编者按：为确保未来粮食生产所需的主要营养物质磷（P）持续供应，人们加快了从污水和污泥中提取磷资源的技术开发和应用。其中，污泥灰分磷回收技术具有广阔的发展前景。磷是粮食生产和其他产品的核心元素，但其储量有限且不可再生。欧洲是目前磷回收技术发展最好的地区，因其需要进口磷矿和衍生原料，且有着相关监管法规。其他推动磷回收因素包括对污泥中重金属和微污染物的关注，以及城市扩张导致的污泥量增加和处置问题。从污水和污泥中回收磷的方法包括从液相和焚烧污泥灰分中提取。未来发展方向包括使磷回收技术更可持续，并尝试创造有价值的磷化合物。项目包括FlashPhos回收白磷（P4），其中，污泥经过干燥和气化处理，最终转化为P4。通过利用废物流，该项目还致力于生产环保的水泥添加剂。
为确保作为粮食生产主要营养物质——磷（P）在未来一段时间的持续供应，人们开始加快从污水和污泥中提取磷元素技术的开发和应用。污泥灰分磷回收技术是目前发展前景最广阔的技术。
驱动因素如何变化？
磷是粮食生产必不可少的营养元素，也是许多其它产品（如，动物饲料和化学产品）的核心原料。该元素通常来自岩石沉积物，这些沉积物仅在少数地区存在，是一种不可再生的资源。人们一致认为从废物、污水中回收磷是大趋势，污水被确定为一种可行的磷资源载体。
尽管在全球范围内都有从污水中回收磷的项目，但欧洲是目前发展最好的地区，因为该地区有磷矿和衍生材料都需要进口，且还在实施监管污泥处理、处置和土地利用的法规。
许多欧洲国家以前在很大程度上均依赖俄罗斯的磷供应，且在过去几年中国对所有地区的磷矿石出口都受到了挤压。尽管2023年化肥价格较2022年近期高位有所回落，但价格仍高于历史平均水平。
2022年，欧盟化肥产品法规进行了更新，宣布回收肥料具有无废物性，并创建了一个统一的市场，以作为其循环经济方案的一部分。该方案是该地区一系列举措的一部分，包括修订废物法规和可持续建筑指南。
瑞士于2016 年出台了从污泥中回收磷的法规，成为世界上第一个这样做的国家。德国也是磷回收的领跑者，通过修订其《污水污泥条例》制定了国家法规，规定大型污水处理厂必须进行回收磷，最后期限为2029年或2032年，具体取决于工厂规模。2022年，奥地利亦提出了一项规定污泥焚烧和P回收的法规，该法规将于2030年之前生效。
全球范围内存在的其它推动磷回收的因素包括对通常施用于土地上的污泥中重金属和微污染物存在的持续关注。许多磷回收技术可以在一定程度上减少这些污染物的，并且与直接土地利用相比，从污泥中回收的肥料通常是一种更“清洁”的选择。
此外，城市的扩张既增加了污泥量，又减少了合适的处置途径。因此，焚烧因其出色的减量能力而可能会越来越受欢迎，将开辟更多使用污泥灰烬中回收磷技术的机会。
磷是如何回收的？
从污水和污泥中回收磷有两种主要方式：从液相中回收（通常以鸟粪石形式）和从污泥焚烧灰分中回收。前者开发于上世纪90年代，当时许多处理厂在二级处理步骤中从化学方法转为生物营养物去除方法，这导致下游污泥处理过程中发生了不可避免的鸟粪石沉淀副作用。这给处理厂带来了运营问题，但从而变相促使了相关技术的发展。
该领域的主要参与者现在包括 Ostara、Colsen 和 Veolia Water Technologies。这些解决方案将鸟粪石沉淀转移到系统的不同部分，并具有可收获的次要效益。这些技术在市场上早期占据主导地位，目前仍然是最成熟的技术，并且在全球多个地区广泛推行。
然而，从污泥焚烧灰分中获取磷的技术也开始受到关注。这些技术的方法各不相同，但最常见的是使用酸从灰分中浸出磷，之后可以使用纯化方法去除重金属。
在当前市场上，再生磷肥中存在杂质是技术公司试图克服的关键障碍之一，因为这类产品往往无法与原材料衍生的对应产品质量相匹配。基于灰分中资源回收技术的进步，在欧洲，污泥焚烧正在变得更加普遍，大部分计划和正在运营的设施都在此。
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利用以前无法利用的资源
在欧洲、北美和南非，生物除磷是主流营养物去除方法，从液相中提取磷将紧随市场的发展。
在这些情况下，磷是相对容易从生物质中回收的。然而，还有其它以化学方法为主导的从污水中去除磷的方法也应用广泛。这些方法产生的副产品通常无法循环利用，因为磷与铁或铝的强烈结合，使回收工作变得非常困难。
然而，欧洲一个团队正在试图挑战这一观念，其中，包括Wetsus、TU Delft、STOWA、Kemira、Metso Outotec和一些欧洲公用事业公司。Kemira持有ViviMag技术专利的知识产权，它用了针铁矿的磁性特性（一种结合了铁和磷酸盐的形式），将该化合物从污泥中去除以便进行利用。
Kemira于2023年2月在德国Schönebeck的一个处理厂与Veolia合作完成了该技术的首次全面试验。
该团队正致力于建立一个市场，以销售这种收获的产品，可以是原料出售，也可以是经过分离铁后再销售。尽管铁通常被视为回收肥料中的杂质，但一些欧洲国家，如，西班牙或意大利可以通过将这种金属用于贫瘠土壤来获取收益。在未来，该团队还将研究更具成本效益的方式来分离强铁磷键，以进一步拓宽销售市场。
迎难而上
展望未来，有一些项目致力于使磷回收技术更具可持续性，并尝试创造在肥料以外有价值的磷化合物。
特别值得一提的是FlashPhos项目，该项目旨在回收P4，这是市场上大多数磷产品的关键前体。该项目由斯图加特大学主导，并有一个庞大的研发团队。该过程首先将污泥干燥至含水率低于5%，然后使用高温快速气化来除去重金属和有机物质。最后，产生灰渣被引入炉中以将磷酸盐还原为P4。
污泥灰分通过酸浸法浸出磷的局限性一是仍然存在额外的残留物质，除非它能用经济的方法转化为其它有用的材料。
FlashPhos团队希望通过利用所有废物流来改变这一状况。例如，其中一个目标是生产具有环保特性的水泥添加剂。尽管其它磷回收工艺通常不会像 FlashPhos那样在焚烧步骤后继续进行高温处理，但该团队认为其技术可以减少水泥生产过程中的化石燃料能源消耗。众所周知，水泥生产是世界上碳排放量最大的行业之一。
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