鸟粪石听厌了?产钙磷石的磷回收技术听过吗?

越来越多的污水处理厂正在实践营养回收，其中磷是常见的回收材料之一。除了处理日益严格的出水磷浓度外，污水处理厂除磷的动机还包括解决管道和工艺设备的鸟粪结垢问题（污水处理设备经常在长期运行中积累大量的鸟粪形矿物附着物，损坏管道和设备），也可以成为销售肥料，成为污水处理厂的有力宣传材料。

CalPrex据悉，磷回收技术起源于一家公司Nutrient Recovery & Upcycling（简称NRU）公司，然后Centrisys/CNP公司从NRU该工艺技术获得授权。2019年底，水业杂志《TPO(处理厂经营者)采访NRU公司创始人之一Menachem Tabanpour。在本期的微信专栏中，小编结合本次采访报道，与大家一起增加对CalPrex的了解。

CalPrex的发展史

NRU该公司表示，在污泥进入厌氧消化器之前，该工艺可以回收45%以上的总磷。该方法是在厌氧消化前将氢氧化钙设置在一个特殊的反应器中，将氢氧化钙添加到剩余污泥和初级污泥的浓缩液中，终使用钙磷石（CaHPO4·2H2O，英文名为Brushite）捕获磷的形式，干燥后可制成肥料颗粒。

Tabanpour先生说他和CalPrex故事可以从20年前开始。2002年，当他还在上中学时，他参加了威斯康星麦迪逊大学Philip Barak实验室暑期实习项目教授。Barak教授是CalPrex初的发明人，但他初研究如何用单分子膜结晶提取鸟粪石。

由于项目的不断发展，Tabanpour先生读本科的时候可以继续参加这个项目。首先，项目组与位于麦迪逊的九泉污水处理厂(Nine Spring WWTP)合作，在处理工艺的不同位置采样，以确定除磷点。他们发现在酸性消化池中(SRT基本为1.5天)，pH降低值会使磷非常易溶，容易提取。2007年，他们决定放弃对鸟粪石的研究，开启钙磷石回收的新方向。

团队成立于2011年，以加快其商业化进程NRU公司。个中试项目位于伊利诺伊州Woodridge城的Greene Valley污水处理厂的管道也受到鸟粪石结垢的困扰。他们一共在Woodridge次是2014-2015年，第二次是2017年。2017年，美国圣骑士关注。2017年，美国圣骑士(Centrisys)的子公司CNP获得授权并注册该技术 CalPrex的商标名。这样的名字是因为CNP已经有一个叫了MagPrex基于鸟粪石沉淀的磷回收技术，他们认为CalPrex MagPrex为污水处理厂提供磷回收率的解决方案。

2018年，Centrisys/CNP和NRU新组成的团队正在进一步获得密尔沃基城市污水管理局(MMSD)、丹佛市污水管理局(MWR)麻省水资源管理局(MWRA)在得到美国水研究基金会的支持后(WRF)在九泉污水厂进行更大规模的示范项目，验证工艺技术的大规模潜力。

CalPrex差异？

在被问到CalPrex当工艺与其它磷回收工艺有本质区别时，Tabanpour答案是：一个关键区别是，我们不生产鸟粪石，而是生产钙磷石，后者是磷酸钙矿物，而不是磷酸镁矿物。与其他商业磷回收技术相比，CalPrex回收率是它们的两到三倍。一般来说，除磷率的关键是你能溶解多少磷。捕获溶解的磷是除磷过程中简单的部分。困难在于你能把污泥中的总磷变成可溶的形式？”

污水中的磷通常被密封在污泥中。磷进入初始污泥约10-20%，其余大部分在剩余污泥中，出水量仍含10%。Tabanpour说：污泥浓缩后，基本上是磷汇(phosphorus sink)，它主要存在于细胞或颗粒状。为了回收，你需要溶解磷。这就是发酵池的作用。较低的发酵池pH能释放更多的磷并保持可溶性。离心机脱水后，可溶性磷高浓度离心液约500ppm，并且TSS较低。这是后续磷沉淀的理想溶液。”

CalPrex反应器

那么CalPrex反应器是如何回收磷的？Tabanpour我们加入氢氧化钙(熟石灰)，pH值从5.5升至6.5.形成的磷酸钙矿物沉淀在斜板沉淀池中，然后用离心机脱水，然后干燥成肥料。脱水后的离心液送回污水处理线。

钙磷石的特点

Tabanpour表示：钙磷石与鸟粪石相似，也是一种很好的缓释肥料。纯钙磷石磷含量约18%，鸟粪石磷含量约12.6%，是市场上其他磷肥较的矿物磷肥替代品。鸟粪石的形成会伴随着晶体过程，形成大晶体或珍珠，但钙磷石不会。后者形成150-300μm的颗粒。脱水后会形成糊状物，看起来像厚厚的混凝土。干燥后，它变成非白色或灰色粉末，可以制成颗粒。

什么样的污水厂适合？

问什么污水厂适合选择这个过程。Tabanpour表示有四类污水厂可快速适应：

首先，合适的污水水解工艺的污水厂是合适的；

二是厌氧消化前需要去除大部分磷的污水厂，因为它们通常面临非常严重的鸟粪石结垢问题，或者对污泥磷浓度有相关要求的污水厂；

三是后置好氧消化器(PAD)因为PAD能破坏碱度，降低碱度pH，回收可以提高溶解磷的含量；

四是污水厂，想提高生物固体肥料的产量。

另外，Tabanpour还提到，NRU有自己的钙磷石肥料商品—— 2019 他们在秋天推出了一个名字 Steady State 肥料品牌。销售的肥料包括AirPrex鸟粪石及装置生产CalPrex根据客户需要定制的钙磷石和氮磷钾混合肥料。

据悉，除了MMSD在丹佛污水厂的测试中，水务局九泉污水厂在厌氧消化前增加了CalPrex系统去除大部分磷后，污泥中氮磷的比例更加合理，获得的磷肥质量可以更好地满足农业氮的需求，进而提高了对钙磷石肥的信心。小编个人认为，随着对活性污泥中磷转化机制认识的加深，相信未来磷回收技术的回收率有望进一步提高。

由于小编的水平有限，如果读者想知道的话CalPrex更多细节，请查看WRF原报告。如有不对劲，请多指正。

来源：JIEI创新实验室

大家都在搜索的问题