鸟粪石结晶法回收污泥高级厌氧消化沼液中的磷
郭逸群，丁燕燕， 鸿宇，戴晓虎
（同济大学环境科学与工程学院 水污染控制与资源绿色循环全国重点实验室）
（苏州科技大学 环境科学与工程学院）
鸟粪石结晶法回收污泥高级厌氧消化沼液中的磷
郭逸群1 ， 丁燕燕1,2 ， 于鸿宇1 ， 戴晓虎1
（1. 同济大学环境科学与工程学院 水污染控制与资源绿色循环全国重点实验室，上海
200092；2. 苏州科技大学 环境科学与工程学院，江苏 苏州 215009）
摘 要： 从沼液中结晶鸟粪石（MAP）是回收磷的有效途径。针对污泥高温热水解-高含固厌
氧消化沼液氮磷比（物质的量之比）高的特性，通过单因素实验和Box-Behnken Design（BBD）响应曲
面实验，以磷回收率为响应值，对pH、镁磷比、反应时间、搅拌速度等条件进行优化，确定MAP结晶
法回收沼液中磷的最佳条件。响应曲面分析显示，当氮磷比高达29时，最佳反应条件为：pH=8.8、镁
磷比=1.36、搅拌速度=292 r/min、反应时间=10 min，磷回收率高达 99% 以上。当 pH=9.0、镁磷比=
1.0、搅拌速度=300 r/min、反应时间=20 min时，鸟粪石的纯度最高，达到 98.04%。随着镁磷比的升
高，鸟粪石的纯度降低。氨氮浓度是影响MAP结晶法的关键因素，虽然MAP结晶法高效回收磷需
要过量氨氮，但当氨氮浓度达到一定阈值后，磷回收率趋于稳定，且接近100%。因此，针对氮磷比
过高的高含固厌氧消化沼液可以投加磷源，进一步实现氮的同步回收。
关键词： 污泥高级厌氧消化沼液； 磷回收； 鸟粪石； 氨氮
中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1000 - 4602（2026）07 - 0106 - 07
Struvite Crystallization for Phosphorus Recovery from Slurry of Advanced
Anaerobic Digestion of Sewage Sludge
GUO Yiqun
1
， DING Yanyan
1，2
， YU Hongyu
1
， DAI Xiaohu
1
（1. State Key Laboratory of Water Pollution Control and Green Resource Recycling， College of
Environmental Science and Engineering， Tongji University， Shanghai 200092， China；2. School
of Environmental Science and Engineering， Suzhou University of Science and Technology， Suzhou
215009， China）
Abstract： Crystallization of struvite (magnesium ammonium phosphate, MAP) from slurry is an
effective method for phosphorus recovery. This study investigated the optimization of MAP crystallization
conditions in slurry with a high nitrogen‑to‑phosphorus (N/P) molar ratio, resulting from thermal
hydrolysis combined with high‑solid anaerobic digestion. Through single‑factor experiments and Box
Behnken Design (BBD) response surface methodology, the phosphorus recovery rate was used as the
response variable to optimize reaction parameters, including pH, magnesium‑to‑phosphorus (Mg/P) molar
ratio, reaction time, and stirring speed. The results indicated that under optimal conditions—pH of 8.8,
Mg/P molar ratio of 1.36, stirring speed of 292 r/min, and reaction time of 10 minutes—the phosphorus
recovery rate exceeded 99%, even when the N/P molar ratio was as high as 29. Furthermore, at pH of 9.0,
Mg/P molar ratio of 1.0, stirring speed of 300 r/min, and reaction time of 20 minutes, the purity of MAP
DOI：10. 19853/j. zgjsps. 1000-4602. 2026. 07. 016
基金项目：国家自然科学基金资助重点项目（52131002）
通信作者：丁燕燕 E-mail： yyding@mail.usts.edu.cn
·106·郭逸群，等：鸟粪石结晶法回收污泥高级厌氧消化沼液中的磷
第 42 卷 第 7 期
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crystals reached a maximum of 98.04%. Increasing the Mg/P molar ratio beyond this point led to a
decrease in MAP purity. Ammonia nitrogen concentration was identified as a critical factor influencing
MAP crystallization. While an excess of ammonia nitrogen was required for efficient phosphorus recovery,
the phosphorus recovery efficiency stabilized and approached 100% once the ammonia nitrogen
concentration surpassed a certain threshold. Therefore, for slurry with an excessively high N/P molar ratio,
adding a phosphorus source can facilitate the simultaneous recovery of nitrogen.
Keywords： advanced anaerobic digestion slurry of sludge; recovery of phosphorus; struvite;
ammonia nitrogen
污泥厌氧消化沼液中含有丰富的磷资源，其直
接排放和不合理利用会造成水体严重污染，导致水
体富营养化［1-2］ 。对沼液中的磷进行回收不仅可以
有效解决水体富营养化的问题，还能够实现磷资源
的可持续发展。当前，从沼液中回收磷的方法主要
包括吸附法和化学沉淀法等［3］ 。其中，鸟粪石（磷酸
铵镁，MAP）结晶法因其较高的磷回收效率、较低的
运行成本以及较好的环境友好性，逐渐成为磷回收
领域的研究热点。MAP 结晶法主要是在一定条件
下，通过向废水中投加镁源和磷源，调节反应体系
中离子的物质的量之比，使 Mg
2+
、NH
4 +
和 PO
4 3-
生成
MgNH
4
PO
4
·6H
2
O，实现磷的固定［4］ 。而且，其产物可
作为农业缓释磷肥使用，符合资源循环利用的可持
续发展需求［5］ 。目前相关研究通过调控pH、离子浓
度和温度等参数，能够将磷回收率提高到 90% 以
上［6-8］ 。MAP 结晶法在常规厌氧消化沼液的磷回收
中已表现出较好的回收效果和经济性，成为当前磷
回收领域中的重要方向。
近年来，随着污泥处理处置工艺的不断发展，
高温热水解与高含固厌氧消化联合技术逐渐应用
于实际工程中［9］ 。该技术通过高温热水解预处理，
改善污泥的可降解性和生物可利用性，随后通过高
含固厌氧消化进一步增强污泥中有机物的降解能
力，从而显著提升污泥的资源化利用效率与稳定
性，目前已在我国长沙、北京、合肥、镇江等多个城
市得到示范应用。与传统厌氧消化污泥沼液相比，
高温热水解-高含固厌氧消化沼液中的氨氮浓度增
加了 1 倍以上（约 2 000 mg/L）。这一变化可能会干
扰沼液中鸟粪石的结晶行为，进而影响磷的回收效
率及结晶产物质量。因此，如何在该条件下进一步
优化反应参数、降低成本并提高磷回收率，仍是当
前领域亟待解决的关键问题。
基于此，本研究针对高温热水解-高含固厌氧
消化这一特殊类型沼液中的磷回收过程进行深入
分析，重点优化鸟粪石结晶法的关键参数，旨在提
高磷的回收效率、降低成本并改善结晶产物质量。
本研究还探讨了氨氮浓度对鸟粪石结晶反应的影
响，揭示高氨氮环境下鸟粪石结晶的机理，以期为
高温热水解-高含固厌氧消化沼液中的磷回收提供
理论依据和技术支持。
