1、城市污水節(jié)能資源回收和再利用的有效創(chuàng)新方法 01 作為生物煉制核心的厭氧模式的簡要演變厭氧處理是發(fā)展可持續(xù)衛(wèi)生的最有前景的處理技術(shù)之一，同時也是資源和能源回收的核心技術(shù)。上流式厭氧污泥床（UASB）在市政污水處理廠成功建立并得到了廣泛的認(rèn)可，尤其是在廢水溫度通常高于20C的熱帶和亞熱帶地區(qū)。后來，人們進(jìn)一步開發(fā)了膨脹顆粒污泥床（EGSB），與UASB相比，EGSB增加了水力混合，增強(qiáng)了處理系統(tǒng)內(nèi)的基質(zhì)生物量相互作用。雖然成熟的UASB/EGSB結(jié)構(gòu)大多滿足厭氧處理所需的要求，但由于顆粒崩解的不利條件，因此又將膜技術(shù)與厭氧處理結(jié)合起來，形成了AnMBR的發(fā)展。同時，利用污泥厭氧消化（AD）的熱電

2、聯(lián)供（CHP）系統(tǒng)已成為現(xiàn)有能源自給型污水處理廠最常用的技術(shù)。根據(jù)生命周期比較，與傳統(tǒng)活性污泥加上AD相比，AnMBR技術(shù)可以產(chǎn)生更多的沼氣凈能量。AnMBR作為一種主線廢水處理工藝的主要優(yōu)點是能夠回收廢水中的大部分能量，而不是目前的好氧厭氧處理只能回收部分能量。02 厭氧工藝中的資源回收2.1 污水處理方面廢水厭氧處理過程中產(chǎn)生的沼氣可作為能源。然而，大量的CH4由于溶解在廢水中不能被回收，UASB等厭氧廢水處理工藝因液體上流速度低和混合不足而受到限制。在城市污水價值化的概念中，兩步生物轉(zhuǎn)化是發(fā)酵反應(yīng)器中一種有吸引力的替代路線。廢水中的復(fù)雜有機(jī)物在最終成為其他有價值的產(chǎn)品之前簡單地轉(zhuǎn)化為VF

3、As。這使得生物轉(zhuǎn)化機(jī)制分步優(yōu)化成為更直接的生物生產(chǎn)過程。在此過程中，VFAs的濃度和種類通常決定最終產(chǎn)品的質(zhì)量。AnMBR已經(jīng)成功作為處理城市污水的補(bǔ)充設(shè)施，其COD去除率高，出水能達(dá)到大部分回用的目的。但是，如果不進(jìn)一步去除營養(yǎng)物質(zhì)，通常無法將處理后的廢水排放到水環(huán)境中或進(jìn)行再利用。在這方面，有人建議使用微藻從AnMBR廢水中去除營養(yǎng)物。此外，在歐盟LIFE項目MEMORY（life memory.eu）的背景下，介紹了浸沒式AnMBR（AD和膜技術(shù)的結(jié)合）。這種創(chuàng)新的試點實施為城市污水處理和資源回收提供了有前景的技術(shù)。2.2 污泥處理方面污水污泥管理是城市污水處理廠運營費用的主要組成部分

4、。在大規(guī)模的污水處理廠中，污泥通常經(jīng)過AD回收能源（富含甲烷的沼氣），從而在CHP下產(chǎn)生熱量和電能。將污泥作為其他增值工藝或者生物能源的原料的趨勢也越來越大。污水處理廠是一個綜合過程，提取VFA將減少供給AD的有機(jī)物量，這最終將減少能量回收。在這方面，應(yīng)精心設(shè)計和優(yōu)化VFA生產(chǎn)和從污水污泥中提取的效益，以免影響CH4的回收。優(yōu)化應(yīng)著重于兩個主要準(zhǔn)則：（1）發(fā)酵和提取過程的成本（主要投資和運營費用）以及VFA使用或銷售的進(jìn)一步收益；（2）對CH4生成的影響。根據(jù)污水污泥產(chǎn)酸發(fā)酵過程中VFAs的選擇性生產(chǎn)，VFAs還具有較高的經(jīng)濟(jì)價值。WWTPs回收營養(yǎng)物可用于鳥糞/Ca-P沉淀或生物炭吸附實現(xiàn)，

5、有研究認(rèn)為應(yīng)考慮采用替代的營養(yǎng)回收技術(shù)（即膜、電滲析）來提高回收營養(yǎng)的質(zhì)量。結(jié)晶法回收磷還有其他一些好處，例如，產(chǎn)生的污泥體積以及其他不需要的沉淀物較少，最終降低了污泥處置成本。生物聚合物是一組與石油塑料具有類似性質(zhì)的聚合物，由可再生資源生產(chǎn)，也可由不同類型的細(xì)菌利用碳作為基質(zhì)而產(chǎn)生。PHAs的主要優(yōu)點是完全可生物降解和無毒。PHA儲存細(xì)菌常見于污水處理廠的活性污泥工藝中，它們將這些聚合物作為碳源和能源儲存。PHA回收是一種經(jīng)濟(jì)上可持續(xù)的選擇。它描述了以下子過程：（1）纖維素一級污泥發(fā)酵，提高VFAs的產(chǎn)量，并以可溶性形式（即氨和磷酸鹽）釋放氮和磷；（2）發(fā)酵產(chǎn)物的固液分離，向污水污泥發(fā)酵液中

6、加入Mg(OH)2形成鳥糞石利于沉淀；（3）銨在SBR中轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽；（4）通過交替改變好氧缺氧條件來驅(qū)動PHA作為碳源存儲在細(xì)菌內(nèi)部，同時促進(jìn)反硝化過程；（5）使用進(jìn)料分批反應(yīng)器進(jìn)行PHA累積，以最大化獲得PHA。城市污水中含有大量纖維素（占懸浮固體總量的30%50%），纖維素作為一種可通過篩選從廢水中回收的資源具有巨大的潛力。纖維素脫水污泥的好處是：化學(xué)藥劑消耗減少，曝氣電耗較低，磷酸鹽釋放較少，污泥排放量大幅度減少，污泥處理和管理成本也隨之降低。纖維素回收將為污水處理廠的下游生物工藝增加效益，并用于污水處理廠下游與PHA混合，以及最終生物復(fù)合物生產(chǎn)的加工。面向市場的技術(shù)03 聚焦環(huán)境技

7、術(shù)驗證和其他性能認(rèn)證在歐盟方面，創(chuàng)新環(huán)境技術(shù)幫助技術(shù)購買者識別符合其需求的創(chuàng)新。除了技術(shù)驗證外，還應(yīng)使用特定的功能測試確定回收材料的特性，以便將回收產(chǎn)品與工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行比較。與其他回收材料相比，磷酸鹽、生物炭和熱解材料的使用受到更多的控制和調(diào)節(jié)。因為來源不一致性和高變異性，常規(guī)生產(chǎn)中回收的PHA的性質(zhì)表征還未明確。04 回收材料到消費品/工業(yè)產(chǎn)品的價值化有研究對從廢水中回收的材料進(jìn)行了可持續(xù)性評估，涉及6個不同類別：經(jīng)濟(jì)福利、資源消耗、環(huán)境和生物質(zhì)量、技術(shù)福利、人類健康和社會福利。結(jié)果表明，從生產(chǎn)成本和市場價值來看，PHA和鳥糞石在經(jīng)濟(jì)上是可行的。然而，PHA需要進(jìn)行緊急和進(jìn)一步的調(diào)查，因為它顯示出一些