姚剛：主持人好，大家早上好。我是來(lái)自于德國亞琛工業(yè)大學(xué)環(huán)境工程研究所的姚剛。首先感謝組委會(huì )對我們的邀請，尤其是對“中德水環(huán)境與健康研究中心”的信任。作為這次會(huì )議的支持單位，我們應該做一點(diǎn)小小的貢獻，所以今天給大家帶來(lái)一個(gè)報告，介紹一下德國的一些新動(dòng)態(tài)。

今天給大家帶來(lái)的報告題目是“德國污水污泥磷資源回收技術(shù)與法規的最新發(fā)展”。為什么要談這個(gè)問(wèn)題呢?看一下背景情況。首先談?wù)勗诘聡M(jìn)行磷回收的必要性。磷是一種戰略資源，除此之外，德國很大的一個(gè)問(wèn)題是磷完全依賴(lài)于進(jìn)口;同時(shí)在污水和污泥處置過(guò)程中，德國在2000年已經(jīng)實(shí)現了污水深度處理、除磷脫氮措施全面實(shí)施。污水經(jīng)過(guò)深度處理后有90%的磷都進(jìn)入了污泥中去。早期德國的污泥有1/3以上進(jìn)行土地利用(農用、林用、土地改良)，污泥中的磷可以通過(guò)土壤進(jìn)入到自然循環(huán)利用。后來(lái)污泥的土地利用在德國有過(guò)激烈的討論，其結果是污泥的土地利用率出現明顯下降?，F在有四個(gè)聯(lián)邦州已經(jīng)實(shí)施禁止污泥的土地利用。從1991年到2016年污泥的熱處理(干化、焚燒)，從10%增加到65%，這是一個(gè)污泥利用和處置方向的根本性轉變，這樣的轉變導致污泥焚燒后的灰分不能直接進(jìn)行磷的土地利用。如果灰分中的磷直接用于土壤，植物很難吸收，所以焚燒污泥灰分用到土壤中，不僅肥效低，還會(huì )板結土壤。因此，德國提出如何回收污水污泥中磷資源的問(wèn)題。

我們看一下中國的情況，表面上看中國的磷礦是非常豐富的。其實(shí)中國磷礦資源僅占世界總資源的7%。但是中國的富磷礦比例比較低。美國地質(zhì)調查局(USGS), 中國已知的磷礦儲量靜態(tài)利用年限為37年。依據中國的學(xué)者研究結果，利用平均品位為23%以上的礦，也只能利用到2032年;一些預測也表明，中、高品位磷礦石僅能支持中國國內需求30年左右。由此可見(jiàn)，中國磷礦石資源稀缺性將不斷提升。此外，磷礦在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中對礦山及其周?chē)h(huán)境的產(chǎn)生污染(廢水、廢氣和噪聲)。中國建成污水處理廠(chǎng)4063座，污水處理能力達1.78億立方米/日，年產(chǎn)生含水量80%的污泥5000多萬(wàn)噸。目前中國的污泥大多進(jìn)行填埋和土地的利用。這樣的處置和利用方式還能維持多久?現在我們也必須思考這樣一個(gè)問(wèn)題。

德國聯(lián)邦政府提出了回收污水污泥中磷資源的戰略思想。早在2002年時(shí)，德國聯(lián)邦政府的環(huán)境專(zhuān)家委員會(huì )提出建議“開(kāi)發(fā)和進(jìn)一步開(kāi)發(fā)從廢水和污泥中回收磷酸鹽的熱工藝”;2010年歐盟環(huán)境部長(cháng)會(huì )議委托德國聯(lián)邦州廢物工作組評估可持續利用二次磷儲備的行動(dòng)建議，開(kāi)展一系列這個(gè)領(lǐng)域的研究、規劃、建造和工藝運作技術(shù)知識的交流和傳播;2013年3月7日，在布魯塞爾舉行的歐洲可持續磷資源會(huì )議期間正式成立歐洲磷資源平臺。

在過(guò)去十幾年中，德國政府采取了一系列的資助計劃，促進(jìn)德國大學(xué)和工業(yè)界在磷回收領(lǐng)域幾十年的聯(lián)合研究。例如，2004-2011聯(lián)邦教育、研究部(BMBF) /聯(lián)邦環(huán)境部(BMU)啟動(dòng)“植物營(yíng)養物循環(huán)利用，特別是磷資源”資助計劃;2010: 聯(lián)邦教育、研究部(BMBF)將磷資源納入資源效率計劃 (ProgRess)。今年新的一輪聯(lián)邦教育、研究部(BMBF)資助計劃“磷資源循環(huán)利用”也準備啟動(dòng)。

立法是實(shí)現磷資源循環(huán)利用的最重要的基礎。在這兒簡(jiǎn)單回顧一下德國污泥條例的頒布與修訂情況。1972年6月7日聯(lián)邦立法機構頒布了在聯(lián)邦范圍內適用的第一部《廢物處置法》，1982年為了規范農業(yè)、林業(yè)及園藝用地上利用污泥，頒布了第一部污泥條例;1992年4月15日聯(lián)邦立法機構又根據污泥條例的實(shí)施經(jīng)驗和歐共體的污泥法規要求，對本條例進(jìn)行了修訂;2012年聯(lián)邦德國對"肥料條例"進(jìn)行修訂，要求從2015年起，在農業(yè)、林業(yè)及園藝用地上施用的污泥必須遵守該條例的規定;2010年提出了"污泥條例"修訂草案，經(jīng)過(guò)長(cháng)達七年的討論和論證，于2017年9月27日"污泥條例"修訂版通過(guò)聯(lián)邦議會(huì )審查后正式生效。從此，德國污水污泥的利用開(kāi)啟了新篇章。

德國"污泥條例"在2017年9月27日最新修訂時(shí)做出了重要的規定，這里僅介紹幾點(diǎn)最核心的內容：從2029年或2032 年起(污水處理廠(chǎng)規模在 100，000 設計服務(wù)人口值或50，000設計服務(wù)人口值)全面禁止污泥的農用;污水污泥的生產(chǎn)單位有義務(wù)進(jìn)行磷回收;污泥中磷含量至少為20gP/kg干固體時(shí)，必須采取磷回收措施;污泥中的磷回收率至少為50%(如果污泥中磷含量高于40g P/kg干固體，效率可低于50%)?；蛘叱兄Z污泥進(jìn)行單獨焚燒或者協(xié)同焚燒，并從灰分/殘余物中回收磷，要求磷回收率至少達到80%，或者對含磷灰分進(jìn)行物質(zhì)性利用或者根據廢物填埋條例對含磷灰份進(jìn)行長(cháng)期存放，以便進(jìn)行后續的磷回收。

德國還提出了其他相關(guān)的法律要求，比如2013年4月15日對"垃圾填埋條例"的修訂，要求垃圾填埋場(chǎng)存放合格的污泥灰分;研發(fā)中間存儲方案，對污泥單獨焚燒的灰分進(jìn)行臨時(shí)存儲，目的是為了以后能夠對其中的磷進(jìn)行回收。自2015年起，污泥的利用必須遵守德國肥料條例的限值，這將導致在農業(yè)、林業(yè)及園藝用地上利用污泥的比例繼續減少，將不能在土壤中使用的污泥進(jìn)行協(xié)同焚燒或單獨焚燒?？梢灶A見(jiàn)，在今后十年中從污水污泥中回收磷的技術(shù)在德國必將達到商業(yè)應用的水平。

簡(jiǎn)單談一下德國城鎮污水處理廠(chǎng)磷的物質(zhì)流平衡問(wèn)題。根據德國的調研結果，每人每天會(huì )產(chǎn)生2克的磷。其物質(zhì)流如下圖所示。由此可見(jiàn)，污水中的磷有90%進(jìn)入到污泥當中。

城鎮污水處理廠(chǎng)回收磷的可能的地點(diǎn)和方式有以下四種:出水，厭氧消化污泥，污泥處理工藝水，污泥焚燒灰分。

第一種方式的特點(diǎn)是磷的去除和磷的回收發(fā)生在污水處理廠(chǎng)出水點(diǎn)，放棄在污水處理過(guò)程中除磷。其優(yōu)點(diǎn)是回收磷的措施整合在處理廠(chǎng)內部。但是由于污水處理廠(chǎng)出水中的磷酸鹽濃度低，所以這種回收方式不經(jīng)濟;一旦磷回收工藝系統發(fā)生故障時(shí)，還可能無(wú)法滿(mǎn)足磷的排放要求。因此這種措施在城市污水處理廠(chǎng)很難實(shí)現，僅具有理論上的意義。

第四種方式是從污泥焚燒的灰分中回收磷。與所有其他方法相比，灰分中的磷酸鹽濃度最高，磷回收工藝系統處理的物流量最小，有機污染物質(zhì)被永久性破壞，含磷灰很容易地進(jìn)行長(cháng)期儲。單獨焚燒污泥，從污泥灰分中回收磷，這是繼污水處理廠(chǎng)的后續方法。污泥焚燒的灰分中不能直接進(jìn)行土地利用，對土壤結構沒(méi)有改良作用，必需要進(jìn)行灰分解析回收磷，這種磷回收工藝花費目前還較高。通過(guò)比較可以看到，第四種方式是一個(gè)比較好的回收點(diǎn)。

目前磷回收的工藝技術(shù)繁多，在這兒不一一去談。在此僅簡(jiǎn)單介紹兩種德國亞琛工業(yè)大學(xué)環(huán)境工程研究所研發(fā)的磷回收工藝：PRISA工藝和PASCH工藝。

PRISA工藝是從污泥處理過(guò)程中產(chǎn)生的工藝水中回收磷(一次濃縮池上清液、厭氧消化池上清液、二次濃縮池上清液)。這三種工藝水中含磷的形態(tài)不一樣。經(jīng)過(guò)一定的化學(xué)處理之后，回收到是大家都非常熟悉的MAP。該回收工藝基于現有的污水處理工藝，僅需要在污水處理廠(chǎng)進(jìn)行一些技術(shù)改進(jìn)，與現有的污泥處理工藝整合。該回收工藝對污水處理工藝要求，必須采用強化生物除磷工藝，否則污泥處理過(guò)程的工藝水中的磷的含量就比較低，就不太適合PRISA回收工藝。磷回收率要大于50%，滿(mǎn)足德國新"污泥條例"對于磷回收率的要求。

PASCH工藝的特點(diǎn)：PASCH工藝是從污泥焚燒的灰分中回收磷。該工藝磷回收率要大于90%;ISA研究所以及FraunhoferIME研究所的研究結果表明，污泥焚燒過(guò)程中有機污染物已經(jīng)破壞，回收產(chǎn)品的無(wú)機雜質(zhì)含量低，該產(chǎn)品具有良好的植物可利用性;IFEU研究所的研究結果，與其他回收工藝相比(例如協(xié)同焚燒、污泥直接農業(yè)利用等)，PASCH工藝的生態(tài)評估具有明顯優(yōu)勢。示范項目運行結果表明，PASCH工藝具有較低的成本。

總結和展望：德國政界、科學(xué)和經(jīng)濟界經(jīng)歷了至少15年以上的共同努力，才奠定磷回收的法律基礎，研究出了一些從污泥水中和焚燒污泥灰分中回收磷的工藝技術(shù)，這些技術(shù)已經(jīng)完全可以投入運用，而且回收的產(chǎn)品質(zhì)量和肥料效果都得到了證明。污泥單焚燒和后續磷回收可能是未來(lái)德國最常用的污泥處置利用方式。由于回收工藝的經(jīng)濟可行性尚待改善和提高，污水污泥灰燼的中間儲存是必要的，污泥單獨焚燒廠(chǎng)的焚燒能力仍需要擴建。目前尚不能達到回收設施系統的經(jīng)濟運行水平。

德國已經(jīng)經(jīng)過(guò)15年的努力，再加上12年的法規過(guò)渡期后將全面實(shí)現從城鎮污水污泥中回收磷資源?，F在是時(shí)候需要考慮中國的污泥處置利用方向問(wèn)題。中國需要思考，是否應該借鑒德國的經(jīng)驗，引進(jìn)在污水處理中和污泥處理、處置中進(jìn)行磷資源回收的策略。之所以說(shuō)現在就要考慮，這也是要考慮到法律的可操作性。磷資源回收的技術(shù)我們可以比較容易快速研發(fā)或引進(jìn)(比如借鑒德國)，但是我們必須要有可支撐的法律體系來(lái)實(shí)現這個(gè)目標。從德國污泥處置利用途徑的發(fā)展來(lái)看，目前焚燒為主導。而焚燒方式有污泥協(xié)同焚燒和單獨焚燒兩種，在德國過(guò)去十幾年中協(xié)同焚燒是發(fā)展的主流方向(由于投資較低)。由于新修訂的"污泥條例"要求回收污水污泥中磷資源，那么污泥就不太可能采用協(xié)同焚燒的方式(雖然法律沒(méi)有禁止)?，F在開(kāi)始德國將要逐步轉向單獨焚燒方式，到2029年必將完全廢棄協(xié)同焚燒的方式，出現投資的浪費。如果中國想避免這種重復投資(投資的浪費)，就應該借鑒德國的經(jīng)驗，盡早考慮中國的污泥處置利用方向問(wèn)題。謝謝大家。