資源回收：實(shí)現(xiàn)可持續(xù)水與污水處理的有效途徑
全康環(huán)保:目前可持續(xù)性正在成為人們關(guān)注的一個主要問題，以更加綜合和創(chuàng)新方式解決水問題就顯得十分重要。因此，研發(fā)更加可持續(xù)性工藝至關(guān)重要。在可持續(xù)過程中追求的是回收所有有用資源，例如，化學(xué)品、營養(yǎng)物質(zhì)、能源和水本身。在這方面，污水可以被視為資源與能源的載體?；厥震B(yǎng)分和有機(jī)(COD)能量后，出水作為副產(chǎn)品可以用作再生水利用；這與傳統(tǒng)工藝完全不同，它們一般不考慮資源與能源回收，而是僅將出水作為主產(chǎn)品（中水）加以利用。事實(shí)上，有機(jī)能源回收可以顯著減少剩余污泥產(chǎn)量和CO2排放量，而回收磷酸鹽則可以緩解對磷礦的消耗。此外，利用或回收飲用水中殘留物、收集雨水，甚至利用污水和微藻生產(chǎn)生物燃料都可以促進(jìn)水資源利用的可持續(xù)性。
01 對EPS在EBPR過程中最大化P回收之作用新見解
將化學(xué)與生物處理方法相結(jié)合，從污水中回收磷會更為有效，因?yàn)樵谶m當(dāng)COD/P比下，化學(xué)沉淀通常具有明顯的宏觀去除作用，而生物吸收具有卓越的微量效應(yīng)。這樣，EBPR過程中厭氧上清液側(cè)流是沉淀/回收磷酸鹽的理想之處（通常會有20~60 mg P/L高磷酸鹽濃度）。磷酸鹽回收后，回收后的上清液可以返回到后續(xù)生物（缺氧和好氧）單元，其COD/P比則被相對增加。因此，可以很容易實(shí)施磷回收和維持低磷出水需要。換句話說，在厭氧上清液中高濃度磷酸鹽是最有效的磷回收與強(qiáng)化生物除磷方式。
最近研究表明，PAOs表面EPS中含有相當(dāng)多P積累。這意味著在EBPR過程中，EPS預(yù)去除/恢復(fù)中的作用不可忽視。Li等人綜述了EPS中P積累的特點(diǎn)及其影響因素，重點(diǎn)研究了P在EPS中的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)化機(jī)制，并考慮了PAOs代謝和P沉淀過程。有效而可靠地識別了EBPR過程設(shè)計(jì)和管理之間的知識差距。這一綜述擴(kuò)展了我們對EBPR工藝的認(rèn)識，并有望為開發(fā)更加有效、穩(wěn)定和持續(xù)的除磷/回收工藝提供指導(dǎo)。
02 有機(jī)能源轉(zhuǎn)換和碳捕獲
污水中有機(jī)能量轉(zhuǎn)化通常依賴于對過量污泥/高濃度有機(jī)廢水的厭氧消化。最近采用一種新開發(fā)的技術(shù)，即，MFCs，直接從污水有機(jī)物(COD)中產(chǎn)電。
AnMBRs被認(rèn)為是未來污水處理廠實(shí)現(xiàn)能源中和的一種潛在方式。由于陶瓷膜具有耐腐蝕性的特點(diǎn)，將陶瓷膜耦合至AnMBRs也被認(rèn)為具有較大的潛力。一項(xiàng)研究（Yue等人）表明，孔徑為80、200和 300 nm不同陶瓷膜表現(xiàn)出平均87%整體COD去除效率，顯示CH4產(chǎn)率約為0.3 L/g COD。然而，產(chǎn)生的CH4約有2/3溶解在液相中并損失在滲透液中。為了盡量減少能量浪費(fèi)，必須回收溶解性CH4。
另一項(xiàng)使用MFCs裝置的研究（Gajda等人）不僅證明了發(fā)電潛力（309 μW），也揭示了利用回收水從環(huán)境中捕獲CO2，并在陰極電極中形成腐蝕性陰極電解質(zhì)的可能性。腐蝕性陰極液礦化為碳酸鹽和重碳酸鹽的混合物，從而證明了碳捕獲機(jī)制作為MFCs性能的積極結(jié)果。碳捕獲對于建立碳減排經(jīng)濟(jì)和環(huán)境可持續(xù)的污水處理過程十分重要。
03 雨水收集與LID應(yīng)用
近年來，在一些水資源短缺的地區(qū)，以非飲用用途收集雨水已經(jīng)得到了重視。然而，快速的城市化往往導(dǎo)致不透水地區(qū)和含有污染物地表徑流增加。此外，污染物排放的最大問題之一是暴雨中的初期雨水效應(yīng)(FFE)。因此，低影響開發(fā)(LID)實(shí)踐已被開發(fā)為控制城市雨水徑流和城市生態(tài)系統(tǒng)污染潛在策略。
一項(xiàng)研究(An等人)評估了香港屋頂花園，該花園為降溫而設(shè)有雨水收集設(shè)施。在冷卻效果方面，使用ENVI-met模型評估屋頂雨水收集花園實(shí)施。結(jié)果表明，由于雨水花園中的雨水層，溫度下降了1.3 ℃。本研究為高度城市化城市雨水收集在可持續(xù)水資源管理實(shí)踐中適用性提供了有價值的見解。
另一項(xiàng)研究（Baek等人）表明，測試LID特性并提出用于優(yōu)化LID管理的適當(dāng)指南需要大量實(shí)驗(yàn)和建模工作。該研究提出了一種新方法，通過在韓國商業(yè)場所進(jìn)行密集雨水監(jiān)測和數(shù)值建模來優(yōu)化不同類型LID規(guī)模。該方法優(yōu)化了LID規(guī)模，試圖緩和受納水體的FFE。6種不同LID最佳規(guī)模范圍為1.2 mm至3.0 mm的徑流深度，提出的新方法對建立LID策略以減輕FFE具有指導(dǎo)意義。
04 培養(yǎng)微藻、強(qiáng)化產(chǎn)氧能力
池塘展示了一種處理污水的簡單方法，它有一個自然運(yùn)作的藻類―細(xì)菌共生系統(tǒng)。由于某些微藻含有一定的油脂，所以，微藻培養(yǎng)受到重視。藻類生物燃料生產(chǎn)被認(rèn)為有助于穩(wěn)定大氣中CO2濃度減，有助于緩解全球變暖現(xiàn)象。此外，藻類燃料最吸引人的特點(diǎn)之一就是藻類生物柴油無毒、不含硫、可生物降解性強(qiáng)，萬一泄漏也對環(huán)境相對無害。藻類每英畝產(chǎn)油能力是玉米和大豆作物的30多倍。然而，由于與生產(chǎn)、收獲和油量提取相關(guān)的高成本，藻類生物燃料生產(chǎn)尚未商業(yè)化。因此，該技術(shù)仍在不斷發(fā)展，特別是與污水處理結(jié)合。
一項(xiàng)研究（Tu等人）試圖利用藻類和細(xì)菌生理功能的生物協(xié)同作用，利用城市污水進(jìn)行微藻培養(yǎng)，提出并試驗(yàn)了一種利用靜態(tài)磁場促進(jìn)藻類生長和產(chǎn)氧的新方法。外加磁場產(chǎn)氧性能通過斜生柵藻（Scenedesmus obliquus）在城市污水中生長進(jìn)行評估。結(jié)果表明，磁場處理既能促進(jìn)藻類生長，又能促進(jìn)氧氣產(chǎn)生。在對數(shù)生長期施加1000 GS磁場0.5 hr后，在生長期6 d后，葉綠素a含量比對照組增加了11.5%。此外，磁化使產(chǎn)氧率比控制組提高了24.6%。