当我们讨论能源使用和环境保护时，污水处理是一个大家都会关注的话题。市政污水处理需要消耗大量的能源–但在欧洲能源消耗总量中的占比却不到1%。您是否知道城市污水中也含有大量的能源？如今，这其中一些能源通过生化处理工艺被转化为沼气。来自瑞典的新研究表明，通过有针对性的化学品处理，即所谓的预沉淀，将有可能从中提取更多的能源。预沉淀法发现了一种新的生物能源，同时可将污水处理厂的碳足迹减少达30%。
究竟是污水还是能源-取决于您的观点
我们每个人都参与制造了城市的日常污水排放。这些污水通常来自厨房或浴室、冲厕所的水，甚至是流经房屋雨水的混合物。它们会通过地下排污系统，流向当地的市政污水处理厂。对我们大多数人来说，只要把污水冲走，问题就解决了，不需要的垃圾就从眼前消失不见。
但对于不同人而言，某些无用的垃圾很可能是另一个人眼中宝贵的财富。对于污水亦是如此。的确，在想到臭味难忍的污水时，我们通常无法想到令人垂涎的原料，但这值得进一步再观察，污水中蕴藏的有机物其实是丰富的能源。
细菌能够发挥作用，但需要代价
大多数现代污水处理是所谓的“活性污泥工艺”，其中的细菌能够帮助净化污水。这种工艺模仿了水体的自然净化过程，只是设计得更加紧凑高效，且技术含量更高。
人类的排泄物是污水中自然存在的各种细菌喜欢的食物。细菌以污染物为食，这些污染物通常由有机物质和氮、磷等特殊营养物质组成。上述物质和营养成分会被细菌吸收，并转化为无害的残留物。最后只会剩下三样东西：新菌群、氮气和二氧化碳。
而要顺利完成整个过程，细菌只是需要花点时间来呼吸空气。但恰恰是这种曝气工艺，使得活性污泥工艺需要耗费巨大的能源。通常情况下，在污水处理厂消耗的总能源中，有一半以上会用于曝气工艺。
为了提高整体效率，污水厂会尝试在污水处理工艺的最后一段捕捉一些能源。在许多情况下，多余的菌群在密闭的发酵罐中进行处理，以生产沼气（甲烷）作为能源。不过，之前被细菌分解到空气中的二氧化碳还是无可挽回地流失了。整个工艺乍看起来是成功的，其实在资源利用上并不是最优设计。
“生物”并不等同于可持续发展
用细菌处理污水在世界各地都很常见，因为它是一种“生物”手段，所以人们普遍认为这是一种可持续的措施。但要正确评估一个工艺的可持续性，就不能忽视能源消耗。
这就是为什么瑞典环境研究所（IVL）研究人员会针对不同的污水处理工艺，进行了详细生命周期评估（LCA）比较的原因。通过数字映射的帮助，模型分析评估了每个工艺中所消耗的能源，以及对气候变化的潜在影响。他们的研究包括纯生物工艺以及由预沉淀（一种有针对性的化学处理方法）辅助的生物工艺。研究人员得出了一个有趣的结论：纯生物污水处理助推全球变暖的潜力明显更高。如果考虑到能源消耗和生产，采用预沉淀的污水处理更具可持续性。
IVL集团经理Magnus Rahmberg解释说：“通过最近在对各种污水处理技术评估进行的LCA研究，我们能够确定，用含铁或含铝的化学品进行化学预沉淀后，整个清洁过程中消耗的能源总体较少。此外，这种方法还能多产生35%的沼气。”
他补充道：“综合来看，这两种效果确保了与纯生物污水处理等方法相比，使用化学品预沉淀法处理污水可以更节能，且造成全球变暖的可能性更小”。
工作原理：这是一个“能源回收阶段”
在化学品预沉淀中，磷和最细小的有机颗粒会被含有铁或铝的特殊污水处理化学品所捕获。化学反应将部分富含能量的有机物分离出来（在其被细菌全部吃掉之前），直接送入发酵罐。这就是所谓的能源回收阶段，它在两个方面使该流程更加节能。首先，它生成了更多的沼气，因此可以产生更多的电力。其次，它减少了整个处理过程中曝气所需的能源。
换句话说，化学品预沉淀具有决定性的能源优势。当谈到污水处理和能源效率时，这是具有颠覆意义的改变。过去只需要清理的污水和废物，现在已经成为更可持续发展过程的一部分，并使得我们的水、营养物质和能源流动起来。显然，在现代污水处理厂中引入能源回收工艺，对人类和地球都大有裨益。
责任编辑：任九
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