。德國(guó)2012年的市政污泥灰燼儲(chǔ)存量是大約 200.000 噸，其中含磷大約 16.300 噸 P/a。焚燒市政污泥總量是大約 552.000 噸DS 市政污泥(其中包括來(lái)自國(guó)外的市政污泥和工業(yè)污泥)。

相對(duì)于市政污泥灰燼中的磷含量來(lái)說(shuō)，灰燼磷回收的效率是在 70 至 100 % 之間。假定平均磷回收效率是 80 %，則從目前的市政污泥灰燼內(nèi)就可以回收磷大約13.000 噸 P/a。如果在短期內(nèi)市政污泥單焚燒量翻倍時(shí)，則從市政污泥灰燼內(nèi)進(jìn)行磷回收的總量就可以相應(yīng)上升至 26.000噸 P/a (方案 1)。從長(zhǎng)期來(lái)看，大量市政污泥(85 %) 可通過(guò)單污泥焚燒爐來(lái)處置 (方案 2)。此時(shí)假定磷回收效率為 80 % 時(shí)，每年可以回收磷大約 45.000 噸 P; 這一磷回收總量相當(dāng)于目前采用的礦化磷肥三分之一 (表 4)。

表 4: 市政污泥灰燼內(nèi)的潛在磷回收量

市政污泥灰燼內(nèi)潛在的磷回收量	潛在磷回收量 [Mg P/a]	回收產(chǎn)品中的P (80 %回收率) [Mg P/a]
現(xiàn)狀 (2012)	16.300	13.000
單污泥焚燒量翻倍 (方案 1)	32.500	26.000
85 % 的市政污泥內(nèi)單焚燒處置 (方案 2)	56.200	45.000

近些年來(lái)，采用熱化學(xué)方法對(duì)市政務(wù)你灰燼進(jìn)行處理并制作成磷肥獲得了不斷發(fā)展，例如 Outotec- 灰燼磷回收工藝 (同義詞有 ASHDEC-, SUSAN-, BAM-處理工藝)。在奧地利Leoben 市，就有一套日處理量為 7 噸/日的中試裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)。

市政污泥中往往因?yàn)橹亟饘俸�量太高而不能直接作為農(nóng)肥而使用。采用熱化學(xué)方法對(duì)市政務(wù)你灰燼處理時(shí)，必須通過(guò)蒸發(fā)將灰燼中的重金屬分離去除。此外，還必須將處理之后的磷酸鹽轉(zhuǎn)化成可被植物吸收利用形式。在圖 6 內(nèi)，顯示了這一工藝的基本工作原理 [Kley et al., 2005]。

圖 6: AshDec/Outotec-磷回收工藝的流程圖

首先將氯化鈣(CaCl2) 和/或氯化鎂(MgCl2) 投加至含磷市政污泥灰燼之內(nèi); 最后投加碳酸氫鈉 (NaHCO3) [Hermann, 2013]。這些添加劑先被溶解在蒸餾水內(nèi)，然后和灰燼相混合處理, 初始漿液含水率在30 % 左右。然后這一混合物進(jìn)行20分鐘的熱處理。在一個(gè)封閉系統(tǒng)例如轉(zhuǎn)爐內(nèi)，當(dāng)溫度為大約 1.000°C 時(shí)，重金屬轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的氯化物被蒸發(fā)出去。這些含有重金屬氯化物的氣體被排出裝置，進(jìn)入后續(xù)安裝的一臺(tái)化學(xué)水洗塔，被分離取出的有害物質(zhì)被繼續(xù)進(jìn)行處理處置[Kley et al.,2005; Adam et al., 2007]。

5. 總結(jié)和展望

即使目前還有許多問(wèn)題未被澄清，但現(xiàn)在市政污泥規(guī)范中所提出的各種磷回收目標(biāo)和要求實(shí)際都是目前的政治要求和多年來(lái)科研發(fā)展的結(jié)果。

在章節(jié) 2 內(nèi)所介紹的法律要求如何在市政污水處理廠或在市政污泥管理過(guò)程中轉(zhuǎn)化成實(shí)際工作，本文做了詳細(xì)介紹。在以下表 5 中對(duì)各種磷回收工藝進(jìn)行評(píng)估:

表 5: 根據(jù)規(guī)范中對(duì)磷回收的要求對(duì)所選磷回收工藝進(jìn)行的評(píng)估

處理工藝	相對(duì)于污水廠進(jìn)水來(lái)說(shuō)，最大磷回收效率 [%]	達(dá)到目前規(guī)范要求: P < 20 g P/kg DS 或從市政污泥或灰燼中降低 50 % P
1. 污泥水磷回收工藝
P-RoC	30	否
NuReSys	26	否
DHV-Crystalactor	28	否
Ostara Pearl	28	否
2. 市政污泥磷回收工藝
AirPrex	31	否
Fix-Phos	33	否
Stuttgart	43	可能
Budenheim	43	可能
3. 市政污泥灰燼磷回收工藝
所有工藝		是

1. 污泥水磷回收工藝

對(duì)于表中顯示的各種污泥水磷回收工藝來(lái)說(shuō)，都不能直接滿(mǎn)足目前規(guī)范中所提出的法律要求。在磷回收處理之后，在一般情況下這些市政污泥內(nèi)的剩余磷含量高于20 g P/kg DS，所以不能進(jìn)入污泥混燒裝置。但另一方面，在這一應(yīng)用點(diǎn)上十分容易在市政污水處理廠內(nèi)整合建造磷回收裝置，是目前市場(chǎng)上應(yīng)用最為廣泛的磷回收工藝，所產(chǎn)生的回收產(chǎn)品，即鳥(niǎo)糞石 MAP 品質(zhì)優(yōu)良，可直接作為農(nóng)肥被回收利用。因此要求在這一區(qū)域內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)法律內(nèi)容的調(diào)整，呼聲變得愈來(lái)愈大。

2. 市政污泥磷回收工藝

對(duì)于市政污泥磷回收工藝來(lái)說(shuō)，根據(jù)目前的中試結(jié)果顯示，至少有二種處理工藝具有較高的磷回收效率，污泥處理之后平均磷含量可以降低至20 g P/kg DS 以下，達(dá)到可后續(xù)進(jìn)行污泥混燒的處理要求。

3. 市政污泥灰燼磷回收工藝

對(duì)于市政污泥灰燼磷回收工藝來(lái)說(shuō)，單市政污泥焚燒之后，所有灰燼磷回收工藝都符合新的市政污泥規(guī)范要求。在污泥焚燒之后，運(yùn)轉(zhuǎn)單位可以直接在灰燼內(nèi)抽提磷肥或者進(jìn)行暫時(shí)填埋儲(chǔ)存, 等待以后具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值時(shí)再進(jìn)行提磷處理。

根據(jù)目前已經(jīng)公布的磷回收條列來(lái)看，今后德國(guó)單污泥焚燒能力將會(huì)大幅度上升, 因?yàn)閷?duì)于許多市政污水處理廠來(lái)說(shuō)，這一污泥處理處置方法是目前市場(chǎng)上最為可靠的污泥處置途徑。

 

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