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?
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?
shuiquan2014
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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。
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。
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。
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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。
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。
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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
......
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将邀请院士、专家学者及企业家以资源化、生态化和可持续化为导向
,围绕以下九个方面进行讨论分享、发布参观:
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太阳能发电设施;污水热能化学能、尾水能量利用;污泥沼气热电联产及水源热泵;污水分质处理与回用;农村污水、中水、再生水利用;污泥处置和综合利用;碳、氮、磷资源回收与利用等。
二、节能降耗水处理设备
高效曝气、节能降耗机电,新型供氧、曝气材料与产品;新型水污染控制、水体修复产品;新型高效水处理药剂;新能源、清洁能源在污水处理中应用相关产品。
三、高效、低耗、减排水处理技术
新型高效、低耗污水处理工艺,新型水环境治理与修复;高效脱氮,厌氧氨氧化,短程硝化反硝化技术;硫自养脱氮、生物聚集体高效脱氮技术,氧化亚氮排放控制脱氮;智能化脱氮过程管理优化;新型高效除磷技术,污水处理同步碳捕获固碳,生态减排、固碳、固氮技术污水处理过程能源控制管理与优化。
四、水处理过程智能管控
智慧化(AI)、智能化综合水处理管控系统及平台,智能加药控制优化策略,智能曝气节能系统智能设备控制系统及其应用。
五、水环境智能监测
水处理流程氧化亚氨等温室气体监测;基于物联网技术的水质监测、分析系统及其应用;新兴污染物识别、预测及监测;地基高光遥感水环境监测与预警,水环境污染物智能溯源,水污染物全过程智能监管,新型水质监测技术与产品等。
六、其他减污降碳协同增效技术
大型自然水体碳汇、碳排放核算;城镇污水处理和资源化利用碳排放测算;污水处理设施能耗和碳排放管理;难降解废水的高级氧化处理技术;高浓度有机废水如餐厨垃圾废水、畜禽养殖废水高效治理与资源化;低浓度排水深度净化与水质提升,入河排口水质提升;新型固液分离,如膜、磁分离、旋流分离技术等。
七、水环境治理“双碳” 金融助力、财政支持相关政策法规
八、团体标准、行业报告、示范案例发布
《污废水处理厂温室气体监测技术规程》、《工业水系统碳排放核算指南》、《污废水处理减污降碳协同增效评估指南》、《城镇给水厂碳排放核算与评价方法》等标准和《碳中和背景下的污废水行业研究报告》进行现场发布与宣贯;《水环境治理减污降碳协同增效示范案例》发布,并为入选单位颁发证书。
九、参观考察低碳水厂示范项目
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一、大会学术顾问
侯立安
中国工程院院士、火箭军工程大学教授
二、大会主席
吴明红
中国工程院院士、上海大学副校长、教授
三、大会拟邀专家(排名不分前后)
张 悦 中国土木工程学会水工业分会理事长
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继生态环境部、国家发展和改革委员会等七部门印发《减污降碳协同增效实施方案》后,各省市也陆续发布了《减污降碳协同增效行动实施方案
》,这些方案中均明确提出——
“推进水环境治理环节的碳排放协同控制,增强污染防治与碳排放治理的协调性,实现环境效益、气候效益、经济效益多赢......"
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