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图 4: 德国Stuttgart 工艺流程图 [nach Meyer, 2013]
Budenheim 碳酸磷回收工艺是由德国Budenheim KG 化工公司开发,目前多台中试装置都处于试运转状态。处理目的是对市政污泥中所含的磷酸盐进行萃取抽提,然后定向以磷酸钙形式被沉淀回收。在图 5 内显示了此处理工艺的流程图, 通过二氧化碳对市政污泥进行磷水解处理[Schnee et al., 2013]。
图 5: 德国Budenheim 碳酸工艺流程图
以下计算是针对德国10.000人口当量以上的市政污水处理厂而言。在德国,大约 91 % 的市政污泥是在这些大型市政污水处理厂内被处理。大约52 %的市政污水处理是在100.000人口当量以上的大型市政污水处理厂内进行,但从数量上看,只占污水处理厂总数的 2.7 %[Destatis, 2013]。这里假定,不管市政污水处理厂的规模大小如何,每人口当量所产生的污泥量始终是恒定的。也就是说,在91 % 的市政污泥或者说每年大约 168 万吨DS/a 在德国10.000人口当量以上的市政污水处理厂内产生。
相对于人口数值来说,在德国市政污水处理厂内, 大约67 % 的污水是采用铁盐进行化学除磷, 18 % 的污水是采用铁盐/铝盐混合药剂, 13.5 % 是采用纯铝盐药剂,其他是采用石灰进行沉淀处理 [DWA 2005]。
在表 3 内总结列出了对于德国所有10.000人口当量以上的市政污水处理厂来说,采用了Stuttgart 或Budenheim-磷回收工艺之后,每年可能产生的市政污泥产量和磷回收量。
表 3: 市政污水处理厂内采用不同磷回收工艺和除磷工艺时的污泥产量和磷产量
* 假定污泥中P-含量: 30 g P/kg DS,磷回收效率: ~ 50 %
总体来说,采用 Budenheim- 或者 Stuttgart 磷回收工艺可每年对大约 1.16 Mio. 吨DS/a 或者 1.45Mio. 吨 DS/a 市政污泥进行磷回收。相应可被回收的总磷量是大约17.450 或者 21.770 吨 P/a (表 3)。在进行磷回收处理之后,这些市政污泥可后续进行混烧处置。但这一前景不太现实, 因为在德国大约 2.000 多个市政污水处理厂的规模在1万人口当量以上,全部配置磷回收装置似乎不太可能。
我们也可以倒过来计算, 在目前德国污泥混烧处置能力情况下,有多少市政污水处理厂可以进行磷回收处理,然后将污泥进行混烧处置。以2002年全年通过污泥混烧的市政污泥处置量为565.000 吨DS作为基础计算,则在德国大型市政污水处理厂(> 100.000人口当量) 内大约59 % 的市政污水都必须进行污泥磷回收处理, 这样才能将污泥内的磷含量降低至 20 g P/kg DS以下。换一句或说,德国目前大型市政污水处理厂的处理能力是6200 万人口当量,其中大约 3600万人口当量的污水必须进行磷回收处理。
目前每年大约 17.000 吨 P/a (P-含量 30 g P/kg DS)被流失。通过在上述范围内进行磷回收处理,同时考虑到回收效率是 50 % (相对与市政污泥内所含的磷而言) – 每年可以大概回收磷 8.500 吨 P/a。因为涉及的市政污水处理厂数目太多,同时考虑到目前的这些污泥磷回收技术的开发情况,估计近期内实现这种磷回收的情况可能性也不太可能。
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