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得突变。虽然污水资本化实操还存在手艺、经济问题，但一时候来势汹汹的学界态势确切申明污水处置手艺将来成长标的目的将以资本化、能源化为首要方针。这类理念的改变明显是基在人类对本身成长模式的逐步熟悉与否认，遂提倡可延续成长之模式。但是，“污水是个宝”、“是放错处所的资本”之高调可能使污水处置又走向了另外一个极端。其实，污水中所含资本收受接管是存在轻重缓急的，例如，磷酸盐、有机物、余热能、再生水等应当是当前收受接管并加以操纵的重点，而污水中的氮仿佛不该决心去强调收受接管，由于天然界存在着不以人的意志为转移的氮轮回。是以，在强调营养物收受接管时不该眉毛胡子一把抓，把氮、磷等量齐观，不然，将支出不菲的经济价格。可见，变“脱氮除磷”为“脱氮储磷”应当是将来污水营养物收受接管的标的目的。本期将回首2017年我们颁发的文章，经由过程对各类污水氮收受接管手艺与传统工业合成氨(氮肥)进行经济比力，确认从污水中收受接管氮的体例其实不具有经济性，且氮收受接管其实不具有与磷收受接管一样的资本迫切性。

01 引言

收受接管资本与能源日趋成为现今世界污水处置手艺成长的主要标的目的。污水仿佛已从旧日万人“嫌”的烧毁物酿成现在的世人“爱”聚宝盆。愈甚之，有人还提出对污水进行全元素收受接管的说辞，并将磷收受接管与氮收受接管等量齐观，试图以直接元素收受接管或营养物收受接管的体例一并将氮、磷从污水中去除并收受接管，以实现污水脱氮和营养物人工轮回的两重方针。

但是，氮与磷的根源和归宿判然不同。磷在天然界呈直线式活动，是从陆地（磷矿）向海洋不竭活动的进程，日趋枯竭的磷矿（不足100年的开采刻日）终究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仍是人工轮回，从年夜气中被固定到植物或残留在泥土、水体中的氮终究城市经由过程硝化/反硝化、乃至是厌氧氨氧化（ANAMMOX）而回归年夜气。是以，氮收受接管其实不具有与磷收受接管一样的资本迫切性。对此，从污水中手艺收受接管氮需要具体阐�����hth.txt发其合用手艺的经济性，在能耗方面的信息和数据，并与今朝流行的工业合成氮肥手艺进行比力。不然，高本钱收受接管的氮产物可能无“下家”愿意接管，乃至成为一种新污染物。

02 液态收受接管—污水直接操纵

液态收受接管氮的最简单情势即是污水直接用在农业浇灌。但是，这一原生态文明的做法在化肥年夜量利用的今天正在被农人逐步丢弃，再加上卫生、农业部分的负面宣扬和手艺人员的私益，污水中存在的病原菌、重金属等成为阻碍污水农灌的捏词和理论按照。其实，这类最简单的污水营养物操纵情势之所以不被农人看好，首要是其施用作物的产量不高、只有情况效益而不具经济效益。故而，污水直接农灌这类无手艺含量的体例明显不在本文会商的规模。换句话说，以液态收受接管氮仿佛只有浓缩体例可行，如，沼气池残留的沼液、沼渣等。但施肥时需谨严，不然太高浓度的NH4+会在植物根区造成酸化、NH4+被微生物硝化转化NO3-而进入地下水，构成污染。

03 气态收受接管—NH3

因为液态收受接管氮存在上述问题，是以，研究人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pH值的体例提高氨离解率，再经由过程曝空气或水蒸气等载气体例将NH3与液体分手后用在氮肥出产，以削减工业合成氨的本钱。此中，最具代表性的手艺就是氨氮吹脱法，图1为某养猪场污泥消化液操纵氨氮吹脱法收受接管氨氮装配。

氨氮吹脱效力与液体中游离NH3比例(氨离解率)存在主要关系，而氨离解率又受pH、温度、气水比、氨氮浓度等前提影响。分歧pH、温度下氨离解率转变如图2所示。

因为氨离解进程中的药剂耗损，加上游离氨须在水蒸气吹脱逸散后再颠末二次处置方可成为肥料建造原料。导致氨氮吹脱法氮收受接管本钱比工业合成氨本钱超出跨越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方能实现达标排放，氮收受接管其实不能显著下降污水厂处置脱氮运行本钱。另外一方面，氨氮吹脱手艺一般多用在高浓度NH4+废水处置，其实不合适氨氮浓度不高的城市污水。再者，在现实操作时，碱投加会致使装备内壁水垢和底部沉渣现象，保护工作量年夜、易造成二次污染。收受接管后的产物(NH3)搜集与保留亦较为坚苦，特殊是仍需长距离运输至化工场才能加以操纵，这就会进一步增添收受接管本钱，现实收受接管本钱应最少是工业合成氨的20倍。

04 固态收受接管—含氮晶体

现阶段氨吹脱手艺的经济本钱仿佛还很难年夜幅降落，这就需要探访最后一种收受接管情势—固态收受接管。固态法收受接管污水中氮所触及手艺最简单的莫过在直接化学结晶法，其次则是操纵离子互换手艺吸附、解吸后结晶等方式，较为进步前辈则有益用膜材料实现浓缩后再结晶和在此根本上与外加电场连系的电渗析膜法。

化学结晶法

化学结晶法收受接管污水中氮元素是在特定反映器(如流化床)中投加含金属离子的化学药剂，实现NH4+构成金属盐化合物并在污水中以结晶情势沉淀析出。以Mg2+盐为例，在中性、乃至偏酸性前提下，Mg2+、NH4+、PO43-三种离子连系后以MgNH4PO4·6H2O(鸟粪石)情势构成结晶。

事实上，鸟粪石收受接管首要针对的是对磷的收受接管，氮只不外是顺带“夹裹”罢了。分歧工艺反映、氮收受接管本钱计较见表1。今朝，鸟粪石国际市场价钱约为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，折算后不管何种方式其本钱均在100 元/kgN以上。明显，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，其实不合适直接施用在食粮类农作物，只有再加工为磷肥才能阐扬较年夜肥效。但是，在磷矿石化肥出产加工进程中，氮常常会散掉，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但本钱高并且在现实出产中其实不会被操纵。

离子互换法

离子互换法收受接管污水中的氮是操纵强酸型阳离子互换树脂互换出水体中的NH4+或操纵自然沸石对NH4+进行选择性吸附，最后解吸以实现对NH4+浓缩分手后而结晶。这类方式合用在小水量、低浓度氨氮废水，但解吸后的高NH4+浓缩液仍需二次处置方可用在后续产物出产，易造成二次污染;何况，树脂再生操作也较为频仍，工艺治理复杂，相对化学沉淀法运行本钱仍然较高。以收受接管产品NH4+、NO3-为例，其浓缩和分手进程本钱约为(17.2±2.0)元/kgN，再加上后续二次处置的本钱，对照工业合成氨的低本钱(2.43 元/kgN)，离子互换法也不具经济可比性。

膜法

反渗入膜(RO)操纵半透膜可对NH4+予以截留，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NH4+的浓缩、分手。电渗析膜法(ED) 是在外加直流电场的感化下，NH4+透过选择性离子互换膜，使其分手后再结晶。采取电渗析膜法收受接管尿液中NH4+的装配处置流程见图3。

但是，不管哪一种膜法均存在不异缺点:膜法所收受接管的产物品位低、产率低，且在运行中随欲收受接管NH4+浓度升高而致使所需压力或电场加强，造成能量额外耗损。再加上应对膜梗塞、膜污染等问题，膜法收受接管氮运行本钱不菲，约为工业合成氨本钱的75倍，明显不适在工程利用。固然有研究指出，电渗析与离子互换连系所研发的电去离子法具有更高的浓缩效力，且在必然水平上可提高氨氮收受接管效力，可是这其实不能显著下降膜法的运行本钱。

05 生物合成—卵白质

因为前述手艺经济性欠安、难以在工程上利用，一些研究人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)细胞合成可以分手、直接操纵的卵白质，以实现“低本钱”氮收受接管。

图4显示了操纵氮素出产生物卵白的“精辟厂”手艺线路。理论上，经由过程生物合成体例收受接管卵白质这类思绪手艺上可行，但现实上收受接管进程极为复杂，经济效益其实不高。另外一方面，微生物培育和富集对情况要求较为刻薄，且单细胞卵白提取和分手加倍复杂，必将致使氮元素收受接管本钱增高，以今朝手艺来看这类手艺工程利用的前景暗淡。

06 结语

资本/能源收受接管乃现今污水处置手艺成长的标的目的，但对污水全元素收受接管仿佛又有过之而不和。对污水氮收受接管手艺总结与经济阐发显示，以收受接管为目标而去除污水中的氮仿佛在经济上不划算，对污水氮收受接管的最直接体例应当是粪尿返田/污水农灌!农村污水接近地盘，事理上可以用在农灌而直接收受接管此中的营养物。至在污水中的病原菌和重金属等问题其实自己就是一个伪命题(乡镇企业废水除外)。报酬废除污水农灌无形中华侈了一种无手艺、无本钱的营养物天然而然的轮回机遇，不但构成了一条非可延续的成长之路，更是对先人缔造的粪尿返田之原生态文明的完全摧毁。