今天給大家帶來的報告題目是“德國污水污泥磷資源回收技術與法規的最新發展”。為什么要談這個問題呢?看一下背景情況。首先談談在德國進行磷回收的必要性。磷是一種戰略資源，除此之外，德國很大的一個問題是磷完全依賴于進口;同時在污水和污泥處置過程中，德國在2000年已經實現了污水深度處理、除磷脫氮措施全面實施。污水經過深度處理后有90%的磷都進入了污泥中去。早期德國的污泥有1/3以上進行土地利用(農用、林用、土地改良)，污泥中的磷可以通過土壤進入到自然循環利用。后來污泥的土地利用在德國有過激烈的討論，其結果是污泥的土地利用率出現明顯下降。現在有四個聯邦州已經實施禁止污泥的土地利用。從1991年到2016年污泥的熱處理(干化、焚燒)，從10%增加到65%，這是一個污泥利用和處置方向的根本性轉變，這樣的轉變導致污泥焚燒后的灰分不能直接進行磷的土地利用。如果灰分中的磷直接用于土壤，植物很難吸收，所以焚燒污泥灰分用到土壤中，不僅肥效低，還會板結土壤。因此，德國提出如何回收污水污泥中磷資源的問題。

我們看一下中國的情況，表面上看中國的磷礦是非常豐富的。其實中國磷礦資源僅占世界總資源的7%。但是中國的富磷礦比例比較低。美國地質調查局(USGS), 中國已知的磷礦儲量靜態利用年限為37年。依據中國的學者研究結果，利用平均品位為23%以上的礦，也只能利用到2032年;一些預測也表明，中、高品位磷礦石僅能支持中國國內需求30年左右。由此可見，中國磷礦石資源稀缺性將不斷提升。此外，磷礦在開發利用過程中對礦山及其周圍環境的產生污染(廢水、廢氣和噪聲)。中國建成污水處理廠4063座，污水處理能力達1.78億立方米/日，年產生含水量80%的污泥5000多萬噸。目前中國的污泥大多進行填埋和土地的利用。這樣的處置和利用方式還能維持多久?現在我們也必須思考這樣一個問題。

德國聯邦政府提出了回收污水污泥中磷資源的戰略思想。早在2002年時，德國聯邦政府的環境專家委員會提出建議“開發和進一步開發從廢水和污泥中回收磷酸鹽的熱工藝”;2010年歐盟環境部長會議委托德國聯邦州廢物工作組評估可持續利用二次磷儲備的行動建議，開展一系列這個領域的研究、規劃、建造和工藝運作技術知識的交流和傳播;2013年3月7日，在布魯塞爾舉行的歐洲可持續磷資源會議期間正式成立歐洲磷資源平臺。

在過去十幾年中，德國政府采取了一系列的資助計劃，促進德國大學和工業界在磷回收領域幾十年的聯合研究。例如，2004-2011聯邦教育、研究部(BMBF) /聯邦環境部(BMU)啟動“植物營養物循環利用，特別是磷資源”資助計劃;2010: 聯邦教育、研究部(BMBF)將磷資源納入資源效率計劃 (ProgRess)。今年新的一輪聯邦教育、研究部(BMBF)資助計劃“磷資源循環利用”也準備啟動。

立法是實現磷資源循環利用的最重要的基礎。在這兒簡單回顧一下德國污泥條例的頒布與修訂情況。1972年6月7日聯邦立法機構頒布了在聯邦范圍內適用的第一部《廢物處置法》，1982年為了規范農業、林業及園藝用地上利用污泥，頒布了第一部污泥條例;1992年4月15日聯邦立法機構又根據污泥條例的實施經驗和歐共體的污泥法規要求，對本條例進行了修訂;2012年聯邦德國對"肥料條例"進行修訂，要求從2015年起，在農業、林業及園藝用地上施用的污泥必須遵守該條例的規定;2010年提出了"污泥條例"修訂草案，經過長達七年的討論和論證，于2017年9月27日"污泥條例"修訂版通過聯邦議會審查后正式生效。從此，德國污水污泥的利用開啟了新篇章。

德國"污泥條例"在2017年9月27日最新修訂時做出了重要的規定，這里僅介紹幾點最核心的內容：從2029年或2032 年起(污水處理廠規模在 100，000 設計服務人口值或50，000設計服務人口值)全面禁止污泥的農用;污水污泥的生產單位有義務進行磷回收;污泥中磷含量至少為20gP/kg干固體時，必須采取磷回收措施;污泥中的磷回收率至少為50%(如果污泥中磷含量高于40g P/kg干固體，效率可低于50%)。或者承諾污泥進行單獨焚燒或者協同焚燒，并從灰分/殘余物中回收磷，要求磷回收率至少達到80%，或者對含磷灰分進行物質性利用或者根據廢物填埋條例對含磷灰份進行長期存放，以便進行后續的磷回收。

德國還提出了其他相關的法律要求，比如2013年4月15日對"垃圾填埋條例"的修訂，要求垃圾填埋場存放合格的污泥灰分;研發中間存儲方案，對污泥單獨焚燒的灰分進行臨時存儲，目的是為了以后能夠對其中的磷進行回收。自2015年起，污泥的利用必須遵守德國肥料條例的限值，這將導致在農業、林業及園藝用地上利用污泥的比例繼續減少，將不能在土壤中使用的污泥進行協同焚燒或單獨焚燒。可以預見，在今后十年中從污水污泥中回收磷的技術在德國必將達到商業應用的水平。

簡單談一下德國城鎮污水處理廠磷的物質流平衡問題。根據德國的調研結果，每人每天會產生2克的磷。其物質流如下圖所示。由此可見，污水中的磷有90%進入到污泥當中。

城鎮污水處理廠回收磷的可能的地點和方式有以下四種:出水，厭氧消化污泥，污泥處理工藝水，污泥焚燒灰分。

第一種方式的特點是磷的去除和磷的回收發生在污水處理廠出水點，放棄在污水處理過程中除磷。其優點是回收磷的措施整合在處理廠內部。但是由于污水處理廠出水中的磷酸鹽濃度低，所以這種回收方式不經濟;一旦磷回收工藝系統發生故障時，還可能無法滿足磷的排放要求。因此這種措施在城市污水處理廠很難實現，僅具有理論上的意義。


 

第四種方式是從污泥焚燒的灰分中回收磷。與所有其他方法相比，灰分中的磷酸鹽濃度最高，磷回收工藝系統處理的物流量最小，有機污染物質被永久性破壞，含磷灰很容易地進行長期儲。單獨焚燒污泥，從污泥灰分中回收磷，這是繼污水處理廠的后續方法。污泥焚燒的灰分中不能直接進行土地利用，對土壤結構沒有改良作用，必需要進行灰分解析回收磷，這種磷回收工藝花費目前還較高。通過比較可以看到，第四種方式是一個比較好的回收點。

目前磷回收的工藝技術繁多，在這兒不一一去談。在此僅簡單介紹兩種德國亞琛工業大學環境工程研究所研發的磷回收工藝：PRISA工藝和PASCH工藝。

PRISA工藝是從污泥處理過程中產生的工藝水中回收磷(一次濃縮池上清液、厭氧消化池上清液、二次濃縮池上清液)。這三種工藝水中含磷的形態不一樣。經過一定的化學處理之后，回收到是大家都非常熟悉的MAP。該回收工藝基于現有的污水處理工藝，僅需要在污水處理廠進行一些技術改進，與現有的污泥處理工藝整合。該回收工藝對污水處理工藝要求，必須采用強化生物除磷工藝，否則污泥處理過程的工藝水中的磷的含量就比較低，就不太適合PRISA回收工藝。磷回收率要大于50%，滿足德國新"污泥條例"對于磷回收率的要求。

PASCH工藝的特點：PASCH工藝是從污泥焚燒的灰分中回收磷。該工藝磷回收率要大于90%;ISA研究所以及FraunhoferIME研究所的研究結果表明，污泥焚燒過程中有機污染物已經破壞，回收產品的無機雜質含量低，該產品具有良好的植物可利用性;IFEU研究所的研究結果，與其他回收工藝相比(例如協同焚燒、污泥直接農業利用等)，PASCH工藝的生態評估具有明顯優勢。示范項目運行結果表明，PASCH工藝具有較低的成本。

總結和展望：德國政界、科學和經濟界經歷了至少15年以上的共同努力，才奠定磷回收的法律基礎，研究出了一些從污泥水中和焚燒污泥灰分中回收磷的工藝技術，這些技術已經完全可以投入運用，而且回收的產品質量和肥料效果都得到了證明。污泥單焚燒和后續磷回收可能是未來德國最常用的污泥處置利用方式。由于回收工藝的經濟可行性尚待改善和提高，污水污泥灰燼的中間儲存是必要的，污泥單獨焚燒廠的焚燒能力仍需要擴建。目前尚不能達到回收設施系統的經濟運行水平。

德國已經經過15年的努力，再加上12年的法規過渡期后將全面實現從城鎮污水污泥中回收磷資源。現在是時候需要考慮中國的污泥處置利用方向問題。中國需要思考，是否應該借鑒德國的經驗，引進在污水處理中和污泥處理、處置中進行磷資源回收的策略。之所以說現在就要考慮，這也是要考慮到法律的可操作性。磷資源回收的技術我們可以比較容易快速研發或引進(比如借鑒德國)，但是我們必須要有可支撐的法律體系來實現這個目標。從德國污泥處置利用途徑的發展來看，目前焚燒為主導。而焚燒方式有污泥協同焚燒和單獨焚燒兩種，在德國過去十幾年中協同焚燒是發展的主流方向(由于投資較低)。由于新修訂的"污泥條例"要求回收污水污泥中磷資源，那么污泥就不太可能采用協同焚燒的方式(雖然法律沒有禁止)。現在開始德國將要逐步轉向單獨焚燒方式，到2029年必將完全廢棄協同焚燒的方式，出現投資的浪費。如果中國想避免這種重復投資(投資的浪費)，就應該借鑒德國的經驗，盡早考慮中國的污泥處置利用方向問題。謝謝大家。