博冠污水处理中污染物的回收利用技术解析

导读： 一座中国的日处置惩罚量十万吨的污水处置惩罚厂，经由过程运用新技能，每一年可以孝敬180万美元的利润，而运用通例工艺，每一年则要耗损460万美元的成本。那末是甚么会加速“资源工场”的到来?

3月22日是世界水日，本年的主题是why waste water，咱们出格推出俞汉青传授于2015年揭晓于《nature》上的一篇文章。“污水是资源”于最近几年来已经经成为行业共鸣。于这篇文章中，俞汉青传授以技能言语为读者描绘了如许的图景:一座中国的日处置惩罚量十万吨的污水处置惩罚厂，经由过程运用新技能，每一年可以孝敬180万美元的利润，而运用通例工艺，每一年则要耗损460万美元的成本。那末是甚么会加速“资源工场”的到来?于俞教员看来，当局的经济政策，财产政策以及技能指导至关主要。

媒介

对于糊口以及工业废水举行适量处置惩罚并举行饮用、浇灌等再哄骗，其成本是昂贵的。仅处置惩罚来自烹调、洗涤、清洁以及卫生的家庭灰水，就要盘踞全世界3%的电力耗损，并开释全世界5%的非二氧化碳温室气体排放(重要是甲烷)。

工业废水的处置惩罚成本更高。跟着世界人口的增加，成长中国度逐渐履行更严酷的水质尺度，这些成本将于将来十年继承增长。假如能从废水中捕捉有价值的化学品，包孕碳、氮以及磷，将能收受接管一些经济成本。例如，污水处置惩罚厂可以哄骗甲烷孕育发生电力而不是纯真耗损它。接纳新兴技能可以有用收受接管磷肥以及铵肥料。

可是，是甚么拦阻了“废水资源工场”的成立?工艺不确定性、哪些技能是最有效的，和怎样举行技能组合，均可能成为进步门路上的绊脚石。本文概述了对于糊口污水中的污染物举行收受接管再哄骗的方案，怎样将如今每一年需破费数百万美元的污水处置惩罚厂摇身一变为每一年产值跨越100万美元的能源年夜户。假如能将近似的方案运用在更多样化的工业废水，将会带来更多的利益。

废水中的价值

糊口污水中有咱们一样平常糊口孕育发生的各类烧毁物，粪便、脂肪、食品残渣、洗涤剂以及药物。于化学方面，1立方米的糊口废水含有300～600g COD，40～60g氮(以铵以及无机化合物的情势)，5～20g磷(磷酸盐以及无机化合物)，10～20g硫(重要是硫酸盐)以及痕量的重金属离子。

于已往的一个世纪，年夜部门糊口废水都使用好氧的“活性污泥法”举行处置惩罚，于氧气以及细菌的配合作用下，氧化污染物,这类要领简朴，对于除了去无机化合物、氮以及磷有用。但活性污泥法耗损伟大的能源，并开释碳萍踪。一个10万吨/天的中型的污水处置惩罚厂耗损的电力与中国城镇5000人(每一立方米废水约0.6KWh)相称，而且天天的碳萍踪相称在6000辆家用汽车的二氧化碳排放量。

最要害的是，废水中无机物所含的能量被年夜量华侈，氮以及磷都是打造肥料的原质料。经由过程插手钙、铁或者铝盐沉淀，90%的磷终极掩埋于填埋场中，这类沉淀物不克不及被动物接收，而且常常还遭到有毒金属污染。一样，跨越80%的氮经由过程微生物转化为氮气而丧失。该历程还孕育发生年夜量的“湿污泥”(5～10公斤每一立方米处置惩罚水)。干燥以及措置(于陆地或者填埋场)或者点火这些污泥占处置惩罚举措措施总成本的30～50%。

一些污水厂对于污泥举行厌氧消化。于缺氧的环境下，微生物将繁杂的无机物资分化成更简朴的无机份子，然后将其转化为甲烷。经由过程燃烧甲烷以孕育发生电以及热，厌氧消化可抵消活性污泥法20~30%的能量以及温室气体成本。但消化历程迟缓，凡是需要10～20天。

新兴工艺的成长

将厌氧工艺间接运用在糊口废水可以彻底逆转这些成本，以至孕育发生过多的能量，可是今朝于情况温度以及低浓度的无机物下，厌氧工艺是不合用的。两种新技能正于测验考试举行这方面的冲破。第一种技能是厌氧膜生物反映器(AnMBR)。它使用多孔膜来滞留以及浓缩固体(包孕颗粒无机物资以及孕育发生甲烷气体的迟缓生长的微生物)以及污水中90%以上的消融无机物。经由过程延伸质料的降解时间，每一立方米污水可孕育发生25～100%的甲烷。然后，可以经由过程气体或者真空技能对于90%以上的消融态甲烷举行提取(浓度为10～20毫克/升)，整个历程的耗能仅需要0.05KWh/m3。

AnMBR技能已经于几个案例中乐成用在糊口污水处置惩罚。韩国富川污水处置惩罚厂已经经运转了2年多，日处置惩罚量为12立方米。将AnMBR技能举行年夜范围项目化运用的最年夜应战是“膜拥塞”或者“膜污染”。使用气泡或者流化颗粒活性炭冲刷膜外貌，需要耗能0.2~0.6KWh/m3，基本与活性污泥法的能耗相称。

第二种技能是微生物电化学电池(MXC)，其以微生物燃料电池的模式间接孕育发生电力，或者者于微生物电解电池中孕育发生富含能量的化学物资，例如氢气。MXCs哄骗一些细菌的威力，当它们代谢无机物资时，经由过程其细胞膜将电子转移到外部的受体。假如通报到燃料电池的阳极，则电子可以通报电流。

MXC的产物——电或者氢气——比甲烷更有价值，而且易在使用。但所触及的反映历程迟缓(需要几天)。一个建议是将MXC与AnMBR集成，以加快无机物资的转化，同时孕育发生甲烷以及电或者氢。

可是今朝的MXC于项目化运用上体现欠安。扩展或者重叠多个单位增长了它们的电阻并降低了可以收受接管能量的效率。据报导，英国Howdon的一个120升微生物电解池盒，其收受接管的电能输入不到氢气的一半;另外一个安装于中国哈尔滨的250升微生物燃料电池单位，只能将无机物资中7%的能量转化为电能。

养分物的收受接管

氮以及磷的环境如何呢?厌氧处置惩罚工艺将氮以及磷转换为铵离子以及磷酸根离子排放到出水中，出水可用在浇灌四周的地步。但更有价值的氮以及磷是可以贮存以及运输的情势。一种选择是鸟粪石，鸟粪石是一种经由过程增添镁以及石灰沉淀的缓释肥料。污泥或者六畜废水中发明的磷酸盐以及铵的浓度正常较高(数百毫克每一升)，可是糊口废水中的浓度较低。

两种新兴技能——离子互换以及电渗析——可以捕捉、浓缩磷以及氮，足以从出水中收受接管作为鸟粪石。于离子互换中，磷酸根离子与阴离子(例如碳酸盐)互换，或者铵离子与阳离子(例如钠离子)互换，末了被诸如铁基氢氧化物、沸石以及聚合物的质料吸附。于电渗析中，电场以及膜基在电荷以及尺寸的差异将磷以及氮离子与其他离子分散。/博冠沈阳污水治理的主要措施：