目前，全球正面临着巨大的水污染及资源危机，实现资源回收、能源自给及污水再生已成为当今世界污水处理技术发展的重要方向。
在此背景下，污水从“万人嫌”摇身一变成了“香饽饽”。甚至有人扬言“污水浑身是宝”，要把污水中的全部元素都进行回收。
但俗话说得好，事有轻重缓急，人有远近亲疏。污水资源回收也是存在轻重缓急的，比如磷酸盐、有机物等就是当前回收利用的重点，而氮则无需刻意从污水处理过程中回收。
下面，本文将围绕“为什么不提倡对污水中的氮进行回收？”，以及“污水厂磷回收技术路径有哪些？”这两个问题展开。并介绍了一些污水资源化的技术。
01
为什么不提倡从污水中回收氮？
不具经济性！
作为一种不可再生资源，陆地上的的磷矿只会越用越少，如果不能找到有效的替代方案，人类终将面对“磷危机”，一些专家甚至预测，2035年后磷资源将呈现短缺状态。
相比之下，氮回收则不具备与磷回收一样的资源急迫性。其在污水处理厂与自然中的循环本就具有可持续性，从大气中被转移的氮最终都会通过硝化/反硝化、甚至是厌氧氨氧化而回归大气。
图源/网络：自然界中的氮循环
除此之外，污水处理厂氮素在全社会氮循环通量比例低，也是氮回收备受“冷漠”的原因之一，加之回收氮素的成本高、经济价值低，过程中易产生二次污染，所以不提倡对污水中的氮素进行回收。
基于不同形态，可将污水中氮回收分为气态回收、以固态回收及以生物回收：
◎ 气态回收法是指在碱性条件下，通过氨氮吹脱法形成NH3并加工合成氮肥，但该方法投碱量大、二次污染严重，回收成本高。
◎ 固态回收主要包含化学结晶法、离子交换法及膜法，化学结晶法虽可同时回收磷及氮，但只回收氮时，效率较差。
◎ 固态回收法虽技术上可实现氮回收，但回收成本极高，不具备工程应用价值。
◎ 利用微生物细胞合成蛋白质这种方法，虽然回收成本相对较低且二次污染较少，但该方式的氮回收工艺路线极其复杂，微生物对环境及反应条件要求苛刻。
值得一提的是，北京建筑大学郝晓地教授认为，氮回收最直接的方式是粪尿返田、污水农灌，农村污水靠近土地，理论上可以用于农灌而直接回收其中的营养物。
02
污水厂磷回收技术路径有哪些？
液相中磷回收+污泥中磷回收
相关数据显示，污水厂磷循环通量在全社会总磷循环通量中的比例高达34％。
通过对污水中的磷回收使不仅可解决磷资源短缺，也可解决因污水中磷排至水体而引起的水体富营养化问题。
图源/人与生态网：自然界中的磷循环
污水处理厂磷资源回收主要有两种方式，分别为从富磷水相中磷回收和污泥中磷回收。
◎ 从富磷水相中回收磷主要是通过向富磷上清液中投加金属盐，以鸟粪石结晶（MAP）的形式回收。
富磷上清液主要来自生物除磷厌氧池末端及污泥消化液，其磷酸盐浓度极高，强化生物除磷工艺厌氧池末端的磷酸盐浓度甚至高达50ｍg·L-1以上。
污泥中磷回收的途径主要有以下三条：
◎ 一是通过污泥消化，获得富磷消化液，以富磷水相中磷回收方式进行回收，此方式适合有污泥厌氧消化的污水处理厂；
◎ 二是对含磷污泥直接利用回转窑焚烧，焚烧灰通过生物法、湿式化学法及热化学等方法获得鸟粪石等磷矿，回收率可达近90％。
◎ 三是将以上两种方式结合，含磷污泥进行厌氧消化，脱水污泥再进行焚烧，分别从富磷上清液及焚烧灰中回收磷，该方式既可实现污泥厌氧产能，又可最大程度回收磷，回收率可达90％。
值得一提的是，郝晓地教授在《剩余污泥焚烧灰分磷回收及其技术进展》中提到，污泥焚烧回收磷，同时也是污泥终极处理的方式，污泥得到减量，解决污泥处置难题。
污水回收再利用还有哪些技术？
03
开发“第二水源” 实现污水“再生”+光伏发电
“目前，我市城区再生水利用设施已建成4座、在建2座，再生水产生量约为4.9万立方米/日，配套建设再生水利用管道12公里。”
四川省内江市住房和城乡建设局相关负责人说，近年来，内江市把再生水作为城市“第二水源”，积极建设再生水厂，提高污水处理回收利用能力，缓解日益增长的用水需求与水资源短缺之间的矛盾。仅2022年，内江市城区利用再生水量就达1654万立方米，利用率达28.11%。
2022年6月30日通水运行的谢家河再生水厂就是其中一座。据介绍，该厂近期处理规模为1万立方米/日，远期处理规模为3万立方米/日。目前，处理量达到8000立方米/日，实现了污水的“再生”。
“这些再生水，一方面可作为生态补水回补到附近的谢家河；另一方面，可用于体育中心、文化馆等公共建筑的厕所冲洗、城市街道路面冲洗、谢家河公园及谢家河再生水厂海绵公园绿地浇灌等。”谢家河再生水厂技术管理人员介绍说。
其实，谢家河再生水厂不仅能让污水“再生”，还能用于光伏发电，助力节能降碳。“谢家河再生水厂的光伏发电系统每年可发电约11万千瓦时，以电费0.65元/千瓦时计算，每年可节约电费7.15万元。此外，通过引入节能环保的污水源热泵空调等先进技术，每年可为厂区节省空调费用约5.6万元。”上述技术管理人员说。
据介绍，内江市正在建设的邓家坝再生水厂目前已进入设备安装调试阶段，计划在2023年6月底通水试运行。该厂建成后，将进一步扩大内江市再生水用水范围和规模，减少工业用水压力。
04
完善污水处理系统 提高再生水利用效率
新疆吐鲁番市受地形、气候等自然因素的影响，降水量少、蒸发量大，导致缺水状况时有发生。
面对“水荒”，吐鲁番市牢固树立“节水优先、空间均衡、两手发力”的治水理念，有计划、有步骤地推进节水各项工作，尤其是在污水利用方面取得了积极成效。截至2021年年底，城市污水集中处理率达到100%，再生水利用率达到44.97%。
“目前，我市主城区污水处理系统已经形成，现有污水管网257公里，覆盖区域面积达到95%以上。”吐鲁番市相关部门负责人介绍说，处理过的污水主要用于工厂厂区绿化、下游生态林灌溉及新疆华电吐鲁番冷热电厂的中水水源。
该负责人举例说，目前，仅高昌区污水处理厂年污水处理量就可达到800万立方米左右，再生水利用量可达300万立方米左右。
据介绍，高昌区污水处理厂经过多次升级改造完善了排水管网、改进了污水处理工艺，提高了出水水质，提升了城市污水处理水平，高昌区城郊所有污水实现了集中收集处理并达标排放。同时，对污水处理过程中产生的臭气进行了集中收集处理，有效解决了污水处理厂周边空气常年恶臭等环境问题。
总的来说，污水资源化利用的实施需要综合考虑水质要求、处理技术、管理措施以及社会接受度等因素。相关政府部门、水务公司、工程师和专家等在制定合适的政策和技术方案方面扮演重要角色。此外，加强公众的宣传教育和参与，提高对再生水的认知和接受度，也是推进污水资源化利用的关键。
