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)境保護與資源回收。衛(wèi)生文明所追求的是BOD、SS、COD等常規(guī)指標的去除，這一時代從世界范圍來說是從1910-1970s。上世紀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。當經(jīng)過了21世紀的第一個十年之后，再回首污水處理技術(shù)發(fā)源地——歐洲，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)境保護則是當今社會發(fā)展的一個迫切問題。

　　污水中蘊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、燃料以及各種化學品。聽起來不錯，但問題的關(guān)鍵是如何經(jīng)濟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遇，世界每年產(chǎn)生的生活污水有3000億噸，在發(fā)達國家也只有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)人口當量是32萬，2014年概念廠考察團對該廠進行了考察，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)管機構(gòu)主要擔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除磷，去年就已經(jīng)在醞釀有關(guān)磷回收的法律，要求實現(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文章對此進行了報道，纖維素可以很容易地在預(yù)處理階段用細篩得到回收，之所以要回收纖維素是因為荷蘭污水中的衛(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廣播公司還對此進行報道，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)在歐盟資助的一項研究項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，計劃要在2019年初完成并實現(xiàn)達到年產(chǎn)400噸的規(guī)模，合作伙伴預(yù)計從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)稱這項技術(shù)可以減少污泥的體積達到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。實際上從廢物中回收PHA早在70年代的石油危機就已經(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)擴大產(chǎn)出規(guī)模，爭取達到年產(chǎn)2000噸。Mars污水處理廠也有一個中試項目回收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。很多科學家希望能夠繞過這個問題，美國克雷姆森大學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，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，因為當時氮肥很缺乏。那個年代，研究污水處理的人是化學工程師。如今，隨著污水資源回收時代的到來，化學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家攜手合作。

來源：中國水網(wǎng)　　　　作者：佚名