1月28日到29日,由德国联邦材料研究与测试所,联邦环境局,德国联邦环境、自然保护和核安全部联合举办的“污水-磷-化肥”为主题的环境研讨会吸引了三百余位德国的政治家,企业家和科研工作者参加。会上就德国磷资源回收的重要性,政治框架条件和可行性技术和磷资源回收的转型期进行了深入探讨。

磷在生命系统中具有十分重要的作用,是ATP、DNA以及RNA的重要组成部分。一方面,磷作为一种几乎不可再生、不可替代资源是极为有限的,全世界面临着磷资源的匮乏。另一方面,磷是引起水体富营养化、导致藻类繁殖的重要元素,很多污水处理厂面临出水磷含量过高的问题。 磷在德国属于战略性稀缺资源,德国属于磷矿资源匮乏的国家,每年需要磷肥约24万吨,其中12万吨的磷主要依赖进口。

为了缓解可能面临的“磷危机”,减少磷对进口的依赖,德国开始从城市污泥中提取回收磷。在城市污水处理过程中德国每年产生干污泥200万吨,其中约有5-6万吨可回收的磷,如果得到有效回收的话能涵盖德国磷矿进口需求的约40%。 对于欧洲国家来说,决策者在污水磷回收方面起着决定性的作用。为了鼓励尽可能从污泥、污水中回收磷,学者和政治家进行激烈的讨论并开始尝试制定相关政策法规,如鼓励更多的污泥单独焚烧,禁止与其他物质混合焚烧,同时将燃烧后的灰渣贮存起来等到市场成熟时再大规模提取其中的磷。与此同时,德国也一直在讨论是否需要执行更加严格的《污泥管理条例》和《化肥管理条例》,从而对污泥农用和土地利用作出更加严格的规定,一方面防止污泥中的有害物质进入农田,另一方面鼓励通过焚烧,从灰渣中回收更多的磷。 此外,德国联邦科技部也投入了大量的资金用于研发磷回收技术,现在已经有很多技术得到了工程化运用如Airprex®, Mephrec能够分别从污泥和灰渣中提取出磷或者其化合物。磷矿石价格的不断攀升给磷回收提供了强大的推动力,科技研发的成果将成为政策出台的最佳保障。德国柏林Wassmannsdorf污水处理厂利用磷酸铵镁结晶法(俗称鸟粪石法)已经实现工程化,每年从污泥中提取约120吨鸟粪石缓释肥,以小包装的形式向市场销售。回收了磷肥的同时还解决了生产过程中管道堵塞的问题,成为磷回收的一个成功的案例。

我国作为人口大国,每年消耗磷矿石约9000万吨,占全球第一位。我国磷矿石储量虽然位居全球第二,我但磷矿石资源“丰而不富”,总体品位较低,高品位的磷矿石只占到10%左右,按照现在的消耗量易开采的高品位磷矿石只有15年左右的使用时间,经济储量也仅能维持40 年。据联合国粮食及农业组织统计,到2050年随着世界人口的增长,粮食供给需求将增加70%,如果磷资源的问题不到解决,将会出现粮食危机问题。 我国城市污水处理厂蕴含大量的磷资源,按照目前的污水处理量和出水标准,每年大约有30万吨的磷进入污泥,相当于德国磷肥一年的消耗量还要多。

在未来几年,或许我国大量资金仍会投向污水除磷,而非回收磷。对于政府决策者来说,应该以可持续发展为目标,从长远考虑,未雨绸缪,在污水处理厂投资建设时将除磷与磷回收工艺相结合,减少化学药剂的使用量和二氧化碳排放量,兼顾经济效益和社会效益。 磷回收从长远角度来说具有重要的战略意义,涉及到国家的粮食安全问题。另一方面随着环境污染和资源短缺问题日益突出,高耗能、低资源回收、高排碳的传统污水处理模式需要得到改变。随着科学技术的发展,未来的污水处理厂将会由 “从污水中尽量去除各种污染物”逐步转变为“尽量从污水中回收各种资源和能源,成为一个资源型工厂。

 

周旷昕 (德中环境与能源促进中心)