磷，人類和其他生物生命活動(dòng)不可缺少的元素，磷肥更是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必不可少的肥料。
在淡水中，磷含量是有限的，一旦水中磷酸鹽的含量超過一定濃度勢(shì)必導(dǎo)致植物過度生長(zhǎng)。
這也是為啥會(huì)產(chǎn)生水體富營(yíng)養(yǎng)化。
不過今天講的不是除磷，這些工藝啊、技術(shù)啊已經(jīng)被分析的夠多了，小編最近更關(guān)心的是磷短缺問題。
魯迅說過，磷同水一樣，對(duì)所有現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)體來說都是不可或缺的。如果像關(guān)注全球水資源那樣去關(guān)注全球的磷資源，人們的擔(dān)憂就會(huì)陡然加重。令人不解的是，人們并未更加重視磷資源。
目前人類對(duì)磷礦資源的利用方式是不可持續(xù)的：不斷開采不可再生的磷礦資源，利用其中的部分磷元素，將其余的排入水環(huán)境或污泥……
壞消息是，按照目前的消費(fèi)量，世界磷礦資源將在100年內(nèi)陷于枯竭。
好消息是，我們根本等不到磷枯竭的那一天。
從污水中“要”磷
或許是醒悟了，也可能是覺得要給后世子孫留點(diǎn)資源，總之，各個(gè)國(guó)家開始想發(fā)設(shè)法遏制磷的消失速度。
2008 年，荷蘭政府研究組織STOWA（荷蘭水研究基金）提出了NEWs框架，其中N就代表著營(yíng)養(yǎng)物回收。在這個(gè)框架下，許多荷蘭污水處理廠著手開始大規(guī)模應(yīng)用磷回收工藝，重視程度空前。
2016年，瑞士出臺(tái)政策強(qiáng)制從污水/污泥、動(dòng)物糞尿、動(dòng)物骨粉中回收磷，并以此作為磷肥的生產(chǎn)原料，使之再次進(jìn)入土地，用作作物肥料，形成了一個(gè)磷元素封閉循環(huán)系統(tǒng)。
英、法、德作為歐洲三駕馬車，在磷回收方面也不甘落后，紛紛推出各自磷回收政策和計(jì)劃，比如蘇格蘭的“零廢物”計(jì)劃、法國(guó)“磷回收網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”德國(guó)“污泥條例改革修正案”等。
當(dāng)然其他相關(guān)政策還有很多，大家感興趣的可以去查查。
政策有了，那么該如何從污水中“要”磷？
其實(shí)，污水磷回收的實(shí)質(zhì)很簡(jiǎn)單：就是將水中的磷固定下來，使其與污水分離，變成類似磷礦石的產(chǎn)物，可以用于磷酸鹽工業(yè)或用作農(nóng)肥。
目前研究和試驗(yàn)較多的磷回收工藝是磷酸鈣沉淀法和磷酸銨鎂結(jié)晶法。
前者使磷酸根與鈣離子結(jié)合生成磷酸鈣沉淀，從水相析出；后者使磷酸根與鎂和銨根離子結(jié)合，形成磷酸銨鎂晶體（俗稱鳥糞石），與水相分離，這一工藝同時(shí)將污水中的部分銨結(jié)晶出來。
雖然原理并不復(fù)雜，但由于污水成分復(fù)雜，共存干擾組分，尤其是碳酸根、有機(jī)酸等組分能夠與磷酸根競(jìng)爭(zhēng)鈣鎂離子，所以工藝也不是那么容易搞的。
一般認(rèn)為，從污水中回收的磷酸鈣可以被用作磷礦石的替代產(chǎn)品，而回收的磷酸銨鎂可被用作緩釋磷肥。
污水磷回收的小試和中試研究有很多，荷蘭和日本已經(jīng)有污水磷回收的大規(guī)模試驗(yàn)廠。比如荷蘭的Geestmerambacht污水處理廠以石英砂為磷酸鈣結(jié)晶的晶種，使回收的磷包裹在石英砂上，形成類似磷礦石的粒狀產(chǎn)品，其產(chǎn)品已經(jīng)被當(dāng)?shù)亓姿猁}生產(chǎn)企業(yè)使用。
磷回收的途徑
直接土地利用回收磷
將污泥直接土地利用是最經(jīng)濟(jì)的污泥處置方式之一。
這種方法是直接將富含氮磷的污泥當(dāng)作肥料用于土地中，成本低廉，不需要另作處理就能實(shí)現(xiàn)對(duì)磷元素的回收。
缺點(diǎn)就是，污泥中有毒重金屬、有機(jī)污染物和病原體的存在嚴(yán)重限制了其作為肥料直接利用。
所以這個(gè)方法雖然方便經(jīng)濟(jì)，但是二次污染太嚴(yán)重了，PASS！
從污泥消化液中回收磷
污泥消化液中的磷一般可以通過凝聚沉淀法和結(jié)晶法去除。
凝聚沉淀法是利用鐵鹽、鋁鹽等與廢水反應(yīng)生成無晶型的磷酸鹽沉淀物，然后固液分離后達(dá)到除磷的目的。
凝聚沉淀除磷的優(yōu)勢(shì)在于除磷效率較高且穩(wěn)定可靠，缺點(diǎn)在于藥劑費(fèi)用較高并且污泥產(chǎn)量大，沉淀產(chǎn)物成分復(fù)雜，無法實(shí)現(xiàn)磷的可持續(xù)利用。
相比凝聚沉淀法而言，目前從消化液中進(jìn)行磷回收使用最廣泛的方法是結(jié)晶法。
廢水中的磷以磷酸鹽礦物的形式結(jié)晶沉淀，主要的沉淀形式有鳥糞石、羥磷灰石等。
結(jié)晶沉淀法最大的好處是能夠高效高質(zhì)量地從廢水中獲得磷酸鹽礦物，這些形成的礦物大部分重金屬含量很低，能夠直接應(yīng)用于農(nóng)業(yè)。
尤其是鳥糞石，它的溶解度很低，就算大量使用也不會(huì)有過多的磷元素釋放出來，對(duì)環(huán)境造成污染。
鳥糞石即磷酸銨鎂，分子式為MgNHPO4·6H2O，英文縮寫為MAP?；厥盏腗AP中磷元素含量折算成P2O5標(biāo)準(zhǔn)量后可達(dá)51.8％（P2O5含量不小于30％為富磷礦）。
所以，MAP結(jié)晶法不僅可以同時(shí)去除氮、磷兩種污染物，并且所得的結(jié)晶產(chǎn)物MAP含磷量高，可作為高效的緩釋肥被重新利用。
但是考慮到結(jié)晶法是直接在廢水中形成沉淀，很有可能會(huì)把有毒有害的有機(jī)污染物或病原體帶到沉淀里面，所以在進(jìn)行沉淀反應(yīng)之前應(yīng)將污水進(jìn)行處理，避免這些有害物質(zhì)污染沉淀。
從污泥焚燒殘余物中回收磷
最近幾年，從污泥焚燒灰渣中進(jìn)行磷回收的方法也引起了廣泛關(guān)注。
污泥中的磷含量大約為1％～5％，而灰渣中的磷含量高達(dá)5％～11％，要比污泥高很多。
數(shù)據(jù)顯示，污泥中的磷含量大約是0.12g/L，而灰渣中的含量大約是70~134g/Kg。
這樣一對(duì)比，灰渣確實(shí)完勝污泥。
雖然從污泥焚燒灰渣中回收磷的效率比直接從污泥或消化液中回收高5～10倍，但焚燒污泥消耗的能量很大，只能在一些大型污水處理廠中應(yīng)用。
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