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鸟粪石法回收沼液中氮磷技术分析

目前的废水处理技术工艺使氮磷等营养元素经水处理后，大多直接通过管网被排入环境水体中，

而不是回归农田。同时，对于以厌氧发酵技术为核心业务的能源环保公司而言，厌氧发酵产沼项目沼

液产量大、处理难、消纳途径受限，是导致大部分厌氧项目商业化运营难、盈利难的重要因素，能否

有效地消纳处理沼液有时甚至是有机废弃物处理项目决定采用何种工艺的决定性因素。因此，高效、

稳定、节能地降低沼液中的氮素是目前厌氧领域研究的热点，也是工程化应用的难点。单纯将厌氧沼

液处理达标进行排放对于大中型湿式厌氧项目来说阻碍和难度越来越大，寻找出一条适宜的沼液资源

化路径显得十分重要。而用鸟粪石结晶技术进行高氮磷废水的处理已成为国内外在废水脱氮除磷及资

源回收领域的研究热点之一。

1鸟粪石法氮磷回收技术

鸟粪石结晶法回收氮磷的原理是废水中铵离子、磷酸根离子及镁离子三种离子溶度积超过鸟粪石

溶度积，相互结合进行化学反应，并生成结晶体。

磷酸铵镁的溶度积为1×10-13～7.08×10-14，在水中的溶解度极小。在实际的鸟粪石沉淀法回

收氮磷废水项目中，需要根据比例，通过人为外加镁盐和正磷酸盐来控制废水中三种结构晶离子的摩

尔比，使其达到能够过饱和状态，后续采用固液分离等处理工艺即可实现脱氮除磷的目的。鸟粪石结

晶沉淀时会产生下述三个主要反应：

厌氧工程产生的沼液水质较为复杂，用鸟粪石结晶法回收沼液中的氮磷也受到诸多因素的影响，

不同来料的厌氧沼液中的三种构晶离子比例不平衡，镁源和磷源的种类及摩尔配比对鸟粪石沉淀反应

也有显著的影响。此外，沼液的酸碱度不同时，会对上述三种离子的存在状态及活度产生一定的影响；

而温度、反应时间、搅拌等也会对鸟粪石结晶过程有一定的影响[1]，进而影响最终氮磷脱除效果。

2国内外鸟粪石氮磷回收技术概述

从废水中以鸟粪石的形式回收磷的商业化技术已经显示出较好的磷去除率和磷回收效率，其处理

的对象多为市政污水和污泥。这些磷回收技术可以实现较高的磷去除效率，并产生鸟粪石产品。

2.1美国OSTARA技术

Ostara工艺主要用于回收市政污泥离心脱水液相和厌氧沼液中的磷。该工艺包括一个维持在厌

氧条件下的混合池，市政污泥中的聚磷菌释放储存的磷酸盐，在随后的污泥浓缩过程将释放的磷酸盐

转移到液相中。Ostara解决方案的核心是Pearl反应器，通过在控制pH值(投加NaOH)的环境中添

加镁盐，同时在上流式流化床内，进行再循环以保持较低的过饱和度，从而去除系统中的磷，并使得

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磷结晶成高纯度的磷酸铵镁肥料颗粒，这些固形颗粒然后被收集、干燥、装袋、销售。Ostara技术

在世界范围内已有20余个商业化应用项目，主要集中在欧美国家。

其立式Pearl核心反应器的设计是逐步增大反应器直径，由至少三个垂直反应区组成，其中上部

反应区的垂直流速低于底部沉淀捕集区流速，随着晶体生长和团聚使得颗粒变大，可以下沉到底部捕

集区，收获的鸟粪石直径在1.5～4.5mm之间，并在55～56℃下干燥。

尽管有报道称，Ostara工艺可以通过更畅销的产品实现更高的磷回收效率，但是该技术也存在

一些缺点。循环流对于流化床来说是必不可少的，该工艺回流比可以达到20(如：Durham的一家污

水处理厂DurhamAWWTP)。但高回流比会导致更高的运行成本。

2.2苏伊士Phosphogreen技术

绿磷技术(Phosphogreen)是苏伊士(SUEZ，2018)开发的一种鸟