省重点实验室张作泰教授课题组就污泥资源化回收研究成果发表ACS封面文章

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2020-03-15

省重点实验室张作泰教授课题组利用污泥和污泥灰成功制成一种富磷污泥生物炭，将污泥和污泥灰转化为可被植物吸收利用的环保富磷生物炭，相关研究在ACS Sustainable Chemistry & Engineering 上作为封面文章发表。

污泥是一种由污水处理厂大量产生的废物，现今主要的处置办法是填埋处理。但填埋并非安全环保的处置办法，一方面，填埋产生的渗滤液极易对环境造成二次污染，对周边土壤和地下水造成威胁；另外一方面，污泥中含有大量的有机物和磷，填埋不利于资源的回收再利用。因此，对污泥进行改性并制成再生磷肥对于污泥的资源化回收问题非常有意义。

本研究首先对污泥进行改性后热解，然后进行磷的富集以提高其磷含量。在磷富集的过程中，创新性地采用了污泥燃烧灰的酸浸液。这一创新性方法，不仅解决了污泥燃烧灰酸浸液中磷的回收再利用问题，也循环再利用了另一种废弃物--污泥燃烧灰。

图1. 污泥用作再生磷肥是一种绿色环保的再利用处置办法

在实验中，为了得到最佳的改性条件，团队采用了MgCl2, MgO和CaO等多种改性剂，在700oC和300 oC两种优化温度下热解制成污泥生物炭。改性后的污泥生物炭，比表面积提高四倍左右。研究结果表明，MgCl2改性、700oC温度下热解制备的污泥生物炭效果最优，经过磷元素富集后进行植物测试发现，本研究制备的富集磷元素的生物炭兼具缓释肥和速效肥的功效，具有和市售磷肥相当的肥效，可作为一种非常理想的再生磷肥。

图2. 污泥的改性，磷富集和植物测试

本研究作为污泥资源化的基础研究，对未来污泥资源化的实际运用具有指导意义。南方科技大学为本文的通讯单位，香港理工访问博士生方乐为论文第一作者，张作泰教授为通讯作者。该项目得到了广东省土壤与地下水污染防控及修复重点实验室，深圳科学技术创新委员会和深圳孔雀计划的大力支持。