高颖博士为您解读德国2017年最新污泥处理处置法规、 技术动向

4、目前市场上的磷回收技术状况

在德国污泥规范中，没有强制规定污水厂采用哪种磷回收工艺,考虑到创新开发磷回收工艺和审批手续问题，这次给予的过渡时间相对较长。在污泥规范生效之后，10万人口当量以上的污水厂必须在12年内完成磷回收装置，5万人口当量以上的污水厂必须在15年内完成磷回收装置。

理论上，可在污水处理厂内许多地方进行磷回收(图3):

首先进行污泥焚烧处理，然后从污泥灰烬中浓缩抽提磷物质,

或者首先从污水或脱水污泥中抽提磷物质，然后进行污泥焚烧处理。

在对焚烧后的污泥灰烬进行磷回收时，可以采用热化学或湿化学工艺。根据所采用的不同工艺技术，磷回收的效率各不相同,所需要的投资设备、能耗或化学药剂费用也差异很大。此外，就磷回收产品中的有害物质含量和植物可利用性能而言，最终产品的质量有很大区别。

在图3内显示了在污水污泥处理过程中的各种物流情况和各种磷回收工艺技术的安装地点。目前没有一种磷回收工艺十全十美。

图3磷回收工艺技术应用地点

从液体中进行磷回收时，虽然投资费用不高，但磷回收效率一般在50%以下，无法满足规范要求。

采用湿氧化工艺对脱水污泥进行磷回收虽然效率很高，但工艺复杂，投资费用很高，一般只能建造集中式大型装置对脱水污泥或干化后污泥进行磷回收，不能对污水或稀浆污泥进行磷回收，磷回收效率一般为70%。

采用单污泥焚烧也有问题,主要是焚烧装置造价十分昂贵。虽然磷回收效率很高，甚至可以高达90%，但在对灰烬进行磷回收时，至今还未能将重金属有效去除,含磷回收物质还不能毫无顾虑地直接作为肥料使用。举例来说，目前在瑞士苏黎世污水处理厂虽然目前计划建造了单污泥焚烧装置，但所产生的含磷灰烬是暂时中间储存，等待今后合适的灰烬磷回收技术出现。

虽然近10多年来，德国政府投入大量人力和资金开发了各种类型的磷回收装置，但在欧洲正式长期成功运转的大型磷回收装置工艺数量不多。

从近10年市场上磷回收技术的应用情况来看，比较成功应用的磷回收技术是由有德国PCS公司开发的Struvex工艺(原来称AirPrex工艺)，这些以鸟粪石(MAP)工艺为基础的大型商业装置已经成功地应用在德国Mönchengladbach-Neuwerk污水处理厂,德国柏林Waßmannsdorf污水处理厂和荷兰阿姆斯特丹污水处理厂。这些装置虽然操作简单，经济效益高，但磷回收效率是在25%~30%，还不能满足现在德国污泥规范所确定的磷回收要求。

如果在污泥消化塔之前对污泥进行热水解处理,同时采用改进之后的第二代Struvex磷回收工艺，可设法将磷回收效率提高达到50%以上。许多污水处理厂周围没有污泥单焚烧装置,可以在污水处理厂内直接采用这些简单技术进行经济有效的液相磷回收。

除了从污泥液相中直接进行磷回收之外，目前德国还在考虑建造以污泥灰烬为基础的磷回收处理工艺。为了能够高效率回收磷,一般是以磷酸或者分子磷(P4)形式进行磷回收，并用于工业用途或者作为农用的磷肥或者作为肥料生产的替代原料。但迄今为止，还没有看到成功运转的大型工程实例。

考虑到从污泥灰烬内抽提回收磷的技术还未成熟，此污泥新规范规定，污泥单焚烧之后的灰烬可以暂时中间储存和单独填埋，等到以后技术成熟之后再将这些富磷灰烬重新挖出进行磷回收处理。

污泥规范生效之后，估计整个德国或者各个州政府会进行以下工作:

-对所有污水处理厂进行调查工作。大规模地了解污泥中的磷含量，从而确保数据的准确性。

-讨论确定经济补助方式，建造磷回收样板工程。

-然后在这一基础上，才能讨论在哪些地方采用哪些类型的磷回收处理工艺。通过这些数据，还可以讨论是否建立污水处理厂的网络结构，共同建造集中型磷回收装置。

-在2022年之前，每个污水处理厂都必须拿出实施可行的磷回收处理方案,写明处理工艺并标出装置安装场所。

估计在评估阶段结束(2023年)之后，德国才会出现井喷式的各种新磷回收技术和大规模的装置投资情况,因为目前还需要一段时间进行技术研究开发，才能生产出各种高效经济的磷回收设备。

5、总结和展望

从这一情况来看，联邦德国将是在欧盟内第一个国家通过法规进行磷回收。在此规范生效之后，最晚至2023年，所有规模大于5万人口当量的污水处理厂都必须提交可实施执行的磷回收处理方案;最晚至2032年，所有规模大于5万人口当量的污水处理厂都必须进行磷回收处理，同时禁止以土地利用为基础的污泥处置方式。

这些污水处理厂的脱水污泥都是热处置，两条途径可供选择：

-如果污泥干化焚烧之前已经过MAP磷回收处理，则可被混烧处置，污泥处置价格相对便宜。

-如果污泥焚烧之前未被脱磷处理，则必须进行单独污泥焚烧处理，然后对灰烬进行磷回收。

根据这一污泥规范，可将磷从污泥灰烬或者直接从污泥或污水中抽提取出。只有当以下例外情况时可以免除磷回收的义务:

-污泥中磷含量特别低

这些大型的污水处理厂，如果磷含量少于2%(以干物质计算20gP/kgDS)，方可允许混合焚烧。

-规模小于5万人口当量的污水厂

如果污泥质量符合标准，可以继续作为肥料直接农用。对于这些土地利用的污泥来说,今后除了政府监视之外，还将进一步引入建立污泥质量自管理体系。

德国就污泥处理处置问题经历了30多年争论，先后以法律形式在2005年关闭污泥填埋处置途径，而现在又出台污水厂污泥规范(AbfKlärV)，将在2032年关闭所有大中型污水处理厂的污泥农用处置途径。这一法律对今后德国污泥处置和磷回收确定了明确的框架条件：

-在今后的15年内，德国联邦政府和各州政府将推出各种资金补贴措施，促进各种磷回收技术的开发

-单污泥焚烧和煤电厂混烧今后将转变成德国主要的污泥处置途径。

单污泥焚烧和技术性磷回收将成为德国污泥处理处置市场上的主流技术。

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