上海超純水設備解讀：德國污水污泥處置為我國污水污泥的處置的經驗借鑒
【上海水處理設備網www.esdzu.com】德國于2017年10月3日通過了對《污水污泥條例》修訂，核心內容是要求從污水污泥或其焚燒灰中回收磷。按德國污水污泥處置的相關立法，只有符合《污水污泥條例》肥料條例》限值要求，才允許污水污泥排放并進行土壤利用。分析了德國磷的供需矛盾及磷回收潛力及方法，介紹了德國經濟型磷回收情況。從德國污水污泥處置途徑的發展來看，由于協同焚燒投資相對較低，德國曾是發展的主流方向，但隨著《污水污泥條例》執行，德國將逐步轉向單獨焚燒處置，2029年必將基本廢棄協同焚燒處置方式。德國污水污泥處置處置經驗可為我國污水污泥的處置處置提供有益借鑒。
1德國污泥處置現狀
2016年德國鄉村污水處置廠共產生約180萬t污水污泥干基，其中大部分進行了焚燒處置。自2005年6月1日德國禁止有機污泥填埋處置以來，污水污泥熱處置量增加了約64%相應地，其在農業與景觀工程方面加以土地利用的比例則逐年下降。2012年該比例還在45%以上，但隨著土地利用質量要求的不時提高與肥料法規定的應用限制，2016年該比例已下降到僅35%
德國于2017年10月3日通過了對《污水污泥條例》修訂，其核心內容是要求從污水污泥或其焚燒灰中回收磷。按新條例，城鎮污水處置廠污泥需進行磷回收處理。對于人口當量大于10萬的污水處置廠，過渡期的截止期限在2029年1月1日；510萬人口當量的污水處置廠的期限在2032年1月1日，期限日之前，污水處置廠污水污泥可按現狀遵循肥料法繼續用作土壤肥料；過渡期之后，含磷量大于20g/kg總固體的污水污泥須采用磷回收工藝，要求從污水污泥總固體中回收50%以上的磷，或將污水污泥焚燒灰中的磷含量降低到缺乏20g/kg總固體或需從中回收80%以上的磷。人口當量≤5萬的小型污水處置廠產生的污水污泥則不受制于該新修訂條例。上海超純水設備
2污水污泥處置相關局部立法
2.1循環經濟法》
德國污水污泥處置的法律依據是2012年2月24日發布的循環經濟法》該法于2012年6月1日實施，于2017年7月20日進行了修訂，其目的于通過加強廢物減量及廢物回收，以繼續地改善廢物管理中的環境及氣候維護和資源化。德國執行歐盟廢棄物框架指令（2008/98/EC引入了五層次等級系列。該法案按此規定了五層級廢物等級系列，依次包括減量、預備再利用、回收、能源性利用等其他利用、消除�；谠摰燃壪盗校瑥U物生產和管理中應優先考慮那些有助于人類和環境保護的最佳措施，同時需要考慮廢棄物處置的全生命周期。此外，還須特別考慮預期排放量、自然資源維護水平、使用或提取的能源、產物及擬回收廢棄物或其衍生物中污染物的積累。
循環經濟法》第11條要求應由條例規范污水污泥管理，以確保污水污泥利用平安合理。修訂版《污水污泥條例》即以此為基礎。
循環經濟法》第121條規定，建立自愿定期質量保證機制，以促進循環經濟，并確保在污水污泥的生產及管理中保護好人類及環境。修訂版《污水污泥條例》對此進行了規定。
2.22017修訂版《污水污泥條例》
修訂版《污水污泥條例》于2017年10月3日正式生效，整體取代1992年舊版條例。條例首次對污水污泥或污水污泥焚燒灰提出了磷回收要求。條例除上述磷回收的核心內容以外，還有以下污水污泥相關規定：
1條例第1條規定了污水污泥在農業、農藝、林業或園藝土壤中的應用。
2條例第3條規定了污水污泥生產方有義務盡可能高效利用污水污泥，并力求回收含磷，以將回收的磷或含磷的污泥焚燒灰應用至循環經濟中去。
3條例第4及第5條規定了污水污泥生產方的核實義務，須支付土壤及污水污泥測試費用，并委托第三方取樣測試。第4條規定了首次污水污泥土地利用前及其之后每隔10年須進行一次土壤測試，分析土壤類型、重金屬、pH磷酸鹽含量及多氯聯苯和苯并（a芘。第5條規定了污水污泥生產方對污水污泥的調查義務，要求對每250t干基進行每年412次的分析，分析內容包括：砷、鉛、鎘、鉻、六價鉻、銅、鎳、汞、鉈和鋅含量，含鹵有機化合物，總氮含量和銨含量，磷含量，殘渣量，有機物，氧化鈣，鐵含量，pH
4條例第7條規定，只有符合《污水污泥條例》及《肥料條例》限值要求，才允許污水污泥排放并進行土壤利用，主要限值見表1
5條例第14條規定，3年內每公頃施用的污水污泥干基量不得超過5t
6條例第15條規定，若使用土壤為如下情形，則不允許污水污泥的土地利用：牧場和永久草地，耕地牧草區域，除谷物用途和產沼以外的玉米耕地，用于喂食甜菜的耕地，蔬菜、水果或啤酒花耕地，庭院、菜園或小花園，林業區域，Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類水保護區，自然維護區，各州公園，各州自然歷史遺跡，自然紀念碑，受維護景觀和受保護的生物群落。
2.3歐盟污水污泥指令
該指令規定了污水污泥及土壤中重金屬的限值，以及每年可施用于土壤的重金屬限值，如一種或多種重金屬的濃度逾越指令規定限值，則禁止使用污水污泥；指令規定了需要分析的其他參數，并規定了污水污泥應檢查的最小時間間隔；指令還包括了一些應用限制，如不得對生長季節的水果和蔬菜作物施用污水污泥；指令還規定，歐盟成員國須每3年提交一份報告，以說明該法令的執行情況，其中須演講污水污泥發生量、農業使用量及其組分。
2.4肥料法
肥料法于2017年進行修訂。以下簡要介紹了污水污泥利用相關內容。
2.4.1肥料法案》
肥料法案》于2017年5月15日進行修訂，其中特別規定了肥料、土壤改良劑、植物助劑和栽培基質的營銷和使用要求。該法案的目的確保作物的營養，維持并提高土壤肥力，防止或防止由本法案所指的肥料和其他基質對人類和動物造成危害。法案要求確保在農業生產中養分的可持續性及資源的高效利用，特別是應盡可能防止對環境的營養損失，要求施肥須有良好的專業作業，并須結合植物要求以及土壤在類型、數量和施用時間方面的養分含量要求。
2.4.2肥料應用條例》
現行的肥料應用條例》于2017年6月2日生效，條例規定了肥料應用方面良好專業作業的要求，并對肥料在農用作出了規定：最高施肥量不得逾越每100g土壤P2O5量大于20mg磷素釋放量；從2020年起3年平均每公頃只允許50kg氮，從2023年起6年每公頃只能允許10kg磷。
2.4.3肥料條例》
2009年1月9日的肥料條例》于2017年5月26日末次修訂。按該條例，污水污泥屬于有機肥料，污水污泥焚燒灰和磷回收中的各種回收物料認定為磷酸鹽肥料。
2.5第17號聯邦排放控制條例》17.BImSchV
2013年5月2日的17.BImSchV適用于單獨焚燒或協同焚燒污水污泥的處置廠。為限制排放，條例對總粉塵、硫氧化物、氯化氫、氟化氫、氮氧化物、汞及其化合物、一氧化碳、有機化合物和重金屬規定了限值。條例的基本要求是確保后燃室溫度850℃以上，并持續2s以上，以將焚燒灰中的有機物含量降低至低于3%TOC或5%灼減率。其中該條例的第10條對于熱輸出功率50MW以上的焚燒廠的年均排放限值進行了規定，要求其NOx排放濃度不得超越100mg/m3汞及其化合物（以汞計）濃度不得超越0.01mg/m3
2.6空氣質量控制技術指引》
該指引涵蓋了商業和工廠大氣污染物的排放要求。關于污水污泥處置，針對污水污泥干化有相應規定，要求污水污泥干化廠在干燥過程中產生的廢氣可直接源頭收集，并送入廢氣凈化裝置，并須控制氨、總粉塵、氣態無機氯化合物、有機物質、異味物質的排放濃度上海超純水設備。
2.7填埋條例》
2009年4月27日的填埋條例》對垃圾填埋場的建設、運營、封場等進行了規范。條例于2017年9月27日形成修訂版。根據廢物的危險性質，該條例明確了以下5個具有不同特性的填埋類別：
0級：惰性廢物填埋（幾乎為零污染的礦物廢物）
Ⅰ級：非危險廢物填埋場（有機含量極低的極低污染礦物廢物）
Ⅱ級：非危險廢物填埋場（有機含量低的低污染礦物廢物）
Ⅲ級：危險廢物填埋；
Ⅳ級：地下填埋。
德國，原則上不允許在0級和Ⅰ級處置有機碳含量超過1%廢物，包括污水污泥。
3磷的供需矛盾
磷僅以結合態存在于自然界中，通常以磷酸鹽的形式存在磷酸鹽不可再生，大部分取自磷礦。磷礦的臨時供應則取決于礦藏的可利用性及其技術利用經濟性。
全球對磷資源的需求正在穩步增長。世界人口的增長和發展中國家人民對更高生活水平的追求促進了磷需求。特別是肉類消費需求增加促進了全球磷消費。
堆積礦的原磷質量下降是一個重要問題，因其含有毒重金屬（特別是鎘含量高達147mg/kgP和核素（特別是高達687mg/kgP鈾）根據目前的一項研究，磷資源供不應求的需磷高峰”預計將發生在2051~2092年之間。
按統計，約95%礦藏由10個國家控制，地球上80%以上的經濟可開采磷礦位于非洲。歐洲唯一的磷礦在芬蘭，其23億t儲量占全球儲量缺乏1%按相關資料，截至2011年底，國磷礦資源也僅占世界磷礦資源總量的5.7%且富磷礦比例較低，全國磷礦平均品位（P2O5僅17%左右，有預測表明我國中、高品位磷礦石僅能支持30年左右地國內需求，由此可見我國磷礦石資源的稀缺性將不時逐年提升。
德國完全依賴于進口原磷，因此磷是一種戰略資源。德國早在2000年已實現了污水脫氮除磷及其深度處置，污水中約90%含磷排至污泥之中。隨著污水污泥土地利用率的明顯下降，1991年到2016年污水污泥的熱處理（干化、焚燒）率從10%增加到65%但污水污泥焚燒后的灰分不能直接進行磷的土地利用，如灰分中的磷直接用于土壤，則植物很難吸收，不只肥效低，而且還會引起土壤板結。因此，德國高度重視回收污水污泥中的磷資源，并于近年開發出諸多磷回收技術上海超純水設備。
4磷回收潛力及方法
鑒于上述情況，德國多年來一直致力于開發合適的磷回收技術。早在20042011年，作為德國聯邦政府資源維護建議的一部分，聯邦教育與研究部和當時的聯邦環境、自然維護與核平安部開展了磷回收技術的工藝開發以及大規模實施。此時，考慮的物質流是市政污水污泥、市政污水、剩余糞肥等。
表2顯示了德國某些物料流的磷回收潛力。
2013年聯邦政府決定停止將污水污泥用作肥料，而要求從中回收磷和其他養分，強調了污水、污水污泥和污水污泥焚燒灰作為磷回收技術的發展重點。各種研究項目中，開發了濕式化學法、熱化學等工藝以從污水污泥、污泥液和污水污泥灰中回收磷。
磷回收大多采用濕式化學法，如采用沉淀工藝回收磷酸銨鎂（MA P俗稱鳥糞石）濕式化學法通常可回收污水處置廠進水中5%30%磷，因在大多數情況下僅回收污泥液中的局部磷。該方法實施起來往往相對簡單，利息也較低，且作為氮磷化肥具有良好的植物吸收性。
與濕式化學沉淀工藝相比，熱處理工藝在技術上相對較為復雜，利息相對較高。但該方法都能使污水處置廠進水中磷的回收率高達90%以上，而且在污水污泥焚燒過程中焚毀了污水污泥中的有機污染物。
磷回收物料的植物吸收性因采用工藝不同而有很大差異。污水污泥的單獨焚燒相對占優，因為該磷回收技術取得磷的濃度相對較高，且重金屬等污染物濃度可控。如德國對近180萬t/年的污水污泥的焚燒完全基以單獨焚燒，并對后續磷進行回收，那么理論上每年可從焚燒灰中回收5萬t左右的磷。這相當于當前農業礦物磷消耗量的40%由于污水污泥焚燒灰是合法認可的肥料，只要符合《肥料條例》限值要求，便可直接用作肥料。
除單獨焚燒以外，污水污泥的氣化、熱解或碳化也經過了多年的發展，并進行了大規模的試驗以回收污水污泥中的磷。但到目前為止，尚不能確定磷的回收水平。
表3給出了全球磷回收工藝的概況，其中諸多在德國開發。但迄今為止，大多數工藝尚僅在實驗室或中試裝置中進行，工業規模實施的還較少。
4德國經濟型磷回收情況
磷回收技術可使各種“廢物流”中的磷實現回收并予以利用。德國在該領域的研究和發展處于領先地位。而加拿大、日本和美國等國則在大規模工程實施方面處于領先地位，如Ostara珍珠工藝等多種工藝已經大規模實施并已成功運行了若干年。
德國也有大量不同的磷回收技術以從污水污泥、污泥液和污水污泥灰中回收磷，但大多數工藝尚處于試驗階段。表4描述了德國磷回收技術的局部統計情況。
采用磷回收技術回收的磷肥中的鎘、鈾含量比磷礦中少得多。
研究標明，使用鐵鹽作為沉淀劑所引起的高鐵含量對植物生長具有負面影響。使用生物除磷工藝的污水處置廠的磷回收物證明具有提供良好的植物吸收性。通常，沉淀過程中的磷回收物比污水污泥灰中的磷回收物有更好的植物吸收性，但污水污泥灰中的磷回收物不含殘存有機物。磷回收物的肥效取決于土壤類型、植物種類、污水處置中磷沉淀類型等因素上海超純水設備。
目前，大多數含磷再生物的回收利息比磷肥的市場價格高出許多倍，尚只有濕式化學沉淀法才干相對經濟運行。
表5簡要比擬了濕式化學法和熱回收法磷回收工藝的優缺點。表6總結了目前可用的污水污泥利用途徑的優缺點。
6結語
1德國，磷被認知為一種戰略資源。德國于2017年10月3日通過了對《污水污泥條例》修訂，新條例的核心內容是要求從污水污泥或其焚燒灰中回收磷。
2按《污水污泥條例》人口當量大于10萬的污水處置廠從2029年1月1日開始、510萬人口當量的污水處置廠從2032年1月1日開始，須對含磷量大于20g/kg干基的污水污泥采用磷回收工藝，要求從污水污泥干基中回收50%以上的磷，或將污水污泥焚燒灰中的磷含量降低到缺乏20g/kg干基或需從中回收80%以上的磷，通知全面禁止污泥農用。
3按德國污水污泥處置的相關立法，只有符合《污水污泥條例》及《肥料條例》限值要求，才允許污水污泥排放并進行土壤利用。
4從污泥處置途徑的發展來看，由于污泥協同焚燒投資較低，德國曾是發展的主流方向，但隨著《污水污泥條例》執行，將逐步轉向單獨焚燒處置，2029年將基本廢棄協同焚燒處置方式，并在過渡期后將全面實現從污水污泥中回收磷資源。
5隨著磷資源稀缺性的不時提升，國應借鑒德國經驗，從全球磷平衡角度立法研究污泥處置處置磷回收途徑，高瞻遠矚、統籌規劃、近遠期結合。當務之急須防止與磷回收技術相沖突的燃煤電廠等污泥協同焚燒引起的投資浪費及其控制因子欠缺下存在環境污染風險。
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