Том 9 стр. 360-380

М.Ю. Дягелев

 

КРИСТАЛЛИЗАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ФОСФОРА ИЗ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

 

Аннотация. Статья посвящена систематическому анализу кристаллизационных методов извлечения фосфора из осадков сточных вод – одного из наиболее перспективных направлений решения глобальной проблемы истощения запасов фосфатных руд и предотвращения эвтрофикации водоёмов. В работе рассмотрены основные формы фосфора в осадках, классифицированы современные технологии извлечения фосфора (кристаллизационные, биологические, термические, химические и физические методы) и проанализированы их технологические особенности. Особое внимание уделено кристаллизации струвита (MgNH4PO4·6H2O) как наиболее зрелой и широко применяемой технологии, обеспечивающей эффективность извлечения фосфора. Рассмотрены требования к качеству получаемых продуктов, включая биодоступность фосфора для растений и содержание тяжёлых металлов. Анализируются экономические барьеры и косвенные выгоды от внедрения технологий.

Ключевые слова: фосфор; осадки сточных вод, струвит, кристаллизация, биологическое удаление фосфора.

 

Для цитирования: Дягелев М.Ю. Кристаллизационные методы извлечения фосфора из осадков сточных вод // Управление техносферой: электрон. журнал, 2026. Т. 9. Вып.2. С. 360–380. DOI: 10.35634/UdSU.2026.58.63.007.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Дегтярев А. П. Фосфор в биосфере и для человечества: на пороге глобального голода // Биосфера. 2023. Т. 15, № 3. С. 167 – 183. DOI: 10.24855/biosfera.v15i3.818
  2. Магазаник Д. В. Мировой рынок фосфатного сырья // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2023. № 4(183). С. 79 – 84.
  3. Использование космических снимков для определения границ водоёмов и изучения процессов эвтрофикации / Т. И. Кутявина, В. В. Рутман, Т. Я. Ашихмина, В. П. Савиных // Теоретическая и прикладная экология. 2019. № 3. С. 28 – 33. DOI: 10.25750/1995-4301-2019-3-028-033
  4. Nikitina A. V., Semenyakina A. A. Mathematical modeling of eutrophication processes in Azov Sea on supercomputers // Computational Mathematics and Information Technologies, 2017, vol. 1, no. 1, pp. 82 – 101. DOI: 10.23947/2587-8999-2017-1-82-101
  5. Юнев О.А., Коновалов С. К., Великова В. Антропогенная эвтрофикация в пелагической зоне Черного моря: долговременные тренды, механизмы, последствия. М.: Общество с ограниченной ответственностью «Издательство ГЕОС», 2019. 164 с. DOI: 10.34756/GEOS/2019.16.37827
  6. Соколов Л. И., Силинский В. А. Переработка водопроводного осадка в почвогрунт // Управление техносферой. 2022. Т. 5. № 2. С. 181 – 192. DOI: 10.34828/UdSU.2022.65.80.005
  7. Харькина О. В. Эффективная эксплуатация и расчет сооружений биологической очистки сточных вод. Волгоград: Панорама, 2015. 433 с.
  8. Witek-Krowiak A., Gorazda K., Szopa D., Trzaska K., Moustakas K., Chojnacka K.  Phosphorus recovery from wastewater and bio-based waste: an overview, Bioengineered. 2022, vol. 13, issue5, 13474 – 13506. DOI: 10.1080/21655979.2022.2077894
  9. Sichler T.C., Montag D., Barjenbruch M., Mauch T., Sommerfeld T., Ehm J.-H., Adam C. Variation of the element composition of municipal sewage sludges in the context of new regulations on phosphorus recovery in Germany, Environmental Sciences Europe, 2022, vol. 34, 84 p. DOI: 10.1186/s12302-022-00658-4.
  10. Матюшенко Е. Н. Удаление фосфора из возвратных потоков площадки очистных сооружений канализации // Вода и экология: проблемы и решения. 2019. Т.24. №2 (78). С. 40–49.
  11. Кофман В. Я. Извлечение азота и фосфора в виде струвита из сточных вод с высоким содержанием биогенов // Водоснабжение и водоотведение, загрязнение водной среды. Зарубежные исследования: сборник статей. М.: Издательский дом ВСТ, 2023. С. 278 –
  12. Dyagelev M. Y. Removing Biogenic Elements from Urban Sewage: Technology Review // Lecture Notes in Civil Engineering, 2024, vol. 400, pp. 463 – 473. DOI: 10.1007/978-3-031-47810-9_42
  13. Большаков Н. Ю. Метод интенсификации биологической очистки от фосфора на городских очистных сооружениях // Гидротехника. 2024. № 2(75). С. 39 – 43.
  14. Франк Ю. А., Ивасенко Д. А., Герасимчук А. Л. Перспективы биокомпостирования органических отходов в условиях низких температур // Управление техносферой. 2022. Т. 5, № 2. С. 208 – 220. DOI:34828/UdSU.2022.34.23.007.
  15. Donatello S., Donatello S., Cheeseman C. R. Recycling and recovery routes for incinerated sewage sludge ash (ISSA): a review, Waste Management, 2013, vol. 33, issue. 11, pp. 2328 – 2340. DOI: 10.1016/j.wasman.2013.05.024
  16. Dou Y., Du Y., Xu Y., Li Y., Wu X., Wang D. Phosphorus recovery from sewage sludge: progress, challenges, policies, and future directions, Chemical Engineering Journal, 2025, vol. 520, pp. 165735. DOI: doi.org/10.1016/j.cej.2025.165735.
  17. Влияние редокс-потенциала на фосфатацию иловой жидкости в технологиях биологического удаления фосфора / В. А. Юрченко, А. В. Смирнов, М. А. Есин, Ю. С. Левашова // Вода и экология: проблемы и решения. 2019. № 3(79). С. 26 – 37. – DOI: 10.23968/2305-3488.2019.24.3.26-37.
  18. Daneshgar S., Callegari A., Capodaglio A.G., Vaccari D. The Potential Phosphorus Crisis: Resource Conservation and Possible Escape Technologies: A Review, Resources, 2018, vol. 7, p. 37. DOI: 10.3390/resources
  19. Дягелев М. Ю. Австрийский опыт удаления соединений фосфора из осадков сточных вод // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. 2022. № 3(47). С. 48 – 65. DOI: 10.15593/2409-5125/2022.3.04.
  20. Ружицкая О. А., Липатов В. С., Жолобова А. В. Анализ физико-химических методов удаления фосфора из сточных вод с целью получения струвита // Системные технологии. 2023. № 2(47). С. 84 – 92. DOI: 10.55287/22275398_2023_2_84.
  21. Molinos-Senante M., Hernández-Sancho F., Sala-Garrido R., Garrido-Baserba M. Economic Feasibility Study for Phosphorus Recovery Processes, Ambio, 2010, vol. 40, pp. 408 – 416. DOI: 10.1007/s13280-010-0101-9.
  22. Vučić V., Harms H., Müller S. Vučić, V. Biological recovery of phosphorus (BioP-Rec) from wastewater streams using brewer's yeast on pilot-scale, Engineering in Life Sciences, 2023, vol. 24, P. e2300208. DOI: 10.1002/elsc.202300208
  23. Ершова О. И. Оптимизация работы очистных сооружений канализации. Глубокое удаление фосфатов из хозяйственно-бытовых сточных вод // Бурение и нефть. 2019. № 10. С. 46-47.
  24. Tian W.-D., Lopez-Vazquez C.M., Li W.-G., Brdjanovic D., Van Loosdrecht M.C.M. Occurrence of PAOI in a low temperature EBPR system, Chemosphere, 2013, vol. 92, issue. 10, pp. 1314 – 1320. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2013.05.009.
  25. Tayà C., Garlapati V. K., Guisasola A., Baeza J. A. The selective role of nitrite in the PAO/GAO competition, Chemosphere, 2013, vol. 93, issue. 4, pp. 612 – 618. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2013.06.006
  26. Инновационные направления развития Люберецких очистных сооружений / А. М. Пономаренко, Д. Ю. Власов, Н. А. Белов [и др.] // Водоснабжение и санитарная техника. 2021. № 1. С. 36–48. DOI: 10.35776/VST.2021.01.05.
  27. Яковлева А. А., Якушева Н. И., Федотова О. А. Способы получения струвита из сточных вод // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. 2019. № 4. С. 62–72. DOI: 10.15593/2224-9400/2019.4.06.
  28. Олинджер К. Н., Махмуд Р. Д. Определение возможности образования осадка струвита с помощью компьютерной модели // Вода и экология: проблемы и решения. 2004. № 4(21). С. 40 – 48.
  29. Amann A., Zoboli O., Krampe J., Rechberger H., Zessner M., Egle L. Environmental impacts of phosphorus recovery from municipal wastewater, Resources, Conservation and Recycling, 2018, vol. 130, pp. 127 – 139. DOI: 10.1016/j.resconrec.2017.11.002.
  30. Long A., Weber N., Krampe J., Peer S., Rechberger H., Zessner M., Zoboli O. Multi-criteria analysis of strategies towards sustainable recycling of phosphorus from sewage sludge in Austria, Journal of Environmental Management, 2024, vol. 362, P. 121339. DOI: 10.1016/j.jenvman.2024.121339.
  31. Santos A. F., Almeida P. V., Alvarenga P., Gando-Ferreira L. M., Quina M. J. From wastewater to fertilizer products: Alternative paths to mitigate phosphorus demand in European countries, Chemosphere, 2021, vol. 284, P. 131258. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2021.131258
  32. Zhao Q., Ying H., Liu Y., Wang H., Xu J., Wang W., Ren J., Meng S., Wang N., Mu R., Wang S, Li J. Towards low energy-carbon footprint: Current versus potential P recovery paths in domestic wastewater treatment plants, Journal of Environmental Management, 2023, vol. 344, P. 118653. DOI: 10.1016/j.jenvman.2023.118653.

 

Сведения об авторе

Дягелев Михаил Юрьевич

к.т.н., доцент кафедры «Водоснабжение и водоподготовка», Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова», 426069, ул. Студенческая, д. 7, г. Ижевск, Россия. Е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

 

Полнотекстовая версия - pdf(505kb)