乐鱼观点

编者案：最近几年，从视污水为一无可取的废料到把它看成全身是宝的话锋显患上突变。只管污水资源化实操还存于技能、经济问题，但一时间来势汹汹的学界态势确凿申明污水处置惩罚技能将来成长标的目的将以资源化、能源化为重要方针。这类理念的改变显然是基在人类对于自身成长模式的逐渐熟悉与否认，遂提倡可连续成长之模式。然而，“污水是个宝”、“是放错处所的资源”之高调可能使污水处置惩罚又走向了另外一个极度。实在，污水中所含资源收受接管是存于轻重缓急的，例如，磷酸盐、无机物、余热能、再生水等应该是当前收受接管并加以哄骗的重点，而污水中的氮好像不该决心去夸大收受接管，由于天然界存于着不以人的意志为转移的氮轮回。是以，于夸大养分物收受接管时不该眉毛胡子一把抓，把氮、磷相提并论，不然，将支付不菲的经济价钱。可见，变“脱氮除了磷”为“脱氮储磷”应该是将来污水养分物收受接管的标的目的。本期将回首2017年咱们揭晓的文章，经由过程对于各类污水氮收受接管技能与传统工业合成氨(氮肥)举行经济比力，确认从污水中收受接管氮的体式格局其实不具备经济性，且氮收受接管其实不具备与磷收受接管同样的资源争切性。

01 弁言

收受接管资源与能源日趋成为现今世界污水处置惩罚技能成长的主要标的目的。污水好像已经从旧日万人“嫌”的烧毁物酿成如今的世人“爱”聚宝盆。愈甚之，有人还提出对于污水举行全元素收受接管的说辞，并将磷收受接管与氮收受接管相提并论，试图以间接元素收受接管或者养分物收受接管的体式格局一并将氮、磷从污水中去除了并收受接管，以实现污水脱氮以及养分物人工轮回的两重方针。

然而，氮与磷的本源以及归宿大相径庭。磷于天然界呈直线式流动，是从陆地（磷矿）向海洋不停运动的历程，日趋枯竭的磷矿（有余100年的开采刻日）终极流向年夜海而固封难取。年夜气中氮气（N2）占比78%，不管是氮的天然轮回照旧人工轮回，从年夜气中被固定到动物或者残留于泥土、水体中的氮终极城市经由过程硝化/反硝化、以至是厌氧氨氧化（ANAMMOX）而回归年夜气。是以，氮收受接管其实不具备与磷收受接管同样的资源争切性。对于此，从污水中技能收受接管氮需要具体阐发其合用技能的经济性，于能耗方面的信息以及数据，并与今朝盛行的工业合成氮肥技能举行比力。不然，高成本收受接管的氮产物可能无“下家”情愿接管，以至成为一种新污染物。

02 液态收受接管—污水间接哄骗

液态收受接管氮的最简朴情势即是污水间接用在农业浇灌。然而，这一原生态文明的做法于化肥年夜量使用的昨天正于被农夫逐渐丢弃，再加之卫生、农业部分的负面宣传以及技能职员的私益，污水中存于的病原菌、重金属等成为拦阻污水农灌的捏词以及理论按照。实在，这类最简朴的污水养分物哄骗情势之以是不被农夫看好，重要是其施用作物的产量不高、只要情况效益而不具经济效益。故而，污水间接农灌这类无技能含量的体式格局显然不于本文会商的规模。换句话说，以液态收受接管氮好像只要浓缩体式格局可行，如，沼气池残留的沼液、沼渣等。但施肥时需审慎，不然太高浓度的NH4+会于动物根区形成酸化、NH4+被微生物硝化转化NO3-而进入地下水，造成污染。

03 气态收受接管—NH3

因为液态收受接管氮存于上述问题，是以，研究职员将污水氮收受接管转向气态收受接管，即经由过程升高液体温度或者pH值的体式格局提高氨离解率，再经由过程曝空气或者水蒸气等载气体式格局将NH3与液体分散后用在氮肥出产，以削减工业合成氨的成本。此中，最具代表性的技能就是氨氮吹脱法，图1为某养猪场污泥消化液哄骗氨氮吹脱法收受接管氨氮装配。

氨氮吹脱效率与液体中游离NH3比例(氨离解率)存于主要瓜葛，而氨离解率又受pH、温度、气水比、氨氮浓度等前提影响。差别pH、温度下氨离解率变迁如图2所示。

因为氨离解历程中的药剂耗损，加之游离氨须于水蒸气吹脱逸散后再颠末二次处置惩罚方可成为肥料建造原料。导致氨氮吹脱法氮收受接管成本比工业合成氨成本超出跨越10倍以上。何况，一方面，颠末氨氮收受接管的污水仍需传统脱氮处置惩罚方能实现达标排放，氮收受接管其实不能显著降低污水厂处置惩罚脱氮运转成本。另外一方面，氨氮吹脱技能正常多用在高浓度NH4+废水处置惩罚，其实不合适氨氮浓度不高的都会污水。再者，于现实操作时，碱投加会致使装备内壁水垢以及底部沉渣征象，维护事情量年夜、易形成二次污染。收受接管后的产物(����APPNH3)网络与生存亦较为坚苦，出格是仍需长间隔运输至化工场才气加以哄骗，这就会进一步增长收受接管成本，现实收受接管成本应至少是工业合成氨的20倍。

04 固态收受接管—含氮晶体

现阶段氨吹脱技能的经济成本好像还很难年夜幅降落，这就需要探访末了一种收受接管情势—固态收受接管。固态法收受接管污水中氮所触及技能最简朴的莫过在间接化学结晶法，其次则是哄骗离子互换技能吸附、解吸后结晶等要领，较为进步前辈则有益用膜质料实现浓缩后再结晶和于此根蒂根基上与外加电场联合的电渗析膜法。

化学结晶法

化学结晶法收受接管污水中氮元素是于特定反映器(如流化床)中投加含金属离子的化学药剂，实现NH4+造成金属盐化合物并于污水中以结晶情势沉淀析出。以Mg2+盐为例，于中性、以至偏酸性前提下，Mg2+、NH4+、PO43-三种离子联合后以MgNH4PO4·6H2O(鸟粪石)情势造成结晶。

事实上，鸟粪石收受接管重要针对于的是对于磷的收受接管，氮只不外是顺带“夹裹”罢了。差别工艺反映、氮收受接管成本计较见表1。今朝，鸟粪石国际市场价格约为550 美元/t(P2O5含量为29%，此中N含量为5.7%，折算为66 元/kgN)。与表1计较比拟，折算后不管何种要领其成本均于100 元/kgN以上。显然，如以鸟粪石结晶法收受接管氮底子没有经济性可言。再者，鸟粪石只是一种缓释肥，其实不合适间接施用在食粮类农作物，只要再加工为磷肥才气阐扬较年夜肥效。然而，于磷矿石化肥出产加工历程中，氮每每会散掉，其实不被决心收受接管。是以，以鸟粪石情势收受接管氮现实上不只成本高并且于现实出产中其实不会被哄骗。

离子互换法

离子互换法收受接管污水中的氮是哄骗强酸型阳离子互换树脂互换出水体中的NH4+或者哄骗自然沸石对于NH4+举行选择性吸附，末了解吸以实现对于NH4+浓缩分散后而结晶。这类要领合用在小水量、低浓度氨氮废水，但解吸后的高NH4+浓缩液仍需二次处置惩罚方可用在后续产物出产，易形成二次污染;何况，树脂再生操作也较为频仍，工艺治理繁杂，相对于化学沉淀法运转成本依然较高。以收受接管产品NH4+、NO3-为例，其浓缩以及分散历程成本约为(17.2±2.0)元/kgN，再加之后续二次处置惩罚的成本，对于比工业合成氨的低成本(2.43 元/kgN)，离子互换法也不具经济可比性。

膜法

反渗入膜(RO)哄骗半透膜可对于NH4+予以扣留，凡是需施以高在溶液渗入压的压力使溶剂透过半透膜，从而实现对于NH4+的浓缩、分散。电渗析膜法(ED) 是于外加直流电场的作用下，NH4+透过选择性离子互换膜，使其分散后再结晶。接纳电渗析膜法收受接管尿液中NH4+的装配处置惩罚流程见图3。

然而，不管哪一种膜法均存于不异缺陷:膜法所收受接管的产物档次低、产率低，且于运转中随欲收受接管NH4+浓度升高而致使所需压力或者电场加强，形成能量分外耗损。再加之应答膜拥塞、膜污染等问题，膜法收受接管氮运转成本不菲，约为工业合成氨成本的75倍，显然不适在项目运用。虽然有研究指出，电渗析与离子互换联合所研发的电去离子法具备更高的浓缩效率，且于必然水平上可提高氨氮收受接管效率，可是这其实不能显著降低膜法的运转成本。

05 生物合成—卵白质

因为前述技能经济性欠安、难以于项目上运用，一些研究职员将污水氮收受接管视角转向生物合成标的目的，试牟利用微生物(细菌、藻类)细胞合成可以分散、间接哄骗的卵白质，以实现“低成本”氮收受接管。

图4显示了哄骗氮素出产生物卵白的“精辟厂”技能线路。理论上，经由过程生物合成体式格局收受接管卵白质这类思绪技能上可行，但现实上收受接管历程极为繁杂，经济效益其实不高。另外一方面，微生物造就以及富集对于情况要求较为苛刻，且单细胞卵白提取以及分散越发繁杂，必将致使氮元素收受接管成本增高，以今朝技能来看这类技能项目运用的远景黯淡。

06 结语

资源/能源收受接管乃现今污水处置惩罚技能成长的标的目的，但对于污水全元素收受接管好像又有过之而不迭。对于污水氮收受接管技能总结与经济阐发显示，以收受接管为目的而去除了污水中的氮好像于经济上不划算，对于污水氮收受接管的最间接体式格局应该是粪尿返田/污水农灌!屯子污水接近地盘，原理上可以用在农灌而间接收受接管此中的养分物。至在污水中的病原菌以及重金属等问题实在自己就是一个伪命题(州里企业废水除了外)。报酬废止污水农灌有形中华侈了一种无技能、无成本的养分物天然而然的轮回时机，不只造成了一条非可连续的成长之路，更是对于先人创举的粪尿返田之原生态文明的完全捣毁。