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德國(guó)卡爾斯魯厄技術(shù)研究所的科學(xué)家們成功開(kāi)發(fā)出一種新型結(jié)晶技術(shù)，該技術(shù)可用于從廢水中回收磷原料，從而為生態(tài)環(huán)保創(chuàng)造更有利的條件。

石油危機(jī)，水危機(jī)……這是很多人都熟悉的話題，相對(duì)而言，磷安全可能就不那么被廣為關(guān)注了。

人類未來(lái)或面臨磷短缺

“磷同水一樣，對(duì)所有現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)體來(lái)說(shuō)都是*的。如果像關(guān)注水供應(yīng)那樣去關(guān)注的磷供應(yīng)，人們的擔(dān)憂就會(huì)陡然加重。令人不解的是，人們并未更加重視磷安全。”這是澳大利亞一位學(xué)者的擔(dān)憂。的確，近年來(lái)，磷礦石價(jià)格一路飆升，有科學(xué)家也發(fā)出警告：食品行業(yè)或許將不得不應(yīng)對(duì)未來(lái)磷短缺的問(wèn)題。

磷是人類和其他生物生命活動(dòng)*的元素，磷肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)*的肥料。消耗的磷礦資源有80%用于磷肥的生產(chǎn)，其他的用途包括制造洗滌劑、飼料添加劑等。而磷礦資源是一種的資源，據(jù)估計(jì)，按照目前的消費(fèi)量，世界磷礦資源將在100年內(nèi)陷于枯竭。

*的磷礦資源主要分布在摩洛哥、美國(guó)、南非、中國(guó)等國(guó)家。在一些磷礦資源匱乏的國(guó)家和地區(qū)，如日本和歐洲，磷礦資源主要依賴進(jìn)口。近年來(lái)，由非洲出口到歐洲的高品位磷礦資源日漸稀缺，價(jià)格不斷上漲。

目前，人類對(duì)磷礦資源的利用方式是不可持續(xù)的：不斷開(kāi)采的磷礦資源，利用其中的部分磷元素，將其余的排入水環(huán)境或污泥，這不僅耗竭了磷礦資源，同時(shí)導(dǎo)致了水體富營(yíng)養(yǎng)化。據(jù)統(tǒng)計(jì)，城鎮(zhèn)居民每人每天隨糞便、尿液排泄到城市污水中的磷約有1.0克；而含磷洗滌劑的使用也提高了污水中磷的濃度。

向污水“要”磷

基于資源和環(huán)境兩個(gè)方面的壓力，自上世紀(jì)90年代末以來(lái)，在歐洲和日本等地，從污水中回收磷得到了科技界、磷酸鹽工業(yè)界、水工業(yè)界以及政府的重視和支持。

歐盟制定的水框架指令對(duì)城市污水處理廠除磷作出了明確規(guī)定；西歐磷工業(yè)協(xié)會(huì)則提出，到2010年左右，要回收回用25%的磷；瑞典政府更是提出要回收回用污水中75％的磷。磷回收成為資源環(huán)境領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。

污水磷回收的實(shí)質(zhì)是將水中的磷固定下來(lái)，使其與污水分離，變成類似磷礦石的產(chǎn)物，可以用于磷酸鹽工業(yè)或用作農(nóng)肥。目前研究和試驗(yàn)較多的磷回收工藝是磷酸鈣沉淀法和磷酸銨鎂結(jié)晶法。前者使磷酸根與鈣離子結(jié)合生成磷酸鈣沉淀，從水相析出；后者使磷酸根與鎂和銨根離子結(jié)合，形成磷酸銨鎂晶體（俗稱鳥(niǎo)糞石），與水相分離，這一工藝同時(shí)將污水中的部分銨結(jié)晶出來(lái)。

盡管污水磷回收的原理并不復(fù)雜，但由于污水成分復(fù)雜，共存干擾組分，尤其是碳酸根、有機(jī)酸等組分能夠與磷酸根競(jìng)爭(zhēng)鈣鎂離子，所以其工藝需要大量研究。同時(shí)，關(guān)于磷回收產(chǎn)品的利用方式，也是科學(xué)家研究的課題之一。一般認(rèn)為，從污水中回收的磷酸鈣可以被用作磷礦石的替代產(chǎn)品，而回收的磷酸銨鎂可被用作緩釋磷肥。

污水磷回收的小試和中試研究有很多，荷蘭和日本已經(jīng)有污水磷回收的大規(guī)模試驗(yàn)廠。荷蘭的Geestmerambacht污水處理廠以石英砂為磷酸鈣結(jié)晶的晶種，使回收的磷包裹在石英砂上，形成類似磷礦石的粒狀產(chǎn)品，其產(chǎn)品已經(jīng)被當(dāng)?shù)亓姿猁}生產(chǎn)企業(yè)使用。

德國(guó)卡爾斯魯厄技術(shù)研究所研發(fā)的新型磷回收技術(shù)，其核心是在磷回收結(jié)晶工藝的晶種上進(jìn)行創(chuàng)新。早在2002年，該研究所的前身卡爾斯魯厄研究中心的研究人員就開(kāi)展了利用硅酸鈣礦物雪硅鈣石從土豆廢水中回收磷的研究。雪硅鈣石是一種廢棄的建筑材料，具有類似于水泥的組分，其特點(diǎn)是能夠在水中溶出鈣離子和堿。鈣離子可以結(jié)合磷酸根形成磷酸鹽，堿性條件則對(duì)磷酸鈣結(jié)晶有利。由于雪硅鈣石來(lái)源廣、價(jià)格較低，用它作為回收磷的載體是一種不錯(cuò)的選擇。負(fù)載了磷酸鹽的雪硅鈣石有望作為磷礦石的替代產(chǎn)品。

總體而言，污水磷回收的研究仍處于工藝開(kāi)發(fā)、不同規(guī)模工藝和裝置的試驗(yàn)階段。研究較多的是工藝條件的控制與優(yōu)化、磷酸鹽結(jié)晶晶種的選擇、產(chǎn)品的利用方式等問(wèn)題。

中國(guó)亟須重視磷的循環(huán)再利用

從污水中回收磷在我國(guó)仍是一個(gè)很新的課題。國(guó)內(nèi)已經(jīng)有少量學(xué)者開(kāi)始研究污水磷回收的技術(shù)，并進(jìn)行了中試。筆者近年來(lái)在污水磷回收工藝原理和技術(shù)的研究方面得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家科技支撐計(jì)劃的資助，已在磷回收工藝技術(shù)方面取得了較好進(jìn)展。

我國(guó)是磷礦資源大國(guó)，總儲(chǔ)量在世界上，但是高品位磷礦資源并不多。而且，由于我國(guó)是人口大國(guó)，人均磷礦資源并不豐富。根據(jù)*相關(guān)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有27億噸折標(biāo)磷礦，儲(chǔ)量?jī)H夠維持使用70年左右。美國(guó)限制對(duì)日本的磷礦出口后，日本在減少磷礦進(jìn)口總量的同時(shí)，轉(zhuǎn)而從我國(guó)進(jìn)口大量的磷礦石，值得關(guān)注。

我國(guó)環(huán)境界早就認(rèn)識(shí)到氮磷營(yíng)養(yǎng)物污染對(duì)水環(huán)境造成的危害，在環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)地區(qū)開(kāi)始了限制有磷洗衣粉的行動(dòng)。國(guó)家還要求在水環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)地區(qū)的污水處理廠進(jìn)行脫氮除磷，但是實(shí)施效果并不理想?？傮w上，我國(guó)對(duì)水環(huán)境營(yíng)養(yǎng)物的控制力度不夠。“十一五”期間，國(guó)家提出的水污染物總量控制的剛性指標(biāo)只是COD（化學(xué)需氧量）一項(xiàng)。目前，提高城鎮(zhèn)污水處理率仍是水環(huán)境保護(hù)zui基本的工作目標(biāo)之一。

在城市污水處理的發(fā)展歷程中，首先是COD的去除，進(jìn)而是脫氮除磷，然后到氮磷的回收，這是水環(huán)境保護(hù)工作循序漸進(jìn)的發(fā)展過(guò)程。從污水中回收資源，將資源利用與環(huán)境保護(hù)結(jié)合起來(lái)，是水環(huán)境保護(hù)的階段，也是可持續(xù)發(fā)展思想的體現(xiàn)。今后，我國(guó)將會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)水環(huán)境氮磷營(yíng)養(yǎng)物污染的控制，尤其是在水環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)流域。如果能夠?qū)⑽鬯缀土谆厥战Y(jié)合起來(lái)，并且能使回收的磷產(chǎn)品有一定經(jīng)濟(jì)收益，不僅有望降低污水處理的綜合成本，而且節(jié)約了寶貴的磷礦資源。

目前，制約磷回收大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的障礙主要在于其成本仍然較高，不能與普通磷礦石的價(jià)格進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。如果不對(duì)回收的磷礦石采取特殊價(jià)格政策支持，這種局面將難以改變。另外，由于磷礦資源在的分布不均，人們對(duì)回收這種資源的緊迫性的認(rèn)識(shí)是不一樣的。我國(guó)的磷礦資源較豐富，確實(shí)會(huì)對(duì)磷回收技術(shù)的發(fā)展動(dòng)力產(chǎn)生影響。但是，由于磷元素是人類生活*的元素，隨著時(shí)間的推移和磷礦資源的日益耗竭，將來(lái)總有一天，人們對(duì)磷礦資源的重視將會(huì)比對(duì)能源更加重視。但到那時(shí)，是否為時(shí)已晚？我國(guó)作為發(fā)展中的人口大國(guó)，結(jié)合環(huán)境保護(hù)的需求，制定磷礦資源利用、回收、循環(huán)再利用的策略是十分必要和緊迫的。

[來(lái)源：科學(xué)時(shí)報(bào)]

環(huán)保產(chǎn)品咨詢,工業(yè)在線及實(shí)驗(yàn)室用儀表：在線PHORP監(jiān)控儀;在線COD、TOC、BOD分析測(cè)定儀;溶解氧;氨氮;余氯;電導(dǎo)度;濁度;總磷|磷酸鹽|氨氮等多參數(shù)在線分析儀;重金屬分析儀:在線氟化物、氟離子|硝化鹽/硫化物|氰化物|銅|鉻|砷|汞|鉛|鎳|鋅|錳|鐵|鈹|銀|揮發(fā)酚|余硫|揮發(fā)酚|離子分析監(jiān)測(cè)儀;硬度計(jì);流量計(jì);液位計(jì);污泥濃度計(jì);污泥界面儀;懸浮固體分析儀;水中油分析儀;毒性氣體分析儀;電極傳感器;分光光度計(jì);泵類：cole-parmer蠕動(dòng)泵、NIKKISO計(jì)量泵、SEKO計(jì)量泵、ProMinent計(jì)量泵、VERDER氣動(dòng)隔膜泵、帶式污泥脫水機(jī);