摘""""" 要： 磷本來是大自然一種最有限資源， 而現(xiàn)在自然界土壤中產(chǎn)生的廢磷經(jīng)長期使用循環(huán)后最終約有80%磷隨污水被排放。經(jīng)過循環(huán)處理使用后， 城市污水池中排放的廢磷大部分可進入城市剩余的污泥， 剩余城市污泥土壤中的磷資源的再次循環(huán)處理利用， 可以大幅度減少從外部排水環(huán)境中帶入磷元素時對接收水環(huán)境的化學(xué)污染，實現(xiàn)對磷元素的再利用。研究了各種不同類型污泥磷釋放處理方法的優(yōu)缺點，分析不同污泥磷處理回收處理技術(shù)應(yīng)用的基本特點， 并分別著重地介紹利用了鳥糞石沉淀法來回收廢磷， 以期進一步為中國污泥磷處理回收利用的基礎(chǔ)研究方面提供理論借鑒， 并分析討論分析了廢磷利用回收利用技術(shù)領(lǐng)域的國內(nèi)外未來及其發(fā)展趨勢。

關(guān)" 鍵" 詞：磷回收；污泥熱解；剩余污泥；鳥糞石

中圖分類號：TU992.3"""" 文獻標識碼： A"""" 文章編號： 1004-0935（2024）03-0443-04

隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，污水處理廠的規(guī)模也不斷擴大。而活性污泥法目前仍然是我國處理城市污水時采用的主要方法，活性污泥法則會在二沉池中產(chǎn)生大量的剩余污泥[1]，而這些剩余污泥中含有高濃度的氮、磷等營養(yǎng)元素，預(yù)計到2025年，我國污泥產(chǎn)量將超過6 000萬t/a[2]，而如今我國對磷的需求量巨大，所以需要有效解決磷資源有限問題[3]。磷元素廣泛存在于自然界中[4]，是自然界中一種幾乎不可再生的重要資源，且通過自然循環(huán)進入海洋的磷很難再回到陸地[5]。而自然界中的磷經(jīng)長期使用循環(huán)后約有80%會在使用后被排放到污水當(dāng)中。另一方面，由于被排放的污水中含有高濃度的氮、磷等營養(yǎng)元素，這會導(dǎo)致水體的富營養(yǎng)化，因此，在污水處理過程中，除磷已成為控制水富營養(yǎng)化的重要手段。實現(xiàn)污水磷回收意味著既可以防治水體的富營養(yǎng)化，又可以實現(xiàn)磷的可持續(xù)發(fā)展[6]。

1" 污泥處置研究現(xiàn)狀

隨著我國污泥年產(chǎn)量不斷增多，如何最終處置污泥是污水處理廠面臨的巨大難題。目前對于剩余污泥的方法主要包括衛(wèi)生填埋、制備建材、好氧堆肥、土地利用、污泥焚燒及厭氧消化等。

而以上處理方式均存在一定弊端，因此需要尋找一種有效的方式先將污泥破解，而后進行資源化回收。

2" 剩余污泥破解方式

由于剩余污泥的成分較為復(fù)雜，剩余污泥中的EPS會阻礙磷的釋放[7]，因此應(yīng)先進行有效的破解處理。為了從污泥中更多地回收磷，通常需要先將污泥細胞組分和胞外聚合物（EPS）組分中的磷從固相釋放至液相，再將液相中的磷進行回收?，F(xiàn)階段的污泥破解技術(shù)方式主要有化學(xué)法、物理法、生物法和組合破解工藝等[8-9]。

2.1" 超聲波法

超聲波法是利用空化剪切力破壞殘留污泥絮凝體的結(jié)構(gòu)，使細胞和菌膠團中的磷釋放到液相中?？栈?yīng)是指由于一定能量強度引起的一種超聲作用，在污泥液相處理過程中立即先產(chǎn)生一局部負壓區(qū)，然后會產(chǎn)生出大量的微空氣泡， 最終將隨著超聲波強弱的強弱變化而全部被破壞[10-12]。超聲破解污泥是一種新技術(shù)，它不造成污染，染色效率高、裂解效率高、能量密度高，可提高污泥的甲烷產(chǎn)量。

2.2" 熱解法

熱解是利用高溫環(huán)境破壞污泥細胞的絮體結(jié)構(gòu)，使得細胞中的有機物釋放到液相中。而不同溫度對污泥的破解程度也不同，主要分為高溫破解和低溫破解，高溫破解的溫度一般超過170°C。薛勇剛[13]研究發(fā)現(xiàn)在 180 ℃下進行污泥的高溫?zé)崴猓?5 min 后的污泥 COD 溶出于60 min后的污泥COD溶出差別不大，說明在高溫破解下，時間不是關(guān)鍵因素。由于熱解方式設(shè)備易腐蝕，且耗能大，運行維護費用高。因此實際應(yīng)用一般采用低溫破解。

2.3" 酸堿破解

酸堿破解污泥是將酸性或堿性物質(zhì)投入污泥中，使細胞壁溶解， 胞內(nèi)物質(zhì)溶出。在實際應(yīng)用中，堿破解的應(yīng)用更廣一些。堿性條件下更利于厭氧消化，且常用的堿性投加劑為NaOH，而Na+和OH-同時也是良好的厭氧消化抑制劑，更利于厭氧消化。侯銀萍[14]等研究發(fā)現(xiàn)，在強堿作用下，水解的速度加快，有機物溶出增多。堿處理操作相對簡便，處理效果較好，而近年來，關(guān)于熱處理聯(lián)合堿處理的聯(lián)用方式的研究也越來越多，但熱堿處理尚未成熟，未投入到實際應(yīng)用中。

2.4" 污泥凍融破解

污泥凍融破解是指將污泥低溫冷凍后融化，經(jīng)過冷凍處理后，細胞被破壞，有機物被釋放出來，最終可得到可溶性有機質(zhì)較高的上層液體[15]。在我國北方地區(qū)的冬天，由于氣溫低，使得這個過程可以自發(fā)進行，因此降低了費用，也實現(xiàn)了節(jié)能減排的目標，提高的經(jīng)濟效益和工藝的實用性。污泥凍融技術(shù)在國外已有了實際應(yīng)用實例，在我國仍處于探索階段，這種方式利用自然氣溫成本極低，對環(huán)境影響極小，也無需添加化學(xué)藥劑，不會造成二次污染。但由于其需要較高的自然環(huán)境條件，因此僅在某些地區(qū)較為適宜。

2.5" 厭氧生物釋磷

污泥生物除磷，其過程核心環(huán)節(jié)是利用聚磷菌好氧吸磷和厭氧釋磷來逐步進行處理的。污泥生物預(yù)處理的方法安全可靠、不會產(chǎn)生二次污染，因此受到國內(nèi)外越來越多的關(guān)注。強化生物除磷主要是將污泥交替放置在厭氧/好氧反應(yīng)環(huán)境下，經(jīng)過生物處理后，污泥會釋放磷酸鹽，用于回收污泥細胞內(nèi)的磷[16]。與化學(xué)除磷相比，生物除磷具有不影響環(huán)境、處理效果好、污泥生產(chǎn)量少等優(yōu)點。

3" 剩余污泥磷回收

從剩余污泥中回收磷不僅可以緩解水體污染，也可以回收磷資源，滿足可持續(xù)發(fā)展的需要。磷回收工藝多種多樣，其中主要包括化學(xué)沉淀法、強化生物除磷工藝、鳥糞石結(jié)晶法、吸附法等傳統(tǒng)方法，也包含了生物質(zhì)磷回收技術(shù)、污泥焚燒灰回收磷技術(shù)及濕式化學(xué)萃取法等新型技術(shù)。其中焚燒法是一種有效的回收磷方式，可以大量減少土地使用面積，也可實現(xiàn)減量化[17]，但是對于環(huán)境危害太大。而化學(xué)法相較于鳥糞石沉淀法，成本略高。

3.1" 化學(xué)法

在磷回收中，化學(xué)法是最為普遍應(yīng)用的方法。其原理是，將大量鐵鹽、鋁鹽和其他金屬鹽化合物溶解于水中后，發(fā)生水解反應(yīng)形成羥基配合物，從而降低或消除膠體的 ζ 電位，然后生成相應(yīng)的沉淀后進行分離回收?；瘜W(xué)回收法可輕松地將高濃度含磷廢水中的磷降低到一定水平，滿足出水質(zhì)量的要求。此外，它還具有回收效率高、工藝流程簡單、可靠性強等優(yōu)點。馬龍[18]等探究了不同因素對剩余污泥磷回收的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)投加白云石后，pH為9，溫度為28 ℃時，磷回收效果較好。

3.2" 磷酸銨鎂沉淀法

磷酸銨鎂（MgNH4PO4·6H2O，MAP）俗稱鳥糞石，以白色晶體形式存在，最早由于可以去除污泥消化管道中污垢而被發(fā)現(xiàn)。磷酸銨鎂結(jié)晶法指的是在廢水當(dāng)中通過添加鎂源、磷酸鹽形成沉淀后同步回收其中的氮與磷。曾德成[19]研究發(fā)現(xiàn)了不同pH、溫度、鎂鹽投加量等條件下對鳥糞石沉淀的影響。

近年來，鳥糞石結(jié)晶法沉淀可作為農(nóng)作物生產(chǎn)的緩釋肥料，因而具有良好的回收價值[20]，結(jié)晶沉淀工藝具有良好的經(jīng)濟效益，回收工藝中雜質(zhì)少，鳥糞石晶體可直接應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和作物栽培或土壤護理，被認為是磷的長期有效回收方式。曹智[21]等通過財務(wù)分析法對回收磷的經(jīng)濟性進行了分析。由于鳥糞石有溶解性較低的特點，使用大量鳥糞石作為肥料時有更低的概率造成水體富營養(yǎng)化，相較于傳統(tǒng)肥料，鳥糞石固體肥料易于運輸，使用方便，還可以避免病原體入侵。

3.3" 吸附法

吸附法除了可以除磷外，也可以回收磷，回收磷主要是利用一些輕質(zhì)多孔或比表面積稍大的無機材料，該材料通常還規(guī)定必須對溶液中的磷酸鹽離子具有良好的吸附親和力，才能實現(xiàn)有機污水處理廠和化工廢水處理過程中有機磷污染物的回收。"""""""""""" 吸附磷法雖然具有處理容量大、能耗排放小、污染濃度小、去除速度和磷回收利用時間快等突出優(yōu)點，在大型污水處理廠以及二次有機污水系統(tǒng)除廢磷的去除凈化領(lǐng)域均具有較為廣闊良好的市場應(yīng)用和前景， 但同時對于磷吸附法處理來說， 尋找另外一種性能更完善、更高效可靠的磷吸附劑技術(shù)仍然應(yīng)該是其中最為重要的問題。

3.4" 離子交換

離子交換法是指用溶液中的磷酸鹽取代離子交換樹脂活性部位的陰離子，以吸收污水中的磷。梅翔等［22］研究發(fā)現(xiàn)，在使用離子交換法從污泥釋磷液體系中回收磷的工藝過程分析中，探究不同種類陰離子交換樹脂的循環(huán)回收的效果，結(jié)果顯示，樹脂對厭氧消化液體系中的磷具有較高的針對性與選擇性，并且對厭氧釋磷液系統(tǒng)中殘存的活性有機物等具有良好的選擇性的化學(xué)抗干擾性能。

離子交換法能有效地去除磷，活化后也可以回收磷。近年來，離子交換法得到了廣泛地應(yīng)用。然而，離子交換樹脂容易中毒，交換容量低等缺點，限制了其實際工程應(yīng)用。

4" 結(jié)束語

本文主要綜述了剩余污泥磷的釋放和回收各方法的優(yōu)缺點和可行性。通過文獻綜述和分析，本文得出了以下結(jié)論：

1）物理方法操作簡便，經(jīng)濟效益也好，但是實際處理效果較差，處理速率緩慢；物理化學(xué)方法處理效果好，但能耗大且易造成環(huán)境污染；而利用生物本身在厭氧環(huán)境下將磷快速地從固態(tài)到溶液的轉(zhuǎn)化是一種高效快速回收污泥中磷資源的方法。每種預(yù)處理方法自身都有一定局限性，因此，聯(lián)合預(yù)處理方法也是未來污泥預(yù)處理重要研究方向之一。

2）吸附、化學(xué)、離子交換等方法在其適用范圍內(nèi)可以充分發(fā)揮優(yōu)勢，其中鳥糞石回收磷因其回收價值和具有良好的經(jīng)濟效益等優(yōu)點，被認為是一種可以長期有效回收磷的方法，以后的磷回收技術(shù)也應(yīng)該是多方法聯(lián)合使用的，在實現(xiàn)成本可控的情況下，盡可能地實現(xiàn)磷資源的最大回收。

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Research Progress of Phosphorus Release and

Recovery Technology for Residual Sludge

ZHANG Shengze， ZENG Fanzhe， CAO Yin

（School of Municipal and Environmental Engineering， Shenyang Jianzhu University， Shenyang Liaoning 110268， China）

Abstract： Phosphorus is originally the most limited resource， but now about 80% of the waste phosphorus produced in natural soil is discharged after long-term recycling with sewage. After recycling treatment， most of the waste phosphorus discharge can enter the city residual sludge， recycle treatment and utilization of phosphorus resources in the residual urban sludge soil can greatly reduce the chemical pollution to the receiving water environment when phosphorus is brought in from the external drainage environment， and realize the reuse of phosphorus. In this paper， the advantages and disadvantages of different types of sludge phosphorus release treatment methods were studied， the basic characteristics of different sludge phosphorus treatment and recovery treatment technologies were analyzed， and the struvite precipitation method was emphatically introduced to recover waste phosphorus， so as to provide theoretical reference for the basic research of sludge phosphorus treatment and recovery in China， and the development trend of sludge phosphorus utilization and recovery technology was prospected.

Key words： Phosphorus recovery; Sludge pyrolysis; Residual sludge; Struvite