第一作者：郭曉

通訊作者：梁莎

全文鍊接： https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122901

2024年12月，環境領域頂級期刊《Water Research》在線發表了我院楊家寬教授團隊關于污泥磷回收的研究成果（Xiao Guo, Sha Liang*, Zhengkang Zou, Xiaoxiao Xu, Fan Yang, Junda Quan, Xingwu Li, Huabo Duan, Wenbo Yu, Jiakuan Yang. Enhanced phosphorus bioavailability of biochar derived from sewage sludge co-pyrolyzed with K, Ca-rich biomass ash. Water Research, 2025, 271, 122901）。該論文以6774澳门永利環境與工程學院為第一完成單位，《Water Research》作為環境領域的權威國際期刊，2024年公布的最新影響因子為11.4。

市政污泥作為一種富磷有機固廢，可作為磷資源進行回收利用。污泥熱解技術能夠實現高效減量化、無害化和資源化，近年來受到廣泛關注。磷元素在污泥熱解過程中大部分保留在熱解炭中，将污泥熱解炭用于土地利用可實現磷資源化利用，并可促進碳減排。但污泥直接熱解所得熱解炭中磷的可生物利用性不高。本研究采用污泥-生物質焚燒灰共熱解技術提高熱解炭中磷的可生物利用性，研究了污泥-生物質焚燒灰共熱解過程中含磷物相轉變規律，揭示了生物質焚燒灰提高共熱解炭中磷的可生物利用性的機理。

考察了不同向日葵稭稈灰摻量和熱解溫度對污泥-向日葵稭稈灰共熱解炭的含磷物相及磷的可生物利用性的影響，結果表明污泥與向日葵稭稈灰質量比為1:1，熱解溫度為600 ^oC時所得共熱解炭的Bio-P/TP比例最高（93.1 wt%）。污泥及其直接熱解所得熱解炭中含磷物相主要為FePO₄，而污泥-向日葵稭稈灰共熱解炭中含磷物相主要為K-Ca-P化合物（K₂CaP₂O₇、K₂CaP₂O₇·4H₂O和KCaPO₄）和Ca₅(PO₄)₃OH。溫度大于600 ^oC時，向日葵稭稈灰中K鹽揮發或參與其他副反應，阻礙其與污泥中FePO₄反應生成K-Ca-P化合物，導緻熱解炭中磷的可生物利用性降低。用純物質模拟向日葵稭稈灰組分（KCl、K₂CO₃和CaCO₃）與污泥中磷的模型化合物（FePO₄）共熱解，結果表明KCl/K₂CO₃和CaCO₃的共同作用提高了熱解炭中磷的可生物利用性。密度泛函理論（Density functional theory，簡稱DFT）計算進一步證明，與污泥直接熱解炭中的FePO₄相比，共熱解炭中K-Ca-P和Ca₅(PO₄)₃OH等含磷物相更易與有機酸反應從而釋放磷，因此表現出更高的磷可生物利用性。本研究提出的污泥-生物質焚燒灰共熱解制備含高可生物利用性磷的熱解炭的策略可為實現污泥資源化和磷回收，及生物質焚燒灰的有效利用提供新的思路和技術支撐。

楊家寬教授團隊長期緻力于污泥處理處置與資源化研究，近年來在污泥磷回收方向也開展了大量相關實驗研究，包括從污泥焚燒灰中酸浸回收磷（Water Research, 2019, 159: 242-251；Resource Conservation & Recycling, 2021, 169: 105524）、鐵基生物炭從污泥厭氧消化液中回收磷（Water Research, 2020, 174, 115629）、堿活化污泥熱解制備多孔生物炭及同步回收磷（Resource Conservation & Recycling, 2022, 176: 105953，Water Research, 2023, 233, 119769）、污泥熱解炭可生物利用性綜合評價（Science of the Total Environment, 2024, 954: 176679）等。