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【中國環(huán)保在線 污水處理】在污水處理和污泥處理過程中，提取磷并且進行綜合利用有利于污水資源化，并且?guī)涌沙掷m(xù)發(fā)展模式。目前磷回收工藝多種多樣，如何更有效地利用污水或者污泥中的磷資源，加拿大Ostara公司的磷回收技術在多個國家和地區(qū)得到了廣泛應用。
磷回收破局水體富營養(yǎng)化 推進污水處理資源化發(fā)展
磷是地球上一種的有限自然資源，同時，普遍存在著陸地磷礦資源日益匱乏與水環(huán)境中磷含量過高而導致水體富營養(yǎng)化這一矛盾。資源與環(huán)境的矛盾正推動著回收磷的理念快速傳播，并同時推進了一系列研發(fā)技術的實際應用。
除此之外，從污水或污泥中提取磷并且對其進行合理農業(yè)利用的綜合技術方向愈來愈受到重視。本文將從磷回收的技術角度切入，并以加拿大Ostara公司的磷回收技術為案例，解析磷回收技術如何與農業(yè)種植完成產業(yè)融合，從而通過污水資源化帶動可持續(xù)發(fā)展模式。
磷回收的現(xiàn)狀
磷回收工藝多種多樣，包括化學沉淀法、強化生物除磷工藝與化學沉淀結合工藝、結晶法、吸附/解吸法等傳統(tǒng)方法，還包括源分離技術、MBR工藝、動物糞尿回收磷技術、生物質磷回收技術、污泥及焚燒灰回收磷以及納米技術等新型技術。
以前磷回收多數(shù)是在污水或污泥脫水上清液內進行，但現(xiàn)在可以直接在消化污泥內進行磷回收。對消化污泥進行磷回收之后，可以有效提高后續(xù)脫水污泥的含固量，從而大幅度降低污泥處置費用。
原則上說，在污水處理廠的各污水處理和污泥處理工段內都可以進行磷回收。包括：
在污泥脫水機房的回流工藝水(污泥脫水后的上清液)內進行磷回收
在污泥消化塔和污泥脫水機房之間的消化污泥內進行磷回收
從單污泥焚燒爐的污泥灰燼內進行磷回收
在上述提及的磷回收情況中，應用為廣泛的是從市政污泥固體物質或污泥灰燼內定向抽提回收營養(yǎng)物質。主要原因是在污水處理或污泥處理過程中所產生的固體物質內含有很高濃度的營養(yǎng)物質。但從固體物質回收磷的處理工藝十分繁瑣昂貴，必須事先采用生物、化學和機械方法，將和污泥或灰燼結合在一起的磷轉化成溶解性的正價態(tài)磷元素之后才能進行磷回收。
與此相反，雖然液相內的磷含量濃度較低，但在液相內進行磷回收的處理工藝則明顯簡單容易。此時采用的磷回收工藝利用了沉淀結晶原理，可以快速簡單地整合安裝在污水處理廠內。這些處理工藝在近些年來已經變得十分成熟，目前已在許多大型污水處理廠內獲得成功應用。
磷回收的主要產品形式為磷酸鐵、磷酸鋁、鳥糞石(簡稱MAP)和羥磷灰石等磷酸鹽沉淀物。在各種磷酸鹽回收產物中鳥糞石倍受青睞，原因在于鳥糞石中P含量折算成P2O5標準量后可達51.8%，而目前世界上高品質的磷礦石含量為46%(P2O5≥30%即被定義為富磷礦)。由此可見，以鳥糞石形式回收磷無異于發(fā)現(xiàn)了富磷礦。更重要的是，鳥糞石可以直接或間接被用作農業(yè)、林業(yè)肥料。
Ostara的磷回收工藝
Ostara公司總部位于加拿大溫哥華，專注于幫助污水廠實現(xiàn)營養(yǎng)物質回收和資源的產品化。主推的磷回收工藝是Pearl反應器。其營養(yǎng)物質管理方案能夠使污水廠在處理污水的過程中有效回收磷、氮等營養(yǎng)物質，并將其加工成為環(huán)保的生態(tài)化肥產品，使有可能破壞生態(tài)環(huán)境平衡的氮磷等營養(yǎng)物質進入健康可持續(xù)的生態(tài)循環(huán)之中。這種方式不但能幫助污水廠達到排放標準，提高出水水質，同時也通過資源回收實現(xiàn)了減少能耗，降低運行和生產成本的目標。Ostara公司的營養(yǎng)物質回收系統(tǒng)目前在北美、歐洲等國家和地區(qū)的污水廠中使用。
Pearl工藝
Pearl工藝是Ostara公司專門針對鳥糞石的綜合性解決方案。該技術主要是基于在液化床反應器中控制化學結晶程度，使鳥糞石轉化成高純度的結晶顆粒。
Pearl工藝主要用于直接對污泥水進行磷回收。在一個流化床反應器內，通過投加氯化鎂和氫氧化鈉(反應器內pH值被調節(jié)設置在7.2和8.0之間)，可在反應器內沉淀形成MAP。被處理的污泥水從下向上穿流反應罐。作為補充，一部分污泥水進行內部環(huán)流，產生流化效應。也因為這一原因，這一處理工藝所需要的反應器體積和相應投資費用就變得很大。
MAP的長晶，或者說MAP圓形大顆粒的形成是在反應器內鳥糞石結晶種基礎上形成。在流化床內，晶種始終不斷地與新沉淀的MAP相接觸，并逐漸變大。直到晶體直徑長大至6 mm時，因為顆粒本身重量原因下沉至反應器底部，此時MAP以產品形式排出裝置。這些MAP產品后續(xù)還必須進行干燥處理。
Pearl工藝可以使污水廠取得高達85%的磷去除率，還能去除污泥脫水消化液中40%的氨氮負荷。同時，污水廠還實現(xiàn)了營養(yǎng)物質回收和資源產品化，其出產的化肥以CrystalGreen®品牌進入市場。
CrystalGreen®磷肥
Crystal Green®磷肥完全由Pearl工藝產生，不含有機微量污染物質和治病微生物，重金屬含量甚至低于傳統(tǒng)的磷肥標準。Crystal Green®磷肥的市場銷售目前是由Ostara公司自己進行。
傳統(tǒng)的化肥只有在經過灌溉或有水的情況下才會釋放營養(yǎng)成分，Crystal Green®磷肥卻可以直接根據(jù)植物根部的需求在整個生長季節(jié)穩(wěn)定持續(xù)地釋放磷、氮、鎂等營養(yǎng)物質，同時防止因雨水沖刷等因素造成的營養(yǎng)物質流失，提高了有效地促進農作物生長和成熟。
根據(jù)Pearl工藝對結晶過程的控制，Crystal Green®磷肥可以形成四種不同的顆粒尺寸，分別用于草皮種植、觀賞植物培育、園藝、和農業(yè)應用。Crystal Green®磷肥適應現(xiàn)有的農業(yè)基礎設施，允許直接替代傳統(tǒng)的磷酸鹽肥料。
