2020年，歐盟的地平線(xiàn)(Horizon 2020)多了一個(gè)名叫水礦(Water Mining)的項目。顧名思義，就是要從水中挖礦，在污水生物處理工藝的副產(chǎn)物中挖掘可商業(yè)化的產(chǎn)品。

這個(gè)項目從2020年9月正式開(kāi)始，吸引了12個(gè)國家、38個(gè)機構的參與，總預算高達1910萬(wàn)歐。該項目計劃在4年的時(shí)間里，分別對海水、城市污水和工業(yè)廢水三種水源進(jìn)行六個(gè)案例的研究，并在歐洲多國建造示范工程。

其中在城市污水方面，好氧顆粒污泥回收藻酸鹽(Kaumera)是重點(diǎn)考察技術(shù)。項目選擇了荷蘭烏特勒支和葡萄牙法羅的污水廠(chǎng)作為考察對象。小編當初原以為他們會(huì )分別在這兩地建示范項目，沒(méi)想到今年4月，Water Mining的官網(wǎng)發(fā)布了一則消息，說(shuō)一個(gè)移動(dòng)式的藻酸鹽提取系統已在荷蘭烏特勒支污水廠(chǎng)投產(chǎn)運行。

什么是移動(dòng)式藻酸鹽提取系統？我們來(lái)看個(gè)究竟。

移動(dòng)的變色龍

2017年11月，荷蘭人宣布在Zutphen建成第一座藻酸鹽加工廠(chǎng)，原料是處理廢水的好氧顆粒污泥。這個(gè)項目最初取名NEO Alginaat，其中alginaat是荷蘭語(yǔ)的藻酸鹽，NEO則指從Nereda好氧顆粒污泥工藝里提取的有機質(zhì)(Nereda Extracted Organic)。到了2018年，荷蘭人將NEO-Alginaat改名為Kaumera?！癒aumera”一詞源自新西蘭毛利語(yǔ)，意為“變色龍”。

為什么取這名字？科學(xué)家發(fā)現從顆粒污泥里提取出來(lái)的藻酸鹽和不同原材料結合之后，也可展示截然不同的屬性，就像變色龍一樣百面玲瓏——它可做成親水或者疏水性材料，可以放大和延伸原有材料的特定屬性。例如它可以充當各種涂層：它可用作種子的“智能保護層”，幫助幼小的植物更好地吸收養分，增強對疾病的抵抗力，長(cháng)得更快；作為顆粒肥料的涂層，可以讓肥料的分布更均勻；它還可以用作混凝土養護涂層，確?；炷恋墓袒^(guò)程良好進(jìn)行，防止干裂。

位于烏特勒支污水廠(chǎng)的藻酸鹽提取系統由四個(gè)移動(dòng)集裝箱組成(如上圖所示)。核心是一個(gè)裝有離心分離單元的集裝箱。這個(gè)箱下邊是一個(gè)裝有泵、收集池和中控裝置的40尺的集裝箱。還有一個(gè)10尺的箱放置蒸汽發(fā)生器，一個(gè)20尺的投藥箱。

通過(guò)這個(gè)示范裝置，他們將收集運行數據，跟蹤物料平衡情況，分析電耗、物耗，產(chǎn)量，用以評估規?；瘧玫目尚行?。

對比試驗

烏特勒支污水廠(chǎng)隸屬HDSR水委會(huì )，他們對污水資源化的方案非常感興趣。由于這個(gè)項目的主要專(zhuān)家都在荷蘭，所以就選擇從荷蘭起步，并從試點(diǎn)設備獲取初步經(jīng)驗。項目計劃在2022年下半年，將該設備系統運至葡萄牙Faro的Faro/Olhao的污水廠(chǎng)。后者的運營(yíng)公司águas do Algarve和荷蘭的水委會(huì )對污水資源化有著(zhù)共同的興趣。

之所以在兩個(gè)地方進(jìn)行考察，是因為荷蘭為低溫地區，葡萄牙屬于溫暖地區，借此測試藻酸鹽回收工藝在不同溫度的表現。荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的Mark van Loosdrecht教授表示：“我們的目標是通過(guò)建造這套設備，促進(jìn)Kaumera國際化的產(chǎn)品研發(fā)。這種材料可以增加水圈產(chǎn)業(yè)鏈的經(jīng)濟價(jià)值，并實(shí)現污水處理的零碳化?！?/p>

附帶磷回收

你知道，這些顆粒污泥富含磷，主要以鈣、鎂或鐵沉淀物的形式存在。在提取聚合物的過(guò)程中，他們發(fā)現這會(huì )導致pH值變化，相應地也改變了磷的礦物學(xué)性質(zhì)，這意味著(zhù)可以在堿性條件下以藍鐵礦(vivianite)的形式實(shí)現磷回收。

小編在2月份的專(zhuān)欄文章《回收率80%！污水廠(chǎng)用磁鐵回收貴價(jià)磷礦顏料》里就介紹過(guò)荷蘭從污水回收藍鐵礦的技術(shù)。荷蘭代爾夫特理工(TU Delft)和歐洲卓越可持續水處理技術(shù)中心(Wetsus)還為此開(kāi)展合作項目，取名ViviMag，意指利用磷酸鐵的磁性進(jìn)行磷的分離和回收。

最初該工藝只針對厭氧消化后的污泥，因為厭氧消化首先降低了污泥體積，而且能通過(guò)沼氣的形式回收能量；而在厭氧消化過(guò)程中，Fe(III)被還原成Fe(II)，導致藍寶石的生成。但最近荷蘭聯(lián)合團隊的研究有了新進(jìn)展——他們在探索ViviMag用于剩余污泥的可行性。2022年2月，他們在《Journal of Environmental Chemical Engineering》發(fā)表了相關(guān)研究成果的文章，Mark van Loosdrecht教授也是作者之一。

文中指出，許多污水廠(chǎng)其實(shí)都并沒(méi)有厭氧消化，還是投加大量鐵鹽來(lái)除磷。對這些污水廠(chǎng)而言，很有必要研究回收藍鐵礦的可行性。他們的研究結果也顯示，不需要長(cháng)時(shí)間的厭氧消化，就能形成藍鐵礦。這在荷蘭團隊看來(lái)，對于那些此前沒(méi)有配置厭氧消化的污水廠(chǎng)，是一個(gè)升級成為資源回收工廠(chǎng)的好機會(huì )。當然對推銷(xiāo)好氧顆粒污泥的技術(shù)供應商，也是一個(gè)好機會(huì )，因為應用好氧顆粒污泥工藝不僅可以原位提高污水廠(chǎng)的處理能力，多出來(lái)的剩余污泥還可以轉化成為PHA或Kaumera等有機質(zhì)，而如果現在還能從中回收磷，那真的就是名副其實(shí)的資源回收工廠(chǎng)了。

正是看中這個(gè)合二為一的商業(yè)前景，這個(gè)移動(dòng)資源回收裝置，在提取藻酸鹽的同時(shí)，還將進(jìn)行回收藍鐵礦的研究測試。

合作機構

參與這個(gè)項目的機構包括了荷蘭的TU Delft、RHDHV、Lenntech和Wetsus，葡萄牙的águas do Algarve水務(wù)、西班牙Acciona。他們的職責分工如下：

?TU Delft - 組織協(xié)調，包括磷回收、堿發(fā)酵和藻酸鹽屬性評估的研究工作；

?águas do Algarve - Faro/?lhao污水處理廠(chǎng)的業(yè)主和運營(yíng)單位；

?ACCIONA - 好氧顆粒污泥Nereda?在葡萄牙和西班牙的技術(shù)授權商，旨在開(kāi)發(fā)伊比利亞半島的 藻酸鹽回收項目；

?Lenntech - 烏特勒支污水廠(chǎng)中試的設計、組裝和調試工作。

? RHDHV - 為工作小組的各種研發(fā)和工程提供支持。

?Wetsus - 研究如何將藻酸鹽回收和磷回收相結合