转自：环境模拟与污染控制国重
科研速递
Scientific Research News
在污水行业“双碳”战略实施的背景下，污水低能耗处理技术和能源回收技术已成为当前的研究热点之一。有效评估各类污水处理技术在节能与产能方面的潜力，能够为污水处理行业的可持续转型及碳中和目标实现提供重要支撑。近日，清华大学环境学院水环境保护教研所梁鹏教授课题组基于工程实践数据研究评估了城市污水处理产电和节电潜力，针对污水处理过程中能量形式、品位的差异，以能量密度和能量转化率作为污水产电和节电的评价指标，系统核算了50余个实际污水处理案例，明确了污水能量有效回收的方向，并探讨了能量转化过程中的耗散途径。
图1. 城市污水处理中产电与节电策略
图2. 不同污水产电与节电技术能量密度
本研究还重点梳理了不同化学能转化途径及其能量转化率（如图3）。化学能回收过程中的能量耗散包括微生物新陈代谢产热、随污水和污泥排出的未完全氧化有机物以及部分甲烷泄漏。化学能回收应尽量简化转化环节，以减少微生物消耗造成的能量损失。在以甲烷为中间产物的转化路径中，需要关注溶解性甲烷的回收，以降低能量损失和环境影响。化学能回收涉及有机物的转化和去除，是唯一能够同时实现污水净化和能量回收的途径。
图3. 城市污水处理化学能回收技术的能量转化率
11月22日，相关研究成果以“城市污水处理工程实践中的产能与节能”（Energy recovery and saving in municipal wastewater treatment engineering practices）为题，发表于《自然·可持续》（Nature Sustainability）。
清华大学环境学院2022级博士生宫傲为论文第一作者；清华大学环境学院梁鹏教授、美国南达科塔州州立大学农业与生物系统工程系杨絮飞博士为论文共同通讯作者；其他合作者包括清华大学环境学院黄霞教授、戚祥博士、何云飞博士，以及2024级博士生王光腾。本研究得到了国家自然科学基金委员会的资助。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41893-024-01478-5
供稿 | 水环境保护教研所
通讯员 | 宫傲
编辑 | 张楠楠
审核 | 徐明 梁鹏
责编 | 陈超
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