污水中磷的提取翻译

废水中的磷回收—国家艺术和未来的潜力摘要现在,目前已经有一个很多不同的方法用于各种磷从废水，污泥和灰烬中的回收。这些方法不同的使用问题的由来〔废水，污泥白酒，发酵或不发酵污泥灰〕和过程〔降水tation，湿化学提取，热处理〕。他们的特点是工艺步骤，使用的化学品，复杂性和有效性的技术，经济，产品质量〔化肥或工业用途〕，为进一步利用残差，成熟的技术，集中度，被评为正面，负面或中立。连同这些特色形成的所有恢复过程中的优点和缺点。这些措辞，在国际专家的调查中使用的假设。调查显示，收回的P-将成为未来20年建立的过程在工业化国家的经济原因。在这方面的一个决定性的方面将是制造肥料的质量。简单的技术，如从污泥酒的复苏似乎是首选。如果污泥燃烧，从灰回收的P-变得更加间esting和必须考虑到。P-恢复和源别离的卫生技术比开展中国家的工业化国家更适宜。因为不断增长的对环境问题的认识，防止污泥被用在农业开展在未来十年内，国家的营养恢复市场潜力的高科技在不久的将来会增加。关键词磷，回收，污水，污泥，污泥灰，经济潜力1介绍根据科德尔等。〔2009年〕和美国地质调查局〔2010〕，储藏生产比磷酸盐是介于100和120年。然而，生产磷酸盐将变得更加比这更早因为恶化获取和increas-的困难和昂贵ING污染物质如镉，铀〔冯·霍恩和赛多利斯2009〕。这将大幅提高磷矿石的价格，价格甚至可能会增加更由于供给和投机是在2007/8的情况下暂时短缺。而在未来的供给量将减少，需求将继续上升，因为越来越多的生物群众将需要生产养活全球人口不断增长，满足其日益增长的

可再生能源的需求。出这个安装差异的方法之一是恢复磷酸phorus〔P〕的各种丰富的P-像废物污水污泥或肉粉和骨粉。在营养研究，尤其是在P-复苏的兴趣在不断增加过去的十年。从废水中磷酸盐的沉淀，这有历史甚至更长的时间长期被用来防止磷的排放量，因此，河流的富营养化和湖泊。这也已经使用了一段时间，以防止污水处理厂的管道

高磷负荷〔工业生产过程，增强生物处理被堵塞植物〕。因此，不同磷回收技术的相当数量已经重新搜索和开发。经过简短概述的各种现有的P-复苏技术〔第2〕，我们一个专家在调查中，提出的方法〔第3〕和结果〔第4条〕场的P-复苏有关〔I〕的P-复苏的必要性和一般的潜力，〔二〕从废水和污泥的P-回收技术的潜力及〔iii〕从污泥灰，〔四〕收回的P-物质流的别离方面的作用。结果在第5章节。2背景：恢复对P比拟技术2.1磷回收的根本方法根据现有的文献，从互联网中形成ND系列访谈，我们能够区分22复合驱租金的P-复苏技术。这些被再分类无论采用的原产地〔废水，污泥的白酒，发酵或不发酵污泥，灰渣〕和三大恢复的PROC俄塞克〔降水，湿化学提取

和沉淀，热处理〕。在图1根本恢复进程〔红色虚线框所示〕的主要功能，用于结构区分不同的技术，因此，命运和行为金属离子，废水和污泥中，但不应该污染的P-复苏进程的最终产品。在降水过程中，磷酸phate〔废〕水或污泥沉淀或吸附酒中溶解，而金属离子留在污泥的约束，并没有〔合〕与磷酸盐沉淀。如果P是从污泥回收，首先要使用强酸，热和/或解散压力。由于金属在此湿化学提取金属的溶解离子和磷酸盐那么必须分开前的磷酸盐产品可以是降水tated。这就要求化学品的集约利用，使过程复杂而且昂贵SIVE。如果污泥焚化，所有的有机物质，包括有毒化合物最不稳定的金属化合物被删除。要捕获的全部或至少大局部仍然金属离子，粉煤灰经过热冶金治疗。图1比拟的为磷酸phorus的恢复从废水，污泥，污泥酒和污泥灰进程红色方框内，类似的过程是彼此相邻放置。降水过程可分为四个不同的子组：由液态降水〔Phostrip，PRISA〕，颗粒形成〔Crystalac器，Ostara〕，吸附到载体〔亲磷，Recyphos，Phosiedi〕的，在没有事先浸出〔BER林，Airprex，Fixphos〕的污泥沉淀。在Phostrip过程〔冯霍恩2007年〕，磷酸盐返回流的污泥酒降水tated而在了PRISA过程的精度-pitation从剩余污泥的酒〔蒙塔格2008〕。之间的差异crystalactor〔吉森2009年〕和“Ostara〔布里顿2009〕的过程是个E尺寸的反响器。此外，开发了多种离子的沉淀Crystalactor从工业废水。prophos〔Petzet2009〕是一个吸附反响器工作一批运作和生产磷酸钙。recyphos是一个小型污水处理厂〔生产ironphosphate还需要进一步处理在一个的中心TRAL植物〕的概念。phosiedi是离子交换磷酸盐的保存大老沉淀。airprex工程在柏林进程的许可证。柏林进程是当前提高产品的别离，从污泥〔施通普夫等2009〕。在Fixphos过程磷酸盐产品〔alciumphosphate〕已经沉淀沼气池。为湿化学过程的差异是在萃取化学品，压力和温度以及在STarting材料使用〔污泥或粉煤灰〕。海传播〔Bayerle2009〕是亲塞斯能溶解在pH1.5的消化污泥。在loprox/Phoxnan过程〔布劳赫2009年〕等。膜用于别离磷离子〔磷酸是生产〕。水族RECI〔Stenmark等，2005〕，汇兑银行〔西弗斯等，2005〕和KrepRO〔Recktenwald2002〕使用不同的高温和污泥dissoluti压力。在这些亲cesses的产品需要毛皮进一步处理才可用于农业。Biocon公司，Sephos〔绍姆2008〕和Pasch〔Pinnekamp等2007年〕溶解为h，在pH值1。pasch工作与溶剂前到eliminseque。107降水的牵引和Sephos吃之前的金属磷酸盐产品沉淀。Biocon公司工程与离子交换器。在Bioleach-ING〔2009年齐默尔曼和多特〕的过程中，特殊的细菌溶解的磷酸盐灰。事后磷酸积累在双向OP细菌和可沉淀后厌氧解散。污泥热处理的P-恢复〔肉类和骨粉〕，进程可以被分辨根据热过程或化学工业过程中接受的骨灰。Mephrec〔Scheidig2009〕的过程中可以使用一定数量的污泥肉类和骨粉。相反，灰月〔赫尔曼2009〕过程中的incine配给是的Mephr欧共体过程的一局部。而天富生产纯磷酸工业用途，化肥行业的公关oduces多组件化肥产品。2.2根本的方法比拟液相沉淀对湿化学过程相比，湿化学过程，是一个简单的液相沉淀的过程。可以回收两个约40％的磷酸盐〔污水处理厂进水〕参加镁化合物的沉淀过程中的步骤。湿化学进程显示污泥及污泥灰的回收率可达90％，但大化学品和许多工艺步骤的金额是必需的，这意味着进程具有较高的投资和运行费用。从液相循环P可以做一个小型或大型和近而湿化学过程的每一个污水处理厂需要的污泥发酵，这不是一个小规模的经济。如果污泥焚化单〔即无也是其他刺激物质〕，灰湿化学收回的P-可能。金属留在降水过程中的污泥。湿化学开始治疗时，P的提取和污泥中的所有金属。后被解散，磷酸盐和金属离子的沉淀分别在为了不同的步骤，以取得机生产线CT未被污染的磷酸盐。这就要求大量的化学品和的酸resistaNT设备。这个过程也生产许多不同的残差〔金属，污泥为低pH值，渗沥液〕，必须瓦解和处置本钱高。这两种技术可以生产化肥农业直接使用的产品。湿化学过程对热冶金治疗这两个进程是复杂的。在湿化学的CAL过程需要大量而热冶金过程中的化学品需要大量的能量，导致这两个进程的运营本钱高。Mephrec过程可以使用能源从污泥燃烧提高日é能量平衡和使过程更经济。热冶金处理厂只能使用单焚化灰渣。同时热处理及焚化是大型的进程。每个灰处理厂可以结合几个焚化厂，这限制了植物的数量。然而，火山灰也可以很容易地运输距离超过200公里。根本上回收磷酸盐的量是有限的，依赖率单燃烧。湿化学治疗requi水库发酵，这是大多数的一局部更大的污水处理厂。所以大局部的磷从污水处理厂可以回收利用的过程。湿化学过程可以产生纯农业的化肥产品。“热冶金处理的产品满足对肥料的要求产品〔镍可能是一个问题〕，但的不纯肥料〔床灰产品〕。“磷酸盐厂的可用性是一个问题开始，但最近已改善。提高了产品的质量仍在测试，相较于其他化肥产品。湿化学议事录s有更重要的一个方面评级因为这些残留物包括高量的稀释酸污泥​​化合物S和渗沥液。3专家调查：方法论方面虽然我们能够识别多种不同的技术方法回收废水中的磷，这些方法大不相同

考虑到他们的实际情况开展的结果，规模和性能。此外，许多所收集的数据无法验证的Nd受到相当大的不确定性。因此，我们决定立足现有技术的方法，ES不直接收集〔第3所示〕的技术经济数据比拟评价，但对的P-REC安理领域的专家的意见。假设成立的根底上，技术经济效果和冷漠，我们重新提出来判断这些假设上的5个单位完全达成一致的分歧总规模不等的专家与位于在中间。在某些情况下，这个问题的时候，而不是一个技术是否会到达一定的成熟程度。THEN，另外，判断是在时间尺度方面在短期内从2015年到2030年和2050年

中期以后，从不。总之，我们形成了23假说〔见附件1〕，聚集在4标题。在第一组6假设，我们请专家，他们考虑如何紧急P-恢复时和ŕunde条件的P-恢复将采取必要的在未来将大规模。〔6〕假设第二组问ES不同的方法从废水和本身的工资污泥的P-恢复的潜力估计信息。在第三组，另外6假设侧重于不同的决定因素恢复的P-体系污泥燃烧产生的粉煤灰的潜力。最后，我们用另一种假说找到一个的TRansformed水人管理系统回收废水源性磷的潜在。我们联系在40个国家417专家，这是在3月份进行的调查2010年4月。专家们在这两个会议，国际参与者从废水流的养分恢复会议在温哥华〔加拿大〕2009年5月和波罗的海21日在2009年9月在柏林举行。此外，我们使用邮件列表的网站“磷回收”〔://phosphorus-recovery.tudarmstadt.de〕的工业大学IWAR的研究所达姆施塔特和中心EUROPEEN，练习曲和多聚磷酸钠〔CEEP〕作为地址认为，这两者可以假定组成的P-恢复领域的专家到在很大程度上。问卷共完成了由197名专家〔47％〕来自30国家〔见表1〕。表1参与调查的人数，由原籍国注：其他国家是：比利时，巴西，保加利亚，智利，爱尔兰，以色列，意大利，克罗地亚，马来西亚，新新西兰，挪威，俄罗斯，新加坡，西班牙和捷克共和国交代的事实，受访者可能有不同层次的专业的两套不同的假设，我们要求他们说明自己的水平〔自我评估〕，每套的专业知识〔见图2〕。这使我们能够具体评估高级别专家的答复，并取得了更明确的结果，某些情况下〔见下一节〕。图2与自我评估的专业知识水平的调查参与者的股份到达假设4套由高向低ING4专家的调查结果4.1磷回收的紧迫性和实施侧重于为P-复苏需要的紧迫性假说的第一组〔见图3〕。以帧参与调查的问题，假设在开场白，开采地质磷储量有然而，有限的角度来看，但它仍然是一个有争议的问题，是否需要为P-复苏紧迫。假设1请专家判断P级的紧迫感在现有的P储藏有限的恢复。他们中的大多数〔44％〕选择2015年〔在尽可能早的时间点〕和77％，2030年或更早。只有23％的人选择2050年或以后，没有人声称，绝不会有这样的需要。这一结果是河畔撬只要静态储藏一般被认为是持续80年或更长时间。但结果也证实了〔强〕协议〔79％〕94％的水库pondents与标准假设2的P-复苏应该发生，即使远未用尽地质储量。图3为假设的调查结果“剧烈的P-复苏”虽然在农业中使用的污泥是众所周知和广泛实行许多国家，不到四分之一的受访者认为方法复苏与未来开展潜力的P-〔直到2030年或2050年〕〔假设3〕。42％，这是一个的重要途径，在过去的24％〔只〕认为它只是一个很另类有限的一段时间内〔到2015年〕。至于余下的11％，它既不是，也将是一个在本国的可行的替代方案。分析特定国家的响应，揭示持批评态度的国家，参与者利用污泥在农业〔如瑞士，荷兰和德国〕的分配要低得多这种方法比国家的参与者，它是司空见惯潜力〔如丹麦，美国，日本和加拿大〕。除了直接使用污泥〔假设4〕，只有9％的专家看到了显着的P-复苏中的一个潜在短期〔2015年〕。然而，多数〔58％〕认为，30％可能是覆盖等效到2030年。要求背后的磷回收的动力〔超出本身使用工资在农业污泥〕，近20％的受访者相信经济正面评价〔即恢复P是小于磷矿昂贵;假说5〕的主要因素，直到2015年，直到2030年上升到近三分之二〔64％〕。在此CON-文字，60％的P-复苏的扩散作为首要地区的工业国家技术，而分别只有30和10％，新兴经济体还是开展oping国家为主要市场。有趣的是，尽管他们中的信心短期至中期的经济活力的P-复苏，超过三分之二〔68％〕专家们认为，额外的政治措施，如监管或鼓励需要要建立的P-回收。无论是早期的经济可行性〔2030年〕和需要的高度积极回应政府支持的P-复苏提出的是否相同的责任问题相信在早期的经济可行性的凹痕也看到了需要政府燮端口，或两组是否可能采取相反的立场。的比拟假设5和6的实际反响无明显相关性〔R2<0.02〕。这样既specu，lations可以排除。也不能任何相关的水库之间确定ponses假设2和6〔R2=0.004〕，这意味着，在赞成这些专家的P-恢复是不是也有利于政府的干预。与此相反，许多专家相信很快就会有超过30％的P-复苏也相信在短期有关进程的长期经济活力。4.2从废水和污泥的P-恢复的潜力指出已经存在的各种方法从废水中的P-复苏后，其中一些甚至已经证明了其实用性，我们要求的专家不同的方案进行比拟评价〔见图4〕。半数以上，其中〔53％〕同意，完全或主要从磷酸盐沉淀的液体的uid污水处理阶段〔如污泥酒〕是最重要的路线带够回收〔假设8〕。只有22％不同意。从污水的P-复苏污水处理厂〔后选择一个适宜的沉淀，结晶或吸附代理假说9〕收到较少的票〔49％赞成与32％浓度〕。蕴涵这个较弱的支持-包括污水处理厂〔内部流ING污泥和污泥白酒〕是最好的P-复苏的目标-以及燮由假设10〔71％的协议，只有8％的非常积极的评价移植分歧〕。这说明，磷酸盐的有针对性的降水直接从P产品的后续别离污泥的概率是一种很有前途的解决方案LEMS与自发鸟粪发生在许多污水处理厂的沉淀。此外，如果P需要沉淀反正的，它是有道理的去想它RECOV红霉素在这个过程中的状态。图4为假设的调查结果设置“从P恢复的潜在wastewa三和污水污泥“如果P是从污泥，而不是它的酒收回，有额外的问题有毒有机物污染污泥的重元LS，也许，P产品。为了净化产品，磷酸盐，需要重新溶解和选择性沉淀-一个complex和昂贵的过程。据调查结果显示，受访者似乎是第一个有关这方面的努力，而矛盾视线。只有31％是准备阿索证明本钱较高，产量较高的P-ciated在这个过程中〔假设11〕;30％的人不同意这种看法。然而，仔细检查说明，如果评价是限制高的受访者experTISE，可以两个不同的群体-在赞成，反对和一次加法人的努力〔见图5〕。假设10的结果之间的相关性分析11所示，在发P的降水VORSLudge显然更容易接受净化产品的本钱较高，比那些对P的表决沉淀污泥摆在首位〔R2=0.263〕。换句话说票根据各自的受访者对信仰或利益分歧。按国籍分歧，这将反映不同的立场，考虑到需要的P-复苏技术是经济上可行，或使用未经处理的污泥农业，无法检测。图5的受访前11假说的评价依赖pertise〔FK1=高的专业知识......FK5=低专长〕相反，假设11，支持者的份额较昂贵的过程升高到45％〔疑心论者，下降到22％〕，如果相关的本钱较高以更高的质量和更好的工厂可用性的P产品〔见假设12〕。作为一个从一个内部流至P-复苏方面的初步结论污水处理厂，专家们似乎更喜欢本钱较低的方法，甚至不惜牺牲单产下降。但是，如果污泥中的污染物是考虑的一个问题，然后，他们似乎准备采用更先进和昂贵的过程。这种矛盾心态

似乎也反映在没有明确的预评估假设7，差异〔40％赞成与30％浓度〕之间实现了高速率的权衡带够恢复通过更简单的技术的广泛实施和选择性的执行效率更高更复杂的过程。4.3从污水污泥灰的P-恢复的潜力到目前为止讨论的所有技术方法，可受聘为P的复苏无论什么发生后的污泥。一个额外的P-复苏技术可用于污泥是或已经是燃烧前的沉积其在堆填区的灰TION〔见图6〕。在此背景下，我们问专家13假说，他们认为将大局部污泥燃烧在本国一年。34％的人选择了在尽早的时间，到2015年，23％认为会出现这种情况，到2030年。只有少数〔8％〕选择了到2050年，而35％的人认为燃烧会后为准甚至从未。如果只有专家高于平均专长被认为是一个了不起的80％看到燃烧当时在2015年或2030年，而只有17％的人认为这将发生以后或从不。一特定国家的票的评价显示，受访者从国家目前完全或局部不得不燃烧污泥〔如瑞士，荷兰，奥地利和德国〕2015年之间的平均偏好和到2030年。相比之下，受访者中，从没有这样的义务的国家〔如加拿大瑞典，英国和美国〕有他们之间的平均偏好不迟于2050和从来没有。大局部受访者〔70％〕认为污泥燃烧，作为一个兴旺国家的可行的选择，而只有30％和5％，新兴或开展中国家，分别。有趣的是，受访者的股份，相信在流行到2015年，2030年，单污泥燃烧等上〔假设14〕几乎相同的假设13。事实上，之间的高度相关假设13和14〔R2=0.55〕的票似乎暗示，如果污泥燃烧，这将极有可能采取单焚化厂的地方。图6设置“势从污水中的P-复苏的假设调查结果污泥灰“假设13和14〔R2=0.55〕的票似乎暗示，如果污泥燃烧，这将极有可能采取单焚化厂的地方。如果污泥燃烧，明确了61％的专家多数考虑得很或相当有用恢复供磷灰〔假设15〕，而只有14％持相反的观点。表决乍一看，这似乎矛盾的假设12票，这说明没有明显的偏好的P湿化学提取污泥或污泥灰热冶金治疗。然而，这是可以理解的，如果成认，在前者的情况下〔假设12〕，燃烧的额外费用被分配到P复苏，而在假设15的情况下，燃烧有许多工作要做不管怎样，所以本钱没有被分配到P-复苏。由此可见，燃烧被确认为能够消除某些问题从一开始就与有害物质和一些重我技援。因此，42％的受访者喜欢〔只有26％反对〕从污泥灰的P-回收率在P-从污泥回收湿化学提取过程比拟复杂，即使和沉淀，必须使用〔假设18〕。恢复供磷污泥灰的方法之一是由火山灰的进一步治疗磷业，特别是通过运用天富过程。然而，这进程是不能够处理粉煤灰含有铁，这代表了广阔骨灰。可能不太适合作为肥料还富含铁的骨灰。因此，我们问专家他们认为，在污水处理厂ated的Pprecipit的将转换铝盐〔假设16〕。42％的人认为这将发生在2030年，而有相当的28％无疑它将会不断发生。目前还不清楚是否铝盐得itation的对手不考虑铁的问题，或查看缺乏以替代铝。在一些国家如英国，分散铝作为肥料的一个组成局部，并在上下文粮食生产出现是社会不能接受的。另一个更不确定的表决〔36％，30％浓度〕导致的问题骨灰应在这种材料专门在堆填区处置这些案件，其中P恢复不能进行近浮图重〔假设17〕。缺乏之间具体的垃圾填埋场的对手小号富磷污水的相关到2030年的污泥灰和欧共体磷回收onomic的盈利能力的支持者〔见假设5〕说明，假设17的对手确实是关键而非专门preconditi上的P-复苏堆填区的概念，可能不会有可能在不久的将来。4.4P恢复在水系统改造中废水管理在新兴工业化国家和开展中国家的卫生系统的传播构成新的挑战，城市供水和污水管理，特别是在有同时水资源短缺〔见图7〕。就开展中国家和新兴

工业化国家在临时缺水的情况下，几乎三分之二〔64％〕的受访者同意〔只有10％不同意〕，营养物质循环和将开展水为主的〔半〕分散的方式〔假设19〕。

然而，专家们显然更加疑心有关物质的别离从一开始〔假设20〕流量〔如尿液别离〕。在只有47％赞成和反对此选项的22％。这些结果符合得很好，根据该假设2143％的受访者有信心，有​​28％是更多或尿液收集与目前现有的物流问题可以少持疑心态度在未来的解决。这一假说的协议，甚至提高到49％，如果只具有较高专业知识的受访者的选票计数。63％〔可选多个答案〕认为稀缺的水资源供给的国家是有潜力的地区为分散的料流源〔假设23〕。协议是低〔53％〕，工业在一般国家，并降低新兴工业化〔40％〕和开展中国家〔34％〕。只有6％的人认为，物质流的别离不会采取任何地方放置。图7调查结果，假设在系统中设置的“P恢复水和废水管理“的转变TS养分和水的回收和再利用的一个重大挑战所构成的污染问题的微量物质的废水和污水污泥。近两年的专家三分之二〔64％〕相信，到2030年最新，回收水分和养分，将无法正常工作，即使在​​国家没有昂贵pretreatment这被认为是一个问题，到目前为止。只有20％的人认为，这将

不久后2050年或从未成为相关。5讨论的结果和结论在我们的调查中我们发现了一个强有力的协议，需要收回的P-〔92％〕，尽管在短期内不会被耗尽，地质带够用品和信念的P-复苏将成为2030年初经济的事实。有所这是由于专家的选择，未必代表多数演员中的P部门。协议可能会较低，如果所有的代表磷回收领域中的行动者已被列入。然而，在多数受访者认为，在长期的关于替代通知。事实上Precovery技术扩散的主要地区，60％的工业国家，而只有30和10％的人认为新的开展中经济体或开展中国家，分别为主要市场，矗立在事实上形成了鲜明的比照开展中国家更需要有一个可靠的磷源。这可能是因为专家认为主要工业复苏难以在资助开展中国家的中央污水处理系统，开发的技术。事实上，它可能是对开展中国家更为有用从事更好的污水处理和农业直接使用污泥〔如果不是太严重污染〕。然而，更普遍，尤其是在许多工业化国家，废水和污泥的重金属离子和有毒有机物质的污染会很快导致淘汰的污水污泥在农业直接利用。乍一看，在短期经济活力的P-复苏进程，需要监管支持的坚决信念出现相互矛盾的。缺乏一个假设5和6的反响之间的相关性说明，这种观点是不共享的受访者。他们认为，经济的活力和政府的支持，既不是严格的互补性，也不相互排斥。然而，假设干意见，取得的效果给予支持，并在早期阶段的技术开展方向，肯定有利于早期的市场竞争力。在这项研究中，区分三个根本出发点在污水处理厂回收磷。第一种方法，从工厂的污水回收，是有利的，就这一点大多数废水污染物已被删除，除了稀释的营养，恢复过程是相当简单的。这也是为什么含有污水的污水处理厂的污水也能够被普遍用于农业灌溉用水。然而，事实上，P是消除所有大型污水处理厂的废水和污水流，这不仅使得它可以恢复的废水中所含的P的比例很小。因此，可以认为，磷从废水流，这将增加从污水和减少的问题，否那么产生的