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污水碳源浓缩膜分离技术

166   编辑：中冶有色网   来源：桂林理工大学环境科学与工程学院，上海宝发环科技术有限公司，清华大学环境学院，水质与水生态研究中心  
2025-10-24 14:14:57
活性污泥法操作简单、运行稳定，对有机物的去除效率较高，已被广泛应用于污水处理工艺中。然而，该工艺曝气环节能耗高，往往还需要投加大量药剂(外碳源、除磷剂等)，会造成巨大的能源消耗和温室气体排放。在化石燃料能源危机明显的情况下，研究者和环保工程师开始重视对工艺的节能减排优化。在双碳背景下，研究以节能降耗和资源回收为目标的可持续污水低碳处理技术很有必要，并进一步设计绿色的污水处理技术路线，以推动水务行业转型升级。 我国污水处理行业碳排放量占全社会总排放量的1%~2%。污水处理的碳循环设计决定了污水处理厂的能源自给率及碳中和运行的实现。由于城市污水中的有机碳源蕴含丰富的化学能和热能，如何高效提取污水中有机物的方法至关重要。奥地利斯特拉斯(Strass)污水处理厂以主流传统工艺(AB法)与侧流现代工艺(厌氧氨氧化)相结合处理方式，最大化回收进水中有机物。在2002年之前，该厂的厌氧消化工艺产出的CH4转化电能最多只能满足该厂约80%的用电量。在2005年该厂的脱氮工艺改造为自养脱氮工艺(DEMON)后，产CH4后的发电量已超过耗电量，使得该厂成为污水厂碳中和运行的先驱，为污水处理行业能源回收利用提供了成功范例。然而，由于该技术的运行过程繁琐，推广应用较困难。研究者通过化学强化城市污水预浓缩效果，并将浓缩液经过厌氧消化生成沼气，亦可作为能源加以利用。但该方法式需投加大量铁盐和铝盐，且效率较低。李梅等用生物吸附的方法研究了污水预浓缩效果，活性污泥对有机物吸附量不到300mg·g-1，吸附量仍偏小，后续厌氧消化效率较低。GONG等将污水膜过滤技术应用在污水预处理中，以实现从污水中回收多种资源，包括高质量的水、生物能源和有价值的营养素。MEZOHEGYI等发现，曝气震动膜生物反应器在浓缩有机物的同时会造成生物降解导致耗氧污染物(以COD计)损失。杨媛构建了两级动态膜反应器污水浓缩和厌氧发酵产能工艺，通过污水处理和浓缩液厌氧发酵，可产生的能量折算为电能为1.29kWh·m-3，高于系统自身的能耗，实现了可观的能量盈余。然而，膜污染严重导致跨膜压差(transmenbranepressure，TMP)快速增长，会引起膜通量下降和维护成本增加。 为使废物资源化、环境效益与经济效益和社会效益相统一，不能将研究局限在实验室规模。基于此，本课题组拟通过中试规模的研究来
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