當我們討論能源使用和環(huán)境保護時，污水處理是一個大家都會關注的話題。市政污水處理需要消耗大量的能源–但在歐洲能源消耗總量中的占比卻不到1%。您是否知道城市污水中也含有大量的能源？如今，這其中一些能源通過生化處理工藝被轉化為沼氣。來自瑞典的新研究表明，通過有針對性的化學品處理，即所謂的預沉淀，將有可能從中提取更多的能源。預沉淀法發(fā)現(xiàn)了一種新的生物能源，同時可將污水處理廠的碳足跡減少達30%。
究竟是污水還是能源-取決于您的觀點
我們每個人都參與制造了城市的日常污水排放。這些污水通常來自廚房或浴室、沖廁所的水，甚至是流經房屋雨水的混合物。它們會通過地下排污系統(tǒng)，流向當?shù)氐氖姓鬯幚韽S。對我們大多數(shù)人來說，只要把污水沖走，問題就解決了，不需要的垃圾就從眼前消失不見。
但對于不同人而言，某些無用的垃圾很可能是另一個人眼中寶貴的財富。對于污水亦是如此。的確，在想到臭味難忍的污水時，我們通常無法想到令人垂涎的原料，但這值得進一步再觀察，污水中蘊藏的有機物其實是豐富的能源。
細菌能夠發(fā)揮作用，但需要代價
大多數(shù)現(xiàn)代污水處理是所謂的“活性污泥工藝”，其中的細菌能夠幫助凈化污水。這種工藝模仿了水體的自然凈化過程，只是設計得更加緊湊高效，且技術含量更高。
人類的排泄物是污水中自然存在的各種細菌喜歡的食物。細菌以污染物為食，這些污染物通常由有機物質和氮、磷等特殊營養(yǎng)物質組成。上述物質和營養(yǎng)成分會被細菌吸收，并轉化為無害的殘留物。最后只會剩下三樣東西：新菌群、氮氣和二氧化碳。
而要順利完成整個過程，細菌只是需要花點時間來呼吸空氣。但恰恰是這種曝氣工藝，使得活性污泥工藝需要耗費巨大的能源。通常情況下，在污水處理廠消耗的總能源中，有一半以上會用于曝氣工藝。
為了提高整體效率，污水廠會嘗試在污水處理工藝的最后一段捕捉一些能源。在許多情況下，多余的菌群在密閉的發(fā)酵罐中進行處理，以生產沼氣（甲烷）作為能源。不過，之前被細菌分解到空氣中的二氧化碳還是無可挽回地流失了。整個工藝乍看起來是成功的，其實在資源利用上并不是最優(yōu)設計。
“生物”并不等同于可持續(xù)發(fā)展
用細菌處理污水在世界各地都很常見，因為它是一種“生物”手段，所以人們普遍認為這是一種可持續(xù)的措施。但要正確評估一個工藝的可持續(xù)性，就不能忽視能源消耗。
這就是為什么瑞典環(huán)境研究所（IVL）研究人員會針對不同的污水處理工藝，進行了詳細生命周期評估（LCA）比較的原因。通過數(shù)字映射的幫助，模型分析評估了每個工藝中所消耗的能源，以及對氣候變化的潛在影響。他們的研究包括純生物工藝以及由預沉淀（一種有針對性的化學處理方法）輔助的生物工藝。研究人員得出了一個有趣的結論：純生物污水處理助推全球變暖的潛力明顯更高。如果考慮到能源消耗和生產，采用預沉淀的污水處理更具可持續(xù)性。
IVL集團經理Magnus Rahmberg解釋說：“通過最近在對各種污水處理技術評估進行的LCA研究，我們能夠確定，用含鐵或含鋁的化學品進行化學預沉淀后，整個清潔過程中消耗的能源總體較少。此外，這種方法還能多產生35%的沼氣�！�
他補充道：“綜合來看，這兩種效果確保了與純生物污水處理等方法相比，使用化學品預沉淀法處理污水可以更節(jié)能，且造成全球變暖的可能性更小”。
工作原理：這是一個“能源回收階段”
在化學品預沉淀中，磷和最細小的有機顆粒會被含有鐵或鋁的特殊污水處理化學品所捕獲�；瘜W反應將部分富含能量的有機物分離出來（在其被細菌全部吃掉之前），直接送入發(fā)酵罐。這就是所謂的能源回收階段，它在兩個方面使該流程更加節(jié)能。首先，它生成了更多的沼氣，因此可以產生更多的電力。其次，它減少了整個處理過程中曝氣所需的能源。
換句話說，化學品預沉淀具有決定性的能源優(yōu)勢。當談到污水處理和能源效率時，這是具有顛覆意義的改變。過去只需要清理的污水和廢物，現(xiàn)在已經成為更可持續(xù)發(fā)展過程的一部分，并使得我們的水、營養(yǎng)物質和能源流動起來。顯然，在現(xiàn)代污水處理廠中引入能源回收工藝，對人類和地球都大有裨益。
責任編輯：任九
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