引言目前磷肥的生产依赖于磷矿，全球90%以上的磷肥来自于磷矿。根据世界各国不同权威机构测算，全球磷资源只能利用60~13年。近年来国际磷矿价格飞涨，而农作物年需求量通常为3kg/hm2。早在21年前欧洲环境署就提出了实现磷的循环利用的发展计划，并将其作为实现循环经济的重要组成部分。将污水污泥、屠宰场污染物及各类有机废弃物进行热处理，从灰烬中回收磷肥。经过一系列的实验和数据收集分析，由环境署资助的一种优化的热化学处理工艺取得了明显的优势。这种工艺之所以受到广泛青睐一是成本相对较低；二是该工艺可以更好地控制最终产品的质量； 三是可以保证产出的磷肥满足各项卫生指标。这种处理工艺使污水处理厂实现污泥处置，获得磷肥资源。热化学反应过程通常用于高温材料和硬质材料的制造，通过反应过程提取所需的物质。虽然该实验的原料选择有限(污泥、动物骨头、羽毛、有机废弃物)，但通过控制热化学反应过程，可以将焚烧后产生的无机物质转化为所需的形态和结构。传统热处理污泥灰分存在的问题一直以来很多人反对将磷回收用于农业生产。有研究者认为，从污水污泥中回收的磷不仅含有重金属，还携带持久性有机化合物、顽固病毒和洗涤剂物质，这些物质会通过磷肥的反复使用形成富集，污染土壤，改变其结构。
污泥的成分主要是净化污水的微生物尸体，其成分与屠宰场污染物十分相似。屠宰场污染物焚烧产生的灰烬虽然富含磷，但植物很难吸收。另外，传统的热处理工艺消耗大量能源，虽然通过合作（燃煤电厂、水泥厂、流化床燃烧装置和生活垃圾或危废焚烧炉）降低运行成本，但污泥的运输同样存在污染风险。更为严重的是焚烧过程中随废气排放的环境污染物，第一是粉尘和重金属，粉尘中含有重金属及其氧化物；第二是酸性气体，主要有氢卤化物、硫氧化物和氮氧化物；第三是不完全燃烧产物，主要有CO、炭黑和多环芳烃等。 还有二恶英，它是三环氯代芳香族化合物，物理化学性质和生物作用与二恶英相似。 其他磷回收技术对比分析 不同工艺生产的磷肥在实际应用中已有多种方法，这些工艺包括沉降法、结晶法、土地利用法、离子交换法等。 污泥中磷回收技术对比分析 （辽宁省城市污水处理管理中心，辽宁沈阳 1133） 摘要：污泥中磷回收技术对比分析。介绍了利用热化学除磷的方法处理污水污泥，并阐述了该方法的原理、优缺点以及常用的处理工艺，讨论了磷回收的原理及过程。 关键词：污泥；回转窑；磷回收：zed.,..:;; 中图分类号：X73 文献标识码：A 文章号：1674-02(2011) 3-13 收稿日期：2011-2-2; 修订日期：21131。
作者简介：牟宁，男，1974年出生，工程师，主要从事污水处理管理工作。61交换法、吸附法、生物除磷、电渗析法等，实际生产中采用的主要工艺有以下几种：一是沉淀回收。在一些设有生物除磷、脱氮的污水处理厂，浓缩池、消化池等厌氧构筑物可产生富磷的上清液，每升上清液含磷十几至几十毫克，甚至百毫克以上。可投加铝盐、铁盐、镁盐和石灰，使鸟粪石、磷酸钙、磷酸铝、磷酸铁等磷酸盐物质沉淀分离。一切形式的磷酸盐沉淀都需要碱性条件，一般在pH为8.5～9.0时即可得到良好的沉淀效果。为提高沉淀效果，可投加阴离子混凝剂促进沉淀。 二是结晶法回收磷，就是利用砂子、无烟煤、多孔陶粒等载体在反应器内处于流化状态，调节pH为碱性，将磷酸根离子以含水量不同的水合复合物形式分解，如羟基磷酸钙、二水磷酸二钙、磷酸三钙等。三是通过污水灌溉或将剩余污泥回用于农田或城市绿化，实现污水、污泥资源化利用的生态处理方法。污水或污泥中的磷，一部分被植物吸收，大部分转移到土壤中，一部分随地表径流流入水体。这种最原始、最古老的污水、污泥利用方式，成本低廉，可在不含重金属等有毒有害成分的纯生活污水处理厂或城市污水处理厂的污水、污泥处理中推广应用。
四是离子交换法，即通过选用新型树脂，添加Cu提高树脂对磷酸根离子的亲和力，从富磷精矿中除去磷酸根，通过再生工艺回收磷，回收效率高。五是吸附法，利用某些多孔或比表面积大的固体物质对水中磷酸根离子的吸附亲和力，实现废水的除磷和磷回收过程。以上工艺处理过程均无法实现污泥的无害化和减量化，虽然通过沉淀、结晶、吸附等过程可得到无害化、卫生化的磷肥，且该工艺流程具有极强的处理能力，但只有在密闭空间内有足够的时间反应才能保证其工艺水平，一般工艺所需的土地也难以保证。新型热化学处理工艺通过热化学处理工艺的优化，可很大程度上保证有机污染物和病原体的消除。 部分有害无机物质也可经沼气管道回收，可燃物质作为沼气为热反应提供燃料，有害物质水解除尘。反应生成的灰烬中磷含量通常可达5%~204.1污泥灰磷污泥在炉内焚烧后堆积并产生大量含磷酸盐的灰烬，包括内分泌干扰物在内的有机污染物在焚烧过程中基本被破坏。污泥灰的主要化学成分是二氧化硅、氧化钙、氧化铝、氧化铁和五氧化二磷。根据使用絮凝剂种类的不同，污泥灰中可能富含铁、铝和钙，其含量可根据所用絮凝剂成分粗略推断出来。
其它重金属如铅、镉、铬、铜、镍、锌、汞等，这些元素含量若超过规定限量，污泥灰分不能作为农用肥料。我国于1984年发布了《农用污泥中污染物控制标准》（-84），并于1985年实施。该标准对应用于农田的污泥中重金属及其化合物含量进行了严格的限制（见表1）。目前，我国污泥大部分采用填埋处理，存在巨大的环境安全隐患，若能通过安全的工艺技术将其回收利用，不仅可以减少环境污染，而且可以解决我国磷酸盐资源短缺的问题。 试验证明，将富磷污泥灰分在适当条件下与氯化物混合后再加热，经热处理后，在高于本项目最高允许含量的温度下，重金属会转化为相应的氯化物 在酸性土壤上（pH<6.5） 在中性和碱性土壤上（pH6.5） 镉及其化合物（Cd20 汞及其化合物（Hg15 铅及其化合物（Pb000 铬及其化合物（Cr000 砷及其化合物（硼及其化合物（水溶性矿物油 锌及其化合物（Zn000 镍及其化合物（铬的控制标准用于一般含六价铬很少的具有农用价值的各种污泥，不用于含有大量六价铬的工业废渣或某些化工厂的沉积物。暂时作为参考标准。mg/kg 62 环境保护与循环经济 包括反应过程中的三氯化铁不会影响磷肥的质量。
此外，硅、铝、镁、钙、锰化合物对耕地无害，这些物质在此工艺中不被处理。有机污染物，如一些病毒，在焚烧工艺控制不好的情况下很难被破坏，但在此工艺中可以去除。经过反复实验，该工艺后得到的磷肥重金属含量符合欧盟标准，无有机污染物残留。反应产生的重金属氯化物如果不进一步处理，必须作为危险废物处理。污泥灰分和氯化物的热化学反应必须在密闭系统中进行，如回转窑。排出重金属氯化物的通风管道应除尘。氯化钾和氯化镁由于沸点超过400℃，无法蒸发，含量不高，可以作为肥料使用。在最终的磷肥中，钾和镁以氯化物的形式存在，可以被土壤中的植物吸收。 4.2屠宰行业污染物屠宰行业污染物与污水污泥不同，动物骨骼、羽毛、内脏等含磷量高，病毒含量少，不含重金属，处理工艺相对简单。欧洲环境署公布的欧洲屠宰行业污染物组成报告如表2所示。在燃烧剩下的灰烬中，磷以羟基磷灰石的形式存在，羟基磷灰石微溶于水，不适合直接用作肥料，必须先转化为可溶性化合物。实验中采用碱或碱土金属进行烧结消化，反应过程为：2Ca［（OH）/（PO ...
选择合适的碱土在烧结过程中能生成不同的可溶性磷酸盐，这是磷肥得到广泛应用的前提(图2)。其选择的工艺流程经过欧洲环境署组织的一系列、历时多年的实验，不仅成功解决了污水污泥和屠宰场污染物的最终处理处置问题，而且简单可靠、安全，处理成本相对较低，应该说是比较适合在我国推广使用。结语自然界中磷的单向循环，造成了磷资源的日益减少，污水中含有大量的磷，容易排入水体，易造成水体的富营养化。在污水处理中，越来越重视磷的去除，而很少考虑磷的回收利用。目前，我国城镇污水年排放量为460mg/L。 以平均值4.5mg/L计算，仅城镇地区污水年含磷量就达20.7。而我国2/3的人口在农村，若加上农村污水排放量，估算污水中年磷排放量为62.1万吨。因此，实现污水中磷的回收利用，减少磷资源的浪费十分必要。参考文献[1]，.矿物原料与能源支出的经济性分析——酸的研究[M].汉诺威：地质出版社，1999。[2].生产与质量——有机废弃物及当前的管理[R].2004.水的深度处理及回用技术[M].北京：化学工业出版社，2004：178-182。废水吸附除磷技术研究现状[J]. 现代农业科技，2007 (4) ：44-45 [5]德国联邦政府污泥条例[S].1992. [6] Fink，A.肥料与有机肥[M].VCH-，1992. 污泥灰的热化学反应过程 回转窑 碱土/氯化物 污泥灰 重金属氯化物 磷肥 氧化物组成 重量百分比 欧洲屠宰业污染物组成分析 SiO Na 其他 1.42 0.19 0.45 43.90 3.01 8.52 1.35 2.08 37.70 2.80 动物骨灰化学热处理原理 回转窑 碱土/硫化物 动物骨灰 磷肥 63