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1.导言
在德国,目前大约 55 % 的市政污泥是通过热处置途径来消纳解决。但自2015年开始,肥料规范内提出了更为严格的有害物含量上限要求,进一步限制了市政污泥的农用途径。此外,德国环保部 (BMUB) 也早已发出通知,现有的市政污泥规范必须进行订正修改,根据目前联合政府的合同规定,在过渡期(至2025年)过后将全面禁止市政污泥直接作为肥料农用。
也正因为这一发展趋势,今后农用所需要磷肥用量将逐步上升。同样根据目前联合政府的合作合同,已经在政治层面上开始讨论,在一定条件下必须对市政污泥进行磷回收,并且禁止对市政污泥进行混烧处理。德国环保部 (BMUB) 甚至已经开始撰写相应的规范。
本文就此情况,介绍以下污泥磷回收和市政污泥处置之间的相互关系。
2.法律基础
德国在2014年四月就开始修订市政污泥规范。在相应的市政污泥规范内,其中新增加了一个章节 „要求从市政污泥进行磷回收“。以后被多次讨论, 但基本内容描述如下(图1):
图 1: 德国联合政府将实施的市政污泥处置法律
当市政污水处理厂为规模等级大于5000 人口当量时,而且市政污泥中磷含量至少在 20 g P/kg DS以上时,则市政污水处理厂就必须对市政污泥内进行磷回收,或拉到厂外由污泥处置公司进行磷回收。所采用的磷回收工艺必须将污泥中的磷含量降低至此数据之下。如果污泥中磷含量很高或者磷回收效率很低,无法做到这一点,则市政污泥内的磷含量至少降低 50 %。只有这样处理过的市政污泥才允许进入混合焚烧装置进行污泥热处置。而对于磷含量低于 20 gP/kg DS的市政污泥来说,则可以不经过磷回收处理直接进入混烧装置进行处置。
如果不能直接对市政污泥进行磷回收,或者将磷含量降低至 20 g P/kg DS以下,或者磷回收效率不能达到 50 % 以上, 则市政污泥热处置只能在市政污泥单焚烧装置内进行。
污泥被焚烧成灰烬之后必须立即进行磷回收, 或者将污泥灰烬直接作为磷肥进行物质回收利用。此外,还允许将燃烧之后的灰烬单独填埋库存, 但绝对不能和其他垃圾物质材料相混合,否则无法确保今后需要重新挖出进行磷回收。
如果污泥事先没有经过磷回收处理,则市政污泥混烧装置只能在以下特殊条件下采用进行热处置或能源回收利用时: 燃烧装置采用煤炭燃烧,燃料中的灰烬含量不能超过 2.5 %。对于这种混烧装置所产生的灰烬,处理方法和上述单污泥焚烧装置的灰烬处理方法一样。
自市政污泥规范生效之后,过渡时间为10年,然后污泥磷回收必须义务执行。与此同时,对于人口当量数在5000以上的污水处理厂来说,将禁止市政污泥作为肥料撒田农用。对于小型市政污水处理厂(人口当量数在5000以下)产生的污泥来说, 可以在不进行磷回收境况下,继续使用原来的污泥处置方式,即一般为热处置和农用。
在此法律执行的过渡时间内,以下所说的污泥磷含量数据和牵涉到的污水处理厂等级规模允许进行相应调整。
3.各种磷回收可能性
磷回收工艺是指从次级原料中回收磷的技术。其目的是将回收磷直接作为农用肥料, 作为化肥厂或者磷工业的工业原料 [Montag et al., 2010]。磷回收工艺必须具有定向去除有害污染物质或者有价值物质/有害污染物质分离的技术特点。因此从这一意义上说,传统上市政污泥直接农用,好氧堆肥/厌氧发酵后的污泥农用或者市政污泥焚烧后灰烬直接农用等都不能看作为磷回收工艺技术,也不是本文所描述的内容。
在市政污水处理厂内进行污水清理和污泥处理过程中,可在许多地方整合磷回收装置或磷回收工艺技术。理论上分析,拥有以下四种物质流可供进行磷回收 (图2):
1. 市政污水厂出水
2. 污泥水
3. 消化污泥 (污泥脱水之前和之后)
4. 市政污泥灰烬.
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