回顧一百年的污水處理發(fā)展，我們大致可以對污水處理劃分為三個時代，衛(wèi)生文明、環(huán)境保護(hù)與資源回收。衛(wèi)生文明所追求的是BOD、SS、COD等常規(guī)指標(biāo)的去除，這一時代從世界范圍來說是從1910-1970s。上世紀(jì)70年代之后世界各地富營養(yǎng)化問題的出現(xiàn)迎來了環(huán)境保護(hù)時代，從那時起脫氮除磷成為污水處理技術(shù)發(fā)展的主旋律。當(dāng)經(jīng)過了21世紀(jì)的第一個十年之后，再回首污水處理技術(shù)發(fā)源地——?dú)W洲，我們注意到污水資源回收的序幕已在一些角落悄然掀起。當(dāng)然，上述三個時代的步伐在世界各地并不完全同步，例如印度仍然沒有解決基本的衛(wèi)生文明，中國的環(huán)境保護(hù)則是當(dāng)今社會發(fā)展的一個迫切問題。

　　污水中蘊(yùn)含著客觀的資源已成為共識，我們可以從污水中回收生產(chǎn)出磷肥、燃料以及各種化學(xué)品。聽起來不錯，但問題的關(guān)鍵是如何經(jīng)濟(jì)有效地從污水中回收這些資源，畢竟污水中99%的成分是水。而且污水中含有的病原菌、重金屬以及一些有毒有害物質(zhì)會增加回收的難度。另外一個關(guān)鍵問題是社會的適應(yīng)心理，人們是否愿意接受這種從污水中回收的資源?

　　這些都是污水資源回收面臨的挑戰(zhàn)。但是我們要看到巨大的機(jī)遇，世界每年產(chǎn)生的生活污水有3000億噸，在發(fā)達(dá)國家也只有70%的污水處理率，發(fā)展中國家的處理水平參差不齊。提起資源回收，人們想到最多的也許就是磷回收，從一些相關(guān)機(jī)構(gòu)的預(yù)測來看，磷的產(chǎn)量在幾十年之后將大幅度下降，這在歐洲一些缺磷的國家的確是個問題。

　　目前，世界上已經(jīng)有70多個污水處理廠采用了磷回收技術(shù)，遍及歐洲、美洲、亞洲。荷蘭便是其中一個，荷蘭的人口還不及北京多，但在污水資源回收方面走在世界前列。2014年，阿姆斯特丹的一座污水處理廠實(shí)施了磷回收。緊接著在2016年Amersfoort污水廠也做了磷回收，Amersfoort污水廠的服務(wù)人口當(dāng)量是32萬，2014年概念廠考察團(tuán)對該廠進(jìn)行了考察，Amersfoort采用的是加拿大Ostara公司的技術(shù)，一年可以生產(chǎn)900噸磷酸銨鎂。

　　按照當(dāng)局的說法，在磷回收之后Amersfoort污水廠的污泥體積減少了一半，雖然令人興奮，但是荷蘭人仍然對從污水中回收的產(chǎn)品持謹(jǐn)慎態(tài)度。按照荷蘭的法律，從污水中回收的產(chǎn)品(包括磷酸銨鎂)仍然被界定為是一種廢物。荷蘭的監(jiān)管機(jī)構(gòu)主要擔(dān)心病原體以及諸如藥物代謝產(chǎn)物等污染物，可能還需要若干年政府才能認(rèn)可回收的產(chǎn)品與傳統(tǒng)產(chǎn)品具有同等的地位。

　　在磷回收的道路上，日本走了一條完全不同路子，日本的所有磷回收項(xiàng)目都是從污泥焚燒的灰分中回收。這一技術(shù)路線在歐洲也正在上演，瑞士的絕大部分污水廠都采用化學(xué)除磷，去年就已經(jīng)在醞釀有關(guān)磷回收的法律，要求實(shí)現(xiàn)80%的回收率，從焚燒灰分中回收磷也是瑞士的路線。中國的磷回收發(fā)展會走什么樣的技術(shù)路線，可能還需要很長時間的實(shí)踐。

　　不僅是磷回收正在歐美上演，其他資源回收也一步步展開。其中纖維素回收在荷蘭已經(jīng)開始，Mark van Loosdrecht在2013年的一篇Water Research文章對此進(jìn)行了報(bào)道，纖維素可以很容易地在預(yù)處理階段用細(xì)篩得到回收，之所以要回收纖維素是因?yàn)楹商m污水中的衛(wèi)生紙含量較高，回收的纖維素在去除水分之后可以用作生物燃料或其他產(chǎn)品，比如作為透水瀝青鋪在自行車道上。荷蘭Geestmerambacht污水處理廠率先應(yīng)用這一技術(shù)，一年可以回收400公斤纖維素。英國BBC廣播公司還對此進(jìn)行報(bào)道，污水在回收纖維素之后其處理能耗也會降低15-20%，可謂一舉兩得。

　　有些回收的資源看起來很高端，現(xiàn)在歐盟資助的一項(xiàng)研究項(xiàng)目是從污水中回收類似海藻酸鹽的胞外聚合物，這種聚合物是由多糖組成的高分子聚合物，從海藻中提取的成本非常昂貴，主要用于食品行業(yè)、印染增稠。一般來說污水中的微生物多少都會分泌一定的胞外多糖，通過工藝調(diào)控可以提高其效果，在污泥中投加金屬后會形成不溶的藻酸鹽凝膠，這種工藝與從海藻中提取藻酸鹽類似。今年10月份，荷蘭開始在Zutphen這個地方興建這樣的一座污水廠，計(jì)劃要在2019年初完成并實(shí)現(xiàn)達(dá)到年產(chǎn)400噸的規(guī)模，合作伙伴預(yù)計(jì)從100公斤的污泥中可以回收20公斤的這樣的胞外聚合物。據(jù)稱這項(xiàng)技術(shù)可以減少污泥的體積達(dá)到30%，這樣污水廠可以一方面賣產(chǎn)品，另一方面又可以減少污泥處理的成本。

　　其實(shí)回收這類多聚物資源并不容易，去年威立雅放棄了從污水從回收PHA(聚羥基脂肪酸酯)的努力，關(guān)閉了在比利時的中試廠。PHA是一種生物可降解聚合物，是一種用于制造一次性餐具的生物塑料。大家都知道在生物除磷工藝中，聚磷菌在厭氧環(huán)境下吸收水中VFA在胞內(nèi)形成PHA。中國也有一些大學(xué)在研究PHA的回收，這樣的文章也不少。盡管威立雅退出了這一領(lǐng)域的研究，但其他研究者對此依然興趣盎然。實(shí)際上從廢物中回收PHA早在70年代的石油危機(jī)就已經(jīng)開始了，現(xiàn)在又重新回到了污水資源回收的舞臺。荷蘭的Bath污水處理廠成為了世界上首個回收PHA的污水處理廠，雖然現(xiàn)在產(chǎn)量比較低，但荷蘭人是想繼續(xù)擴(kuò)大產(chǎn)出規(guī)模，爭取達(dá)到年產(chǎn)2000噸。Mars污水處理廠也有一個中試項(xiàng)目回收PHA。
　　從污水中回收PHA的最大障礙是從非常稀的水中分離固體的成本。很多科學(xué)家希望能夠繞過這個問題，美國克雷姆森大學(xué)的布納就是其中的一位，他開發(fā)了一種將宇航員尿液制成PHA的技術(shù)，布納的方法是用一種酵母菌分解尿液，將藻類與一些浮游植物的基因片段植入到酵母菌中，并加入宇航員呼吸出的二氧化碳產(chǎn)生PHA，然后宇航員可以將PHA用3D打印技術(shù)成所需的東西。盡管這種方法對于污水處理行業(yè)來說看起來還很遙遠(yuǎn)，也許會對PHA回收有所啟發(fā)。

　　大幕已經(jīng)拉開，精彩也許還在后面。100年前，Ardern和Lockett發(fā)明活性污泥法時得到了雜貨商的支持，他們很希望能夠回收污水中的氮，因?yàn)楫?dāng)時氮肥很缺乏。那個年代，研究污水處理的人是化學(xué)工程師。如今，隨著污水資源回收時代的到來，化學(xué)家似乎又重新回到了污水處理的舞臺，這一次他們可能與微生物學(xué)家攜手合作。

來源：中國水網(wǎng)　　　　作者：佚名