Nature Sustainability: 从污水到资源 - 先进回收技术的新途径

学术   2024-11-02 14:45   天津  

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长期以来,污水处理的主要目的是污染控制,而非资源回收。随着循环经济的发展,污水被重新定位为包含有价值资源的流体,污水处理厂被称为"营养素+能量+水" (NEW) 工厂,致力于高效回收营养素、能量和水。本综述总结了这些技术进展,强调了污水处理领域的新兴挑战,并提供了实现可持续污水管理的路线图。

成果简介

文章评估了从污水中回收高价值商品的最新技术和科学发现,并讨论了如何将这些资源用于循环污水管理中,从而实现可持续发展。污水中蕴含丰富的有机碳、氮、磷等营养素,先进的回收技术可将其转化为生物能源、化肥和化学品,甚至用于污水处理本身。


研究亮点

  • 从污染控制到资源回收:从传统的污水处理方式转向资源回收利用,将污水处理厂转变为营养素、能量和水的高效回收工厂。

  • 高价值商品回收:最新技术可直接从污水中回收高价值的原材料,并将其用于污水处理过程,推进了循环经济的进程。

  • 水、能源和营养素回收:成功的案例包括通过厌氧消化产生的生物气体来实现能源自给,以及从污泥中提取磷、氮等营养素并转化为化肥。

  • 新兴技术发展:先进的物理、化学和生物处理技术使得污水中的纤维素、蛋白质等材料得以高效提取,并用于生物燃料、农业和工业。

配图精析

图1:污水资源回收的技术和商品
图1展示了污水处理厂内各类资源的回收技术及其市场前景,包括通过厌氧消化回收生物气、通过物理分离回收纤维素、以及通过化学沉淀从污泥中回收磷和蛋白质等。该图还标明了不同商品的市场需求及技术挑战,例如产品质量一致性、污染物去除以及成本控制。

图2:将废物转化为氮化合物和铁化合物
图2探讨了在污水管理中循环利用废物转化为化学试剂的途径。图中详细阐述了FNA(游离亚硝酸)和FeCO3(碳酸亚铁)在污水系统中的生成和利用过程,包括臭味控制、污泥预处理和短程氮循环处理。这种方法在污水处理厂内部实现了资源的循环利用,降低了化学药剂的使用成本。

展望

本综述强调了将污水处理转变为资源回收的新途径,以及新兴技术在污水资源化中的潜在应用前景。这一转变有助于实现更环保、可持续的污水管理,并促进循环经济的发展。未来的研究方向包括开发更高效的资源提取技术,以及建立污水资源回收的市场价值链。


文献信息

期刊:Nature Sustainability
DOI
10.1038/s41893-024-01423-6
原文链接https://doi.org/10.1038/s41893-024-01423-6


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