用磁鐵就能吸出污水廠污泥中的磷？

瀏覽：1? 時間：2022-04-16 10:36:03

?? 用磁鐵就能吸出污泥中的磷？什么原理？接下來跟長春水處理小編一起來了解下吧！

?? 磷是生物體內一種必不可少的營養元素。人體內磷大約占體重的1/10，幾乎參與到所有的生化反應；同時，磷也會通過促進脂肪與脂肪酸分解而調節人體酸堿平衡。

? 磷在自然界主要以地殼中的磷礦形式存在，被人類開采后大多（超過80%）用于化肥（磷肥）生產，以滿足人口增長對糧食生產的需要。而磷在自然界中的流向呈從陸地向海洋的直線流動形式，屬于不可再生、不可替代的有限資源。如果沒有了磷，人類將面臨食物短缺。然而，磷在地球上現已探明的儲量已不足以維持人類使用100年，意味著地球磷危機的來臨。

? 基于可持續發展需要，國際上愈來愈重視對磷資源的保護與回收利用。除農業上盡可能做到磷的閉路循環以及提高磷肥利用率外，從點源入手回收磷則是另一種可持續發展目標，這就使得從動物糞尿、污水/污泥中回收磷成為研究的熱點和應用方向。目前，已有不少國家頒布法律強制要求從動物糞尿與污水/污泥中回收磷。從全球磷危機入手，本文對磷回收方法和技術、國外磷回收案例與法規進行了歸納總結，以此來促進我國制定相應的磷回收政策與法律。
? 磷礦資源儲量有限、分布不均、不可再生以及人類過度開發所導致的全球磷危機實際已經出現。所以，我們應盡可能恢復糞尿返田之原生態循環方式。不然，就只用通過技術與工程手段從動物糞尿和污水/污泥中最大程度地回收磷。
磷回收方法：
?   1.動物糞尿無害化返田：金屬及抗生素使用限制了動物糞尿返田利用的安全性，因此，飼料添加劑源頭控制是動物糞尿返田利用的安全保障。唯有科學使用飼料添加劑，嚴格控制金屬及抗生素的添加量，方能安全恢復動物糞尿返田利用，最大限度減少化肥使用量，有效遏制對磷礦資源的過度、無序攫取。
?   2.農村污水源分離糞尿利用：糞尿返田目前之所以不再受農民青睞、甚至被完全撇棄的主要原因是來自化肥的競爭，當然也存在對糞尿中病原菌、寄生蟲卵等危害健康的過分擔憂。在磷危機四伏的情況下，建議政府盡早通過經濟杠桿作用來推動農民積極回歸糞尿返田之習慣。至于糞尿中病原菌等微生物滅活問題采用傳統糞尿收集、集中漚肥方式就可以很大程度上達到滅活的效果，如果再輔以現代多種滅菌技術，就更加安全可用了。通過源分離便器實現對糞尿與污水的有效分離，并被衛生返田利用后，也可大大簡化農村污水處理問題，甚至與糞尿分離的“灰水”直接可以“干地”處理（澆地或菜園）。
?   3.城市污水/污泥磷回收：從污水脫氮除磷工藝的厭氧上清液以側流方式回收鳥糞石（MgNH4PO4×6H2O）一直被研究與應用領域趨之若鶩，這是因為鳥糞石中的P2O5含量高達29%），不僅可以直接作為緩釋肥料使用，亦可用于磷肥生產。但是，鳥糞石生成化學條件應為中性、甚至偏弱酸性，在堿性條件下很難生成P2O5純度較高的鳥糞石。因此，從污水處理過程中回收鳥糞石控制好pH最為關鍵，特別是在中性pH以下回收鳥糞石因生成速度慢而需考慮化學催化問題。
?   2018年，在荷蘭代爾夫特理工大學(TU Delft)和Westus(卓越可持續水技術中心)攻讀博士學位的Philipp Wilfert博士找到了答案——他通過X射線衍射、穆斯堡爾譜(M?ssbauer spectroscopy)和電子顯微鏡的觀察發現，原來污泥中的大部分磷酸鹽都結合在一種磷酸鐵礦物里，這種物質叫藍鐵礦(vivianite)。他當時的博士研究題目是“從含磷酸鐵的污水污泥中回收磷酸鹽”，其導師包括TU Delft大名鼎鼎的Mark van Loosdrecht教授、Geert-Jan Witkamp教授(環境生物技術組)、Peter Rem教授(資源與回收組)以及Wetsus的Leon Korving。值得一提的是，Wilfert博士原來是個海洋生物學家，據介紹，他是在Mark的介紹下進入到污水處理這個領(da)域(keng)。
?   藍鐵礦(Vivianite)，顧名思義，是種藍色礦物，化學式為Fe3(PO4)2·(H2O)8。1817年，A. G. Werner為了紀念在英國Cornwall地區最早發現藍鐵礦的英國礦物學家John Vivian，而以此為名。它出名的另一個原因是它常被藝術家所用，比如荷蘭大師級畫家Johannes Vermeer就是這種顏料的熱衷粉絲。除了藏在污泥里，這種礦物也存在于泥炭等其他地方。話說Wilfert的博士論文封面的圖畫就用到了藍鐵礦顏料，而且這顏料就取自荷蘭的Venlo污水廠。鐵磁性是這種礦石的另一大優點。因為這意味著它的分離可以很簡單——用采礦業現有的成熟設備，通過磁鐵就可以將它從污泥中分離出來。在厭氧消化過程中，Fe(III)被還原成Fe(II)，導致藍寶石的生成。藍鐵礦得到分離后，可以用鉀堿液將其溶解，生成液態的磷酸鉀肥料。在這個溶解過程中同時也生成了可用于鐵鹽生產的氧化鐵。這些鹽可以在污水處理廠的除磷工藝中得到回用。分離作用依賴于藍鐵礦的順磁特性(paramagnetic)(下圖左)。在該項目的小試階段，他們將使用德國Outotecs研發中心的SLon磁力分離器機(下圖中和圖右)試驗分離效果。在此階段，他們就實現了60%的回收率，這給予了項目進行中試的信心。中試工作由Wetsus主導，地點位于荷蘭布雷達的Nieuwveer污水廠，為期10個月(2018-9-1至2019-6-30)。結果顯示，回收率高達80%，濃縮磷產品的藍鐵礦含量高達800mg/g，磷含量為98mg/g。

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