原题：Integrated urban water management by coupling iron salt production and application with biogas upgrading
通讯作者：Zhiguo Yuan
第一作者：Zhetai Hu
第一单位：The University of Queensland
期刊：Nature Communications
时间：2023
论文链接：10.1038/s41467-023-42158-w
文章摘要
本文探究了一种新的城市水资源管理方法，通过结合铁盐生产和沼气提质实现系统化管理。研究团队利用电化学法去除沼气中的CO2、H2S和NH3，从而提高沼气的质量，并生产FeCO3。该过程不仅能够替代进口铁盐（如FeCl2和FeCl3），还建立更安全和环境友好的铁盐供应链。FeCO3能够有效去除硫化物和磷酸盐，增强污泥的沉降性和脱水性。
主要内容
图1 电化学装置
城市水资源综合管理策略涉及将铁盐生产应用与生物气升级相结合，通过在污水处理厂（WWTP）生产E-FeCO3并将其用于上游排水区域，以实现腐蚀和气味缓解，并具有多种有益的连锁效应。此外，E-FeCO3还可用于污水处理厂的各个单元，以实现磷的去除、硫化物的去除以及改善污泥的沉降和脱水性能。该策略还包括使用电化学方法制造铁盐，通过去除生物气中的CO2来升级生物气，同时作为CO2的吸收剂，E-FeCO3可以替代目前使用的铁盐，具有相当的或更优的性能。
图3 城市污水管理系统示意图
本文的全生命周期评价（LCA）结果显示，提出的综合城市水管理策略（场景A）在环境影响方面优于现状（场景B）。场景A通过电化学方法从沼气中去除CO2并生产E-FeCO3，用于下水道投加以缓解腐蚀和异味，或在污水处理厂中用于磷去除、硫化物去除以及改善污泥沉降和脱水性能。场景A进一步分为A1和A2，分别使用沼气发电和澳大利亚当前主要能源发电。场景B也分为B1和B2，分别考虑铁盐运输1000公里和4000公里。现状场景B1和B2在几乎所有指标上都有负面环境影响，因为铁盐的生产和运输的环境影响无法完全被沼气的热电联产所抵消。相比之下，场景A通过本地化生产E-FeCO3和升级沼气作为汽车燃料，有着更低的成本和更环保的特性。
图4 全生命周期评价（LCA）结果
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来源|浙江大学环境微生物课题组
推文作者|朱文龙
责任编辑|朱林
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