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资源回收:基于可持续原理的未来水与废水处理方法展望

作者: 来源: 日期:2017-3-20 14:02:16 人气:446
    水进展编者按:第三届“水研究”国际会议(2015年1月深圳召开)其中一个议题资源回收,本文是北京建筑大学郝晓地教授等为“水的研究”资源回收专刊撰写的编者按。

    纵观这些年污水处理的研究及发展,毫无疑问【资源回收】及【碳中和】向人们展示了未来污水处理国际热点趋势。然而,目前国内污水处理发展趋势在某些层面上还是在追求处理工艺及排放标准方面的“高大上”,这些年新建设,规划设计的一些污水厂继续了高配置,高能耗,高投资的超前设计及建设趋势,基本忽视了资源回收及能耗回收,能量提取及转换,实际上,这这种模式实践证明是不可持续的。当然,我们也看到了一些新的理念在某些项目上昙花一现,却远未形成影响。此文共享给同行,以期促进国内对可持续水处理技术的关注。

    现在,可持续发展正在成为一次重大的关注,很重要的是水的问题在一个更加一体化的,创新的方式解决。因此,必须更加可持续的过程进行开发。在什么可持续的过程中追求的是一切有用的资源,如化学物质,营养物质,能源和水本身的恢复。在这方面,废水可被视为资源和能源的载体。营养物和有机(COD)能量已被回收后,流出物,作为副产物,然后可以重新使用。这是传统工艺相当不同,因为它追求流出物作为主要产物而不管其他资源和能量回收。事实上,有机能量回收可以大大有助于减少油泥的生产和二氧化碳的排放量,以及磷酸盐恢复可以减轻地球上的磷沉积的枯竭。此外,利用或饮水,雨水收获,甚至与生产废水和微藻生物燃料残留恢复可以都有助于可持续性用水。
这种特殊的问题与3号水利研究会两会之一(深圳/中国举办一月11e14,2015),其目的是讨论精心调校的能源和resourceefficient治疗的发展是至关重要的新概念和新思路技术,旨在恢复越来越有限和宝贵的资源,如营养物质,能源和水。
同行评审后,选出54篇提交6出版。虽然选择的文章不能涵盖资源,如上面提到的能量回收的整个范围,他们目前国家的最先进的勘探概述正在进行的为资源和能源回收。

    1.新的洞察到EPS的最大化除磷工艺胞外聚合物在强化生物除磷系统中进行P回收中作用的新发现的P-恢复中的作用

    从废水中的P-恢复将是化学和去除的生物方法的组合更有效,因为化学沉淀通常具有宏观量作用和生物吸收具有优异的微量的效果,在适当的COD / P比。以这种方式,厌氧上清液在EBPR流程侧流是一个理想的点(其中,通常有20至60毫克的P / L的高磷酸盐浓度),以沉淀/恢复磷酸盐。磷酸盐恢复后,磷酸盐降低上清液可以返回到后续的生物(缺氧和有氧)单元,其中一个显着地增加出现COD / P比率。其结果,P均恢复和低的P-流出物可以很容易地进行制造。换句话说,在厌氧上清液高磷酸盐浓度是最有效的。

    最近的研究中的PAO,这意味着车的一个不可忽视的作用,在Premoval /恢复在EBPR过程的EPS揭示大量的P-积累。回顾(Li等)总结P-积累的EPS和相关影响因素的特征。特别强调的是在与EPS考虑到聚磷菌'代谢和P-降水过程放在P-转化和运输的机制。除磷工艺的设计和管理之间的知识差距是有效和可靠地识别。

    本综述拓展了我们除磷工艺的知识,人们希望,将为开发更高效,稳定,可持续的P-去除/恢复过程提供指导。

    2.有机能量转换和碳捕获废水中有机能的捕获与转换,利用

    有机能量转换fromwastewater通常取决于剩余污泥/高浓度有机废水的厌氧消化。新开发的技术的电子微生物燃料电池E具有最近被用来直接从废水中有机物(COD)发电。

    AnMBRs被视为未来的污水处理厂实现能源中立的一个潜在途径。耦合陶瓷膜以AnMBRs也被认为有很大的潜力,如陶瓷膜对腐蚀性化学品抗性如清洁试剂和恶劣的环境条件,如高温。

    一项研究(岳等人)透露/被利用为80,200和300纳米展示的87%的平均总COD去除率并表明甲烷生产周围0.3升的孔径大小不同陶瓷膜克COD的。然而,关于CH 4的2/3生成的溶解在液相中,并在渗透物丢失。为了最大限度地减少能源浪费,溶于CH 4必须回收。对膜的DOM的影响污垢被鉴定为微生物活动产生的生物聚合物。一种生物聚合物的主要组成部分的 - 蛋白 - 导致了不同的结垢的行为。据推测,该蛋白质可通过多孔糕饼层中创建的膜孔堵塞。因此,在混合液的可溶组分的DOMs的浓度不能被用来预测膜结垢,因为在的DOM不同的组件可能具有与膜相互作用的不同方式。

    另一项研究中(高伊道等人)中有一个MFC部不仅显示出对发电电势(309毫瓦)的潜力,但也透露从与回收水的帮助下环境捕获二氧化碳并形成在所述苛性阴极电解液的可能性阴极。苛性阴极是矿化为碳酸盐和碳酸氢盐(天然碱)盐的混合物,从而显示出一个碳 - 捕获机制的MFC的性能的活性的结果。碳捕获将是建立一个负碳经济和环境可持续的污水处理工艺价值。

    3.雨水收集和LID应用雨水的存储及低影响开发

    雨水收集用于非饮用用途一直强调在一些地区近年来遭受fromwater-短缺。快速的城市化,但是,往往导致增加了不透水面积和地表径流,包括污染物。此外,在污染物排放的最大问题之一是在风暴中第一次冲水效果(FFE)。正因为如此,低冲击开发(LID)的做法已经发展成为一个有前途的战略,以控制城市雨水径流和污染的城市生态系统。

    一项研究(An等)评估了雨水收集设施,在香港降温的屋顶花园。在冷却效果方面,屋顶雨水收获花园的执行使用ENVI-met的模型进行了评价。研究结果表明,为1.3℃的温度下降已经观察由于在雨中花园的雨水层。这项研究提供了一个高度城市化的城市宝贵的见解雨水收集可持续水资源管理实践的适用性。另一项研究(BAEK等人)中指出,测试LID特性,并提出适当的准则来优化LID管理所需的许多实验和建模的努力。该研究提出了通过开展在韩国商业用地集约暴雨的监测和数值模拟优化不同类型的盖的大小一种新颖的方法。在尝试的方法优化LID大小适度对受纳水体FFE。的6种不同的盖体的最佳尺寸为1.2以上3.0mm以下径流深度而言不等。新提出的方法是启发建立LID战略以减轻FFE。

    4.加强微藻培育和氧气生产微藻的培植及利用

    泻湖治疗废水,含有藻类,细菌共生系统,这自然功能提供了一种简单的方法演示。如一些微藻含有一定量的油含量,微藻培养目前正在强调。藻类生物燃料生产被认为有助于稳定的二氧化碳在大气中的浓度和减少全球变暖的影响。此外,藻类燃料的最吸引人的特点之一,藻类生物柴油是无毒,不含硫,是高度可生物降解的,并且是相对对环境无害,如果溢出。藻类能够超过每亩比玉米和大豆作物的30倍以上的石油生产的。H但是,藻类生物燃料的生产还没有被商业化,由于生产,收获和石油开采的高成本。出于这个原因,该技术仍在进行,尤其是在与废水处理结合。

    一项研究(涂等人)试图利用两种藻类和细菌的生理功能微藻培养与城市污水生物协同作用。它提出并测试了新的方法来提高藻类生长和氧气生产与一个静磁场。使用斜生栅藻在municipalwastewater生长氧气生产与所施加的磁场的性能进行了评价。结果表明,磁治疗刺激既藻类生长和氧气的生产。一旦处于0.5小时数生长期千GS施加磁场后生长6天的11.5%,比对照增加叶绿素含量。此外,磁化24.6%,比对照提高了氧的生产速度。
 
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