为啥一提到污水资源化,环保人的第一反应都是磷回收,而非氮回收?
发布时间:2023-09-06 15:44:40 来源:环保水圈 作者:本站编辑 浏览次数:

目前,全球正面临着巨大的水污染及资源危机,实现资源回收、能源自给及污水再生已成为当今世界污水处理技术发展的重要方向。


在此背景下,污水从“万人嫌”摇身一变成了“香饽饽”。甚至有人扬言“污水浑身是宝”,要把污水中的全部元素都进行回收。


但俗话说得好,事有轻重缓急,人有远近亲疏。污水资源回收也是存在轻重缓急的,比如磷酸盐、有机物等就是当前回收利用的重点,而氮则无需刻意从污水处理过程中回收。


下面,本文将围绕“为什么不提倡对污水中的氮进行回收?”以及“污水厂磷回收技术路径有哪些?”这两个问题展开。



01
为什么不提倡从污水中回收氮?
不具经济性!


作为一种不可再生资源,陆地上的的磷矿只会越用越少,如果不能找到有效的替代方案,人类终将面对“磷危机”,一些专家甚至预测,2035年后磷资源将呈现短缺状态。


相比之下,氮回收则不具备与磷回收一样的资源急迫性。其在污水处理厂与自然中的循环本就具有可持续性,从大气中被转移的氮最终都会通过硝化/反硝化、甚至是厌氧氨氧化而回归大气。


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图源/网络:自然界中的氮循环


除此之外,污水处理厂氮素在全社会氮循环通量比例低,也是氮回收备受“冷漠”的原因之一,加之回收氮素的成本高、经济价值低,过程中易产生二次污染,所以不提倡对污水中的氮素进行回收。


基于不同形态,可将污水中氮回收分为气态回收、以固态回收及以生物回收:


◎ 气态回收法是指在碱性条件下,通过氨氮吹脱法形成NH3并加工合成氮肥但该方法投碱量大、二次污染严重,回收成本高。


◎ 固态回收主要包含化学结晶法、离子交换法及膜法,化学结晶法虽可同时回收磷及氮,但只回收氮时,效率较差。


◎ 固态回收法虽技术上可实现氮回收,但回收成本极高,不具备工程应用价值。


◎ 利用微生物细胞合成蛋白质这种方法,虽然回收成本相对较低且二次污染较少,但该方式的氮回收工艺路线极其复杂,微生物对环境及反应条件要求苛刻。


值得一提的是,北京建筑大学郝晓地教授认为,氮回收最直接的方式是粪尿返田、污水农灌,农村污水靠近土地,理论上可以用于农灌而直接回收其中的营养物。



02
污水厂磷回收技术路径有哪些?
液相中磷回收+污泥中磷回收


相关数据显示,污水厂磷循环通量在全社会总磷循环通量中的比例高达34%。


通过对污水中的磷回收使不仅可解决磷资源短缺,也可解决因污水中磷排至水体而引起的水体富营养化问题。


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图源/人与生态网:自然界中的磷循环


污水处理厂磷资源回收主要有两种方式,分别为从富磷水相中磷回收和污泥中磷回收。


◎ 从富磷水相中回收磷主要是通过向富磷上清液中投加金属盐,以鸟粪石结晶(MAP)的形式回收。


富磷上清液主要来自生物除磷厌氧池末端及污泥消化液,其磷酸盐浓度极高,强化生物除磷工艺厌氧池末端的磷酸盐浓度甚至高达50mg·L-1以上。


污泥中磷回收的途径主要有以下三条:


◎ 一是通过污泥消化,获得富磷消化液,以富磷水相中磷回收方式进行回收此方式适合有污泥厌氧消化的污水处理厂;


◎ 二是对含磷污泥直接利用回转窑焚烧,焚烧灰通过生物法、湿式化学法及热化学等方法获得鸟粪石等磷矿,回收率可达近90%。


◎ 三是将以上两种方式结合,含磷污泥进行厌氧消化,脱水污泥再进行焚烧,分别从富磷上清液及焚烧灰中回收磷,该方式既可实现污泥厌氧产能,又可最大程度回收磷,回收率可达90%。


值得一提的是,郝晓地教授在《剩余污泥焚烧灰分磷回收及其技术进展》中提到,污泥焚烧回收磷,同时也是污泥终极处理的方式,污泥得到减量,解决污泥处置难题。



03
这些污水厂未来关键技术,你一定得知道!
资源回收+碳中和+污水再生


为获得高品质出水,传统污水处理技术一般采用“以能消能”及“以物质换取物质”的模式。


这种模式下的污水处理过程过度依赖能耗、药耗,造成大量温室气体排放、资源浪费及环境恶化等问题,严重制约着污水处理厂“绿色低碳”的发展。


基于全球能源面临的严峻现状以及可持续污水处理理念,满足资源回收、能源自给以及水资源再生及的新型污水处理技术也应运而生——


◎ 污水处理资源回收技术

◎ 污水处理能源开发技术
◎ 污水处理节能技术
◎ 污水处理水质可持续技术

......



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