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温室气体减排
由于人类活动的频繁加剧,比如使用化工原料、工农业活动等,导致CO2, CH4和N2O等温室气体在大气浓度中所占的比例越来越大。为了比较不同气体所带来的影响,各种气体的“全球变暖因子”(GWPs)都将以CO2作为标准来进行评估。二氧化碳(CO2)的 GWF 值设为 1,其他气体的 GWF 值就表明其相对于 CO2的效力大小。以100年为范围,CO2, CH4 和N2O 的GWPs分别为1、21 and 310。
污水处理过程也会产生温室气体,比如好氧处理产生的CO2或者外加碳源中的CO2,厌氧处理产生的CH4,氮循环产生的N2O。
1、二氧化碳(CO2)
污水处理中由于碳氢化合物的矿化作用,所以不可避免的会产生CO2。因为这些碳氢化合物主要来自食物当中,而不是石化类碳氢化合物,所以其产生的CO2并不会带来什么影响,而真正需要考虑的是释放CO2所需要消耗的能量问题。在德国,平均每释放570gCO2到大气中需要消耗1KWh的电能。这个数字是基于不同种原料混合计算的平均值,这些原料包括石化燃料、核能、水能、太阳能、沼气等,并且也随着时间的变化而发生变化。污水处理的全年电耗为35KWh/PE,也就是说这么多电耗可以将20kg/PE×y的CO2排放至大气,其中来自沼气的10kg/PE×yCO2可以削减掉,那么将只剩下10kg/PE×y的CO2残余,通过之前所述的工艺优化以及产能补充,这10kg/PE×y CO2也可能完全降为0。
2、甲烷(CH4)
污水或者污泥的厌氧消化会产生甲烷,大部分甲烷都以沼气的形式存在,按照亨利-道尔顿定律,即使很小比例的甲醇也可溶解于液体中。在1bar气压下,30 mg/L (10˚C) 或者 23 mg/L (20˚C)的甲醇将溶于水中。如果暴露在空气中,甲醇极易挥发于大气。如果待处理的污水量很大,厌氧处理过程将会产生大量甲烷。对于污泥厌氧消化而言,甲烷产量是相当小的,因为污泥厌氧消化处理的水量很小,所以溶解于其中的甲烷甚至可以忽略不计,但这样以来,所直接造成的沼气损失也将很难估计。如果25 L/PE×d的沼气中有1%的损失,沼气中的甲烷含量按照60%估算,那么GWP将为0.8kg/PE×y。
3、一氧化二氮(N2O)
好氧和厌氧条件下都会产生N2O,所以污水处理的硝化过程和反硝化过程都会产生N2O。N2O可以在污水处理过程中被排放,同时,N2O也可随着污水一起被排放。迄今为止,这方面的研究都为数不多。一个德国研究报道声称,如果不算工业排放量,污水处理过程中N2O的排放量为7 g /person per year。在一个荷兰的调研中,N2O的排放量为3.2g /person per year。在德国吉森市的一个研究中发现,好氧硝化反应器的N2O排放量为 30mg/m2×h ,而厌氧反硝化反应器的N2O排放量仅为 0.8mg/m2×h。这些报道的结果都基本在同一个范围内,所以可以粗略估计出N2O排放量大约为5g/PE×y,GWP为1.5kg/PE×y。
也有报道声称,随着水温的增加(>18℃),N2O的排放量也随之增加,增加幅度将达到10倍以上。
磷元素是污水中最重要的营养物。地球上的磷矿资源非常有限并且不可再生。到本世纪末,磷矿即将被消耗殆尽。所以,如何利用“二手”磷将变得更为重要,而污水中恰好还有大量的磷元素。
在没有除磷工艺的活性污泥法中,大约40%的磷元素保留在污泥中,60%将随出水排走。如果通过化学法或者生物法对污水进行除磷,将有90%的磷元素被储存在污泥中。如果污泥经处理后用于农业,污泥中的磷元素将是很好的肥料。
但是实际上农业应用具有非常严格的限制要求,因为污泥中会含有重金属与其他有机物。磷可以从以下物质中被提取:
——出水;
——消化污泥;
——污泥回流液;
——脱水污泥;
——污泥焚烧后的灰分。
表4阐述了以上四种物质中可回收的磷的浓度和回收率。如果污水处理工艺没有生物或者化学除磷环节,出水中磷的回收率将高达55%,只有采用了生物或者化学除磷工艺,才会在污泥或者污泥回流液中得到较高的磷回收率。
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越来越多的污水处理厂在实践营养物回收,其中磷是最常见的回收物质之一。除了应对日益严格的出水磷浓度之外,污水厂除磷的动机还包括解决管道和工艺设备的鸟粪石结垢的问题(污水处理设备常常会在长期运行中积累了大量鸟粪石形态的矿物质附着物,对管道和设备造成破坏),还能变成可销售的肥料,成为污水
编者按:从污水中回收磷的理论与实践始于上世纪末的欧洲,当时只是学术界和工业界的“自发兴趣”或“业余爱好”。当磷危机进一步逼近之时,普遍没有磷矿的欧洲意识到了问题的严重性,遂纷纷开始制定有关磷回收的政府条例。特别是当污泥焚烧逐渐演变为欧洲终极污泥处置大趋势后,各国均强调更高的磷回收
摘要:地球磷危机时代已经来临,唯有发掘“第二磷矿”才能有效遏制磷的匮乏速度。剩余污泥焚烧灰分是污水的磷汇,是实施磷回收的最佳位点。因灰分中重金属含量较高,实施磷回收需要将其分离并加以利用。否则,回收磷难以与矿物磷形成竞争。比较各种灰分磷回收方法发现,热化学法中的AshDec工艺可利用金
[文章亮点]剩余污泥焚烧灰分磷回收过程中伴随着(重)金属(Al3+和Fe3+等)去除。海水淡化副产品——卤水中富含阴离子Cl-与SO42-。灰分中阳离子(Al3+和Fe3+)与卤水中阴离子(Cl-和SO42-)耦合可以生产混凝剂。将灰分中Al3+与卤水耦合获得液体聚合氯化铝(PAC),具有良好混凝效果。不同废物利用创建
对目前国内外污水和污泥回收磷技术进行了总结。污水处理过程中,可以从污泥脱水清液、消化后浓缩污泥和污泥焚烧飞灰中进行磷回收,回收率最高可以达到90%以上。磷回收的产品主要有磷酸铵镁、磷酸钙、磷酸等,可以进一步加工成化肥或者用作磷化工原料。对上海市污水处理厂的研究表明,典型进水中磷含量
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磷是动植物生长必不可少的营养元素,也是不可再生的有限资源,而城市化后的现代卫生排水设施使其断了回归土地之路,导致其呈直线流动形式从陆地逐渐流向海洋。磷危机已经出现,没了磷便意味着人类食物从此会断档,这个时间很快,最多也就100年的功夫。前几期推送已向大家介绍了农村地区应坚守“粪尿返
编者按:近年,从视污水为一无是处的废物到把它当作全身是宝的话锋显得突变。尽管污水资源化实操还存在技术、经济问题,但一时间来势汹汹的学界态势确实说明污水处理技术未来发展方向将以资源化、能源化为主要目标。这种理念的转变显然是基于人类对自身发展模式的逐渐认识与否定,遂倡导可持续发展之模
磷是生命活动不可缺少的宏量营养元素。人类食物来源——庄稼种植所需肥料中的磷目前几乎都来自一种被称为磷矿石的天然磷矿。磷矿石因化学磷肥生产几乎被消耗至尽,现有储量最多只够维持人类约100年左右的开采时间。施肥进入农田的磷绝大多数残留于土壤(随降雨冲刷而逐渐进入水体),少量转移至作物乃
磷是生物体内一种必不可少的营养元素。人体内磷大约占体重的1/10,几乎参与到所有的生化反应;同时,磷也会通过促进脂肪与脂肪酸分解而调节人体酸碱平衡。
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欧盟委员会24日批准一项总额50亿欧元的德国国家资助计划,以支持该国在欧盟碳排放交易体系内的企业实现生产过程脱碳。德国向欧盟委员会提交的计划显示,德国政府将与受资助企业签订为期15年的“气候保护合同”,通过电气化、利用氢能、碳捕集与封存、碳捕集与利用、能效提升等措施,帮助德国工业在生产
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