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污水——一种隐藏能源的来源

2021-02-03 11:53:23来源：凯米拉Kemira 阅读量：242 评论

　　当我们讨论能源使用和环境保护时，污水处理是一个大家都会关注的话题。市政污水处理需要消耗大量的能源–但在欧洲能源消耗总量中的占比却不到1%。您是否知道城市污水中也含有大量的能源？如今，这其中一些能源通过生化处理工艺被转化为沼气。来自瑞典的新研究表明，通过有针对性的化学品处理，即所谓的预沉淀，将有可能从中提取更多的能源。预沉淀法发现了一种新的生物能源，同时可将污水处理厂的碳足迹减少达30%。

　　究竟是污水还是能源-取决于您的观点

　　我们每个人都参与制造了城市的日常污水排放。这些污水通常来自厨房或浴室、冲厕所的水，甚至是流经房屋雨水的混合物。它们会通过地下排污系统，流向当地的市政污水处理厂。对我们大多数人来说，只要把污水冲走，问题就解决了，不需要的垃圾就从眼前消失不见。

　　但对于不同人而言，某些无用的垃圾很可能是另一个人眼中宝贵的财富。对于污水亦是如此。的确，在想到臭味难忍的污水时，我们通常无法想到令人垂涎的原料，但这值得进一步再观察，污水中蕴藏的有机物其实是丰富的能源。

　　细菌能够发挥作用，但需要代价

　　大多数现代污水处理是所谓的“活性污泥工艺”，其中的细菌能够帮助净化污水。这种工艺模仿了水体的自然净化过程，只是设计得更加紧凑高效，且技术含量更高。

　　人类的排泄物是污水中自然存在的各种细菌喜欢的食物。细菌以污染物为食，这些污染物通常由有机物质和氮、磷等特殊营养物质组成。上述物质和营养成分会被细菌吸收，并转化为无害的残留物。后只会剩下三样东西：新菌群、氮气和二氧化碳。

　　而要顺利完成整个过程，细菌只是需要花点时间来呼吸空气。但恰恰是这种曝气工艺，使得活性污泥工艺需要耗费巨大的能源。通常情况下，在污水处理厂消耗的总能源中，有一半以上会用于曝气工艺。

　　为了提高整体效率，污水厂会尝试在污水处理工艺的后一段捕捉一些能源。在许多情况下，多余的菌群在密闭的发酵罐中进行处理，以生产沼气(甲烷)作为能源。不过，之前被细菌分解到空气中的二氧化碳还是无可挽回地流失了。整个工艺乍看起来是成功的，其实在资源利用上并不是优设计。

　　“生物”并不等同于可持续发展

　　用细菌处理污水在世界各地都很常见，因为它是一种“生物”手段，所以人们普遍认为这是一种可持续的措施。但要正确评估一个工艺的可持续性，就不能忽视能源消耗。

　　这就是为什么瑞典环境研究所(IVL)研究人员会针对不同的污水处理工艺，进行了详细生命周期评估(LCA)比较的原因。通过数字映射的帮助，模型分析评估了每个工艺中所消耗的能源，以及对气候变化的潜在影响。他们的研究包括纯生物工艺以及由预沉淀(一种有针对性的化学处理方法)辅助的生物工艺。研究人员得出了一个有趣的结论：纯生物污水处理助推变暖的潜力明显更高。如果考虑到能源消耗和生产，采用预沉淀的污水处理更具可持续性。

　　IVL集团经理Magnus Rahmberg解释说：“通过近在对各种污水处理技术评估进行的LCA研究，我们能够确定，用含铁或含铝的化学品进行化学预沉淀后，整个清洁过程中消耗的能源总体较少。此外，这种方法还能多产生35%的沼气。”

　　他补充道：“综合来看，这两种效果确保了与纯生物污水处理等方法相比，使用化学品预沉淀法处理污水可以更节能，且造成变暖的可能性更小”。

　　工作原理：这是一个“能源回收阶段”

　　在化学品预沉淀中，磷和细小的有机颗粒会被含有铁或铝的特殊污水处理化学品所捕获。化学反应将部分富含能量的有机物分离出来(在其被细菌全部吃掉之前)，直接送入发酵罐。这就是所谓的能源回收阶段，它在两个方面使该流程更加节能。首先，它生成了更多的沼气，因此可以产生更多的电力。其次，它减少了整个处理过程中曝气所需的能源。

　　换句话说，化学品预沉淀具有决定性的能源优势。当谈到污水处理和能源效率时，这是具有颠覆意义的改变。过去只需要清理的污水和废物，现在已经成为更可持续发展过程的一部分，并使得我们的水、营养物质和能源流动起来。显然，在现代污水处理厂中引入能源回收工艺，对人类和地球都大有裨益。

　　原标题：污水 —— 一种隐藏能源的来源

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