验证与分析
郝晓地, 周 健，王崇臣
（北京建筑大学 城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室/中—荷未来污水处理研发中心，北京 100044）
摘 要：”3(PO4)2·8H2O），一种化学稳定性很强、回收用途极为广泛、经济价值更高的磷酸盐化合物。鉴于此，通过实验验证污泥厌氧消化条件下， Fe3+生物还原至Fe2+、与污泥释放PO43-化学生成蓝铁矿可行性以及所需环境条件与限制因素。结果显示，Fe3+在厌氧消化过程中会被异化金属还原菌（DMRB）还原为Fe2+，与污泥细胞裂解释放出的PO43-可以生成蓝铁矿，含量高达204 mg /g DS。进言之，碳酸盐（MCO3）不会干扰蓝铁矿生成。Fe3+被生物还原时，DMRB会与产甲烷菌（MPB）争夺电子供体（有机物），一方面会抑制厌氧消化产甲烷（CH4），另一方面，Fe3+也提供了MPB所必需的Fe元素，可刺激酶活，反能促进产CH4过程；Fe3+对产CH4过程的综合影响为促进作用。
关键词：磷回收；蓝铁矿；剩余污泥；厌氧消化；异化金属还原菌；甲烷菌
作为人类赖以生存不可缺或的营养物，磷（P）对人类生存与延续不可或缺；它主要来源于地壳中磷矿，是一种难以再生的非金属矿资源[1]。磷被人类开采后主要用于化肥生产（>80%），使用过后在地球上呈现“陆地→海洋”直线式流动[2]；大部分未被作物吸收的磷以及食物中未被人和动物吸收的磷或以面源（地表冲刷径流）或以点源（排放污水、粪尿）形式进入地表水体，最后随波逐流进入海洋。进入海洋的磷仅极为少量（海鸟粪便、海洋捕捞）可回归陆地，绝大多数磷在人类可目击到的地质演变期内很难再回归陆地。因此，磷和煤、石油等一样都属于不可再生的宝贵自然资源。平均而言，全球磷矿经济储量（约220亿t[3]）不够人类再消费100年时间[4]，我国优质磷矿开采只有区区20年时间[5]。因此，可怕的“磷危机”现象一瞬即来。
显然，我国已到了必须考虑实施磷回收战略的时刻，从污水/动物粪便中回收磷的行动已变得刻不容缓。就磷回收产物而言，国际上目前似乎趋之若鹜的仍然是鸟粪石（MAP, MgNH4PO4·6H2O）为主的磷酸盐化合物[2][4]。事实上，鸟粪石回收因反应条件苛刻，并不能直接施用，仍需进行化工处理制作磷肥，这就为其应用大打折扣[6][7]。国际最新研究揭示，在厌氧消化污泥中发现存在一种蓝铁矿（Vivianite，Fe3(PO4)2·8H2O）形式的磷酸盐化合物[8][9]。这种磷酸盐化合物广泛出现在深水湖泊、海洋底部沉积物中[10]，是一种非常稳定的磷-铁化合物（Ksp = 10-36）[11][12]；其单位重量（P计）的经济价值不菲[13]，除了能用作磷肥原料外，还可作为锂电池合成原料[14]，大颗粒、高纯度晶体还具很高收藏价值。
鉴于此，拟对厌氧消化污泥中蓝铁矿存在、成因、过程、影响等方面问题进行实验研究，以确认新的磷回收形式之理论基础与应用价值。
详见：中国给水排水2019年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会（第十届） 论文集
