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(nèi)一種必不可少的營養(yǎng)元素。人體內(nèi)磷大約占體重的1/10，幾乎參與到所有的生化反應(yīng)；同時，磷也會通過促進脂肪與脂肪酸分解而調(diào)節(jié)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(chǎn)，以滿足人口增長對糧食生產(chǎn)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(xiàn)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(xù)發(fā)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(nóng)業(yè)上盡可能做到磷的閉路循環(huán)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(xù)發(fā)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(yīng)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(shù)、國外磷回收案例與法規(guī)進行了歸納總結(jié)，以此來促進我國制定相應(yīng)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(fā)所導(dǎo)致的全球磷危機實際已經(jīng)出現(xiàn)。所以，我們應(yīng)盡可能恢復(fù)糞尿返田之原生態(tài)循環(huán)方式。不然，就只用通過技術(shù)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(xué)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(fù)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(nóng)村污水源分離糞尿利用：糞尿返田目前之所以不再受農(nóng)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(jīng)濟杠桿作用來推動農(nóng)民積極回歸糞尿返田之習(xí)慣。至于糞尿中病原菌等微生物滅活問題采用傳統(tǒng)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(xiàn)代多種滅菌技術(shù)，就更加安全可用了。通過源分離便器實現(xiàn)對糞尿與污水的有效分離，并被衛(wèi)生返田利用后，也可大大簡化農(nóng)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(cè)流方式回收鳥糞石（MgNH4PO4×6H2O）一直被研究與應(yīng)用領(lǐng)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(chǎn)。但是，鳥糞石生成化學(xué)條件應(yīng)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(guān)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(xué)催化問題。
?   2018年，在荷蘭代爾夫特理工大學(xué)(TU Delft)和Westus(卓越可持續(xù)水技術(shù)中心)攻讀博士學(xué)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(fā)現(xiàn)，原來污泥中的大部分磷酸鹽都結(jié)合在一種磷酸鐵礦物里，這種物質(zhì)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(dǎo)師包括TU Delft大名鼎鼎的Mark van Loosdrecht教授、Geert-Jan Witkamp教授(環(huán)境生物技術(shù)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(xué)家，據(jù)介紹，他是在Mark的介紹下進入到污水處理這個領(lǐng)(da)域(keng)。
?   藍鐵礦(Vivianite)，顧名思義，是種藍色礦物，化學(xué)式為Fe3(PO4)2·(H2O)8。1817年，A. G. Werner為了紀念在英國Cornwall地區(qū)最早發(fā)現(xiàn)藍鐵礦的英國礦物學(xué)家John Vivian，而以此為名。它出名的另一個原因是它常被藝術(shù)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(yōu)點。因為這意味著它的分離可以很簡單——用采礦業(yè)現(xiàn)有的成熟設(shè)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，F(xiàn)e(III)被還原成Fe(II)，導(dǎo)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(tài)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(chǎn)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(fā)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(xiàn)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(dǎo)，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(jié)果顯示，回收率高達80%，濃縮磷產(chǎn)品的藍鐵礦含量高達800mg/g，磷含量為98mg/g。

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