Reclaiming abundant phosphorus from sewage sludge (SS) via pyrolysis for use as a fertilizer has gained increasing attention owing to the rapid depletion of global P reserves. In this study, the enhancement effect of Ca-based additives on sludge P transformation to hydroxylapatite through pyrolysis was systematically investigated. Three Ca-based additives were added in the pyrolysis of SS, and they were found to promote the conversion of sludge P to hydroxylapatite, which is bioavailable to plants. The characterization of the sludge-derived pyrochars indicated that the addition of 10% CaO, 5% Ca(OH)2, or 10% Ca3(PO4)2 facilitated peak hydroxylapatite production. The thermodynamic simulation of the production of hydroxylapatite during pyrolysis showed that these additives increased the enthalpy of the pyrolysis system. Furthermore, the pyrolysis with CaO addition had the lowest enthalpy, thereby suggesting that the addition of CaO during sludge pyrolysis was preferable for recovering sludge P in the form of hydroxylapatite. Moreover, the hydroxylapatite produced with these additives was unstable when the pyrolysis temperature was above 900 °C. The pot experiment demonstrated the feasibility using the sludge-derived pyrochars as P fertilizer for plant growth. Therefore, changing the Ca form and/or Ca/P ratio with the addition of Ca-based additives could be an effective strategy for reclaiming P from SS in the form of hydroxylapatite, and this demonstrates a pathway for global P sustainability by recycling P from P-abundant wastes.

中文翻译：

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通过钙基添加剂辅助的羟基磷灰石增强形成，有效回收污水污泥中的磷。

由于全球磷储量的迅速枯竭，通过热解从污水污泥（SS）中回收大量磷作为肥料已引起越来越多的关注。在这项研究中，系统地研究了钙基添加剂对污泥P通过热解转化为羟磷灰石的促进作用。在SS的热解过程中添加了三种基于Ca的添加剂，发现它们可以促进污泥P向羟磷灰石的转化，而后者可被植物生物利用。污泥衍生焦炭的特性表明，添加10％CaO，5％Ca（OH）2或10％Ca3（PO4）2有助于峰值羟磷灰石生产。热解过程中羟基磷灰石生成的热力学模拟表明，这些添加剂增加了热解系统的焓。此外，添加CaO的热解具有最低的焓，因此表明在污泥热解期间添加CaO对于回收羟磷灰石形式的污泥P是优选的。此外，当热解温度高于900℃时，由这些添加剂产生的羟磷灰石不稳定。盆栽试验证明了使用污泥来源的焦炭作为植物生长的磷肥的可行性。因此，通过添加基于钙的添加剂来改变钙的形式和/或钙/磷的比率可能是从羟磷灰石形式的SS中回收磷的有效策略，这表明了通过回收磷来实现全球磷可持续性的途径富含磷的废物。因此，建议在污泥热解期间添加CaO对于回收羟磷灰石形式的污泥P是优选的。此外，当热解温度高于900℃时，由这些添加剂产生的羟磷灰石不稳定。盆栽试验证明了使用污泥来源的焦炭作为植物生长的磷肥的可行性。因此，通过添加基于钙的添加剂来改变钙的形式和/或钙/磷的比率可能是从羟磷灰石形式的SS中回收磷的有效策略，这表明了通过回收磷来实现全球磷可持续性的途径富含磷的废物。因此，建议在污泥热解期间添加CaO对于回收羟磷灰石形式的污泥P是优选的。此外，当热解温度高于900℃时，由这些添加剂产生的羟磷灰石不稳定。盆栽试验证明了使用污泥来源的焦炭作为植物生长的磷肥的可行性。因此，通过添加基于钙的添加剂来改变钙的形式和/或钙/磷的比率可能是从羟磷灰石形式的SS中回收磷的有效策略，这表明了通过回收磷来实现全球磷可持续性的途径富含磷的废物。盆栽试验证明了使用污泥来源的焦炭作为植物生长的磷肥的可行性。因此，通过添加基于钙的添加剂来改变钙的形式和/或钙/磷的比率可能是从羟磷灰石形式的SS中回收P的有效策略，这表明了通过回收P中的P来实现全球P可持续性的途径。富含磷的废物。盆栽试验证明了使用污泥来源的焦炭作为植物生长的磷肥的可行性。因此，通过添加基于钙的添加剂来改变钙的形式和/或钙/磷的比率可能是从羟磷灰石形式的SS中回收磷的有效策略，这表明了通过回收磷来实现全球磷可持续性的途径富含磷的废物。