氮和磷过量排放是当前全球面临的重大环境挑战。这两种营养元素一旦在水体中过度积累,便会引发藻类和微生物的失控繁殖,耗尽水中溶解氧,破坏水生生态系统,并导致土壤退化、生物多样性受损。然而吊诡的是,农业生产恰恰高度依赖氮磷肥料,而这些宝贵的营养物质却在水循环中大量流失。如何打破这一悖论,正是欧盟资助的NPower项目试图解答的核心命题。
近日,水技术研究机构Cetaqua(水技术中心)宣布,在欧洲NPower项目框架下,已在西班牙穆尔西亚大区的两座城市污水处理厂(EDAR)正式启动两套试点装置。这两套装置由Cetaqua与威立雅(Veolia)合作开发,分别落地于阿吉拉斯污水处理厂和卡韦索贝亚萨污水处理厂,旨在真实运营环境中验证从城市污水中高效回收氮磷并转化为农用化肥的技术可行性。
两套工艺路线:氮回收率超80%,磷回收率最高45%
两套试点装置各有侧重,分别针对氮和磷设计了差异化的技术路线。
在阿吉拉斯污水处理厂,试点方向是回收富含氮的再生水,并将其用于灌溉施肥(fertirriego)——这是一种将灌溉与施肥合二为一的农业技术,可部分替代传统化学肥料的使用。具体工艺流程为:污水首先进入生物反应器以去除有机物,随后经超滤去除悬浮固体,再通过纳滤降低含盐量,最后采用紫外线照射与氧化剂联合消毒。整套流程优化自此前CIGAT Circular等项目中已验证的成熟技术,目标是回收城市污水中超过80%的氮元素。
在卡韦索贝亚萨污水处理厂,试点聚焦于从初级处理出水中回收磷酸盐,具体产物为鸟粪石(estruvita)——一种可直接作为缓释肥使用的磷酸镁铵盐。工艺上,先通过生物反应器的除磷阶段富集磷,再利用厌氧淘洗技术(elutriación anaerobia)将积累在污泥中的磷释放并浓缩,最后经化学沉淀步骤得到可利用的磷盐产品。该装置的回收目标为处理厂进水中30%至45%的磷。
Cetaqua项目经理、研究员利迪亚·帕雷德斯(Lidia Paredes)表示:"污水处理厂完全可以不止于此。借助NPower正在测试的这类技术,它们能够转型为真正的'生态工厂',从污水中回收养分并生产化肥,从而保障国内供应、减少对进口产品的依赖。"
四年示范计划:将产出8种化肥并在农田开展四个种植周期评估
NPower项目由欧盟"地平线欧洲"(Horizon Europe)计划资助,执行周期为2025年至2028年,历时四年。项目重点覆盖氮磷排放的五大关键领域:农业、其他初级产业、污水处理、能源与交通以及工业,旨在为这些行业提供限制排放、实现养分可持续循环的整体解决方案。
在此期间,项目将示范6项创新养分回收技术方案,并生产8种化肥产品,在农业试验田中经历四个完整种植周期的评估验证。此外,项目还将针对农村、沿海、城市和工业等不同场景制定**管理实践,并开发一套养分排放治理工具包。穆尔西亚两座试点工厂的成果,将为证明城市污水养分回收技术在欧洲范围内的可规模化与可复制性提供关键数据支撑。
该项目由来自6个欧洲国家、共25家机构组成的联合体推动,协调方为Cetenma,成员涵盖威立雅、根特大学、都柏林大学、苏黎世应用科技大学等**科研与产业机构,以及穆尔西亚地区政府等公共管理部门。
污水变肥料:循环经济正在重塑农业资源供应链
穆尔西亚地区是西班牙农业重镇,蔬菜和柑橘出口量居全国前列,对氮磷肥料的需求量大,同时也承受着农业面源污染带来的水体富营养化压力。将污水处理厂改造为"养分回收工厂",在当地具有尤为突出的现实意义。
这一方向对中国同样具有参考价值。中国是全球最大的化学肥料生产国和消费国,磷矿资源虽较丰富但分布不均,氮肥生产高度依赖能源投入,且农业面源污染问题同样严峻。当前,中国的污水处理行业正加速向资源化方向转型,部分城市已开展污泥中磷回收的探索性实践。NPower项目在工艺集成、评估体系和治理框架方面的系统性经验,或可为中国污水资源化政策制定和技术选型提供有益借鉴——尤其是将污水处理厂定位为"养分循环节点"而非单纯的"末端治污设施"这一理念转变,值得行业深思。
