污水处理中污染物的回收利用技术解析

对生活和工业废水进行适当处理并进行饮用、灌溉等再利用，其成本是昂贵的。仅处理来自烹饪、洗涤、清洁和卫生的家庭灰水，就要占据全球3%的电力消耗，并释放全球5%的非二氧化碳温室气体排放(主要是甲烷)。

工业废水的处理成本更高。随着世界人口的增长，发展中国家逐渐执行更严格的水质标准，这些成本将在未来十年继续增加。如果能从废水中捕获有价值的化学品，包括碳、氮和磷，将能回收一些经济成本。例如，污水处理厂可以利用甲烷产生电力而不是单纯消耗它。采用新兴技术可以有效回收磷肥和铵肥料。

废水中的价值

生活污水中有我们日常生活产生的各种废弃物，粪便、脂肪、食物残渣、洗涤剂和药物。在化学方面，1立方米的生活废水含有300～600g COD，40～60g氮(以铵和有机化合物的形式)，5～20g磷(磷酸盐和有机化合物)，10～20g硫(主要是硫酸盐)和痕量的重金属离子。

在过去的一个世纪，大部分生活废水都使用好氧的“活性污泥法”进行处理，在氧气和细菌的共同作用下，氧化污染物,这种方法简单，对除去有机化合物、氮和磷有效。但活性污泥法消耗巨大的能源，并释放碳足迹。一个10万吨/天的中型的污水处理厂消耗的电力与中国城镇5000人(每立方米废水约0.6KWh)相当，并且每天的碳足迹相当于6000辆家用汽车的二氧化碳排放量。

最关键的是，废水中有机物所含的能量被大量浪费，氮和磷都是制造肥料的原材料。通过加入钙、铁或铝盐沉淀，90%的磷最终掩埋在填埋场中，这种沉淀物不能被植物吸收，并且经常还受到有毒金属污染。同样，超过80%的氮通过微生物转化为氮气而损失。该过程还产生大量的“湿污泥”(5～10千克每立方米处理水)。干燥和处置(在陆地或填埋场)或焚烧这些污泥占处理设施总成本的30～50%。

一些污水厂对污泥进行厌氧消化。在缺氧的情况下，微生物将复杂的有机物质分解成更简单的有机分子，然后将其转化为甲烷。通过燃烧甲烷以产生电和热，厌氧消化可抵消活性污泥法20~30%的能量和温室气体成本。但消化过程缓慢，通常需要10～20天。

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