В только что опубликованной статье в научном журнале Nature эксперт по водоочистке из Университета штата Аризона Брюс Риттманн и двое его коллег предлагают изменение парадигмы в очистке сточных вод, сдвиг, который, по их словам, может иметь драматические глобальные последствия. В них изложены пути перехода от традиционной очистки сточных вод, при которой удаляются и удаляются загрязнители, к усовершенствованным методам восстановления использованных водных ресурсов, которые были бы экологически и экономически выгодными.Другими словами, ваша грязная вода может быть добыта для получения полезных и ценных ресурсов, таких как азот или фосфор.Технологии для этого изучаются сегодня, но остаются проблемы, прежде чем их можно будет использовать в широком масштабе и значимым образом.
Риттманн, профессор инженерных наук Школы инженерии Иры А. Фултон при АГУ и директор Центра экологической биотехнологии Светт Института биодизайна АГУ, рассказывает о новых методах и о том, что они могут предоставить.Вопрос: Звучит как очень привлекательные и потенциально полезные технологии.
Почему они не реализуются или, по крайней мере, не развиваются сейчас?Ответ: На протяжении десятилетий считалось, что процессы анаэробной очистки недостаточно эффективны для очистки бытовых сточных вод из-за их низкой концентрации органических веществ и низкой температуры. Кроме того, обычная аэробная обработка (например, активный ил) хорошо послужила нам средством «только обработки». Только в последние годы мы начали подвергать сомнению предположение о том, что единственной целью является «лечение».
Поскольку обычные процессы хорошо справлялись с поставленной задачей, а затраты на энергию были относительно низкими (большую часть времени), у нас не было стимула делать что-то другое.За последние 10 лет или около того стремление к сокращению потребления энергии и ограничению затрат на очистку парниковых газов изменило нашу точку зрения.
В сочетании с новыми материалами (мембранами и электродами) у нас теперь есть новые инструменты, чтобы «подтолкнуть» разработку и дополнить «тягу» желания уменьшить воздействие энергии и парниковых газов. Та же самая причина существует и для восстановления питательных веществ — до недавнего времени не было «тяги», и некоторые новые материалы давали этому «толчок».
В: Каковы экологические преимущества этих технологий?О: Переходя от отрицательной энергии к положительной энергии, анаэробные технологии серьезно сокращают выбросы парниковых газов при очистке. Восстановление питательных веществ предотвращает их сброс в поверхностные воды и, таким образом, сводит к минимуму ускорение старения и мертвые зоны в наших озерах, водохранилищах и океанах.
В: Каковы экономические преимущества этих технологий?О: Анаэробные процессы можно использовать для выработки энергии, а не для ее потребления. Использование электроэнергии является крупнейшими расходами, не связанными с персоналом, при лечении, и перевод их из центра затрат в центр прибыли имеет огромную экономическую выгоду для муниципалитета.
Кроме того, в результате анаэробных процессов образуется гораздо меньше ила, который необходимо обрабатывать и вывозить на свалку. В настоящее время обработка и утилизация осадка составляют вторые по величине операционные расходы. Восстановление азота и фосфора также может обеспечить дополнительный поток доходов, если качество продукции достаточно хорошее для продажи.
Как минимум, продажа продуктов, содержащих азот и фосфор, должна компенсировать затраты на их удаление.В: Какой следующий шаг необходимо сделать, чтобы превратить очистные сооружения в источники ресурсов?
О: Что касается технологий, то разные технологии находятся на разных стадиях. Анаэробный мембранный биореактор довольно хорошо развит и сейчас проходит крупномасштабные испытания. Скоро он должен быть готов к запуску в полном объеме. Процессы извлечения фосфора и азота коммерчески доступны для других применений, но их необходимо оптимизировать и протестировать для извлечения азота и фосфора из сточных вод, очищенных анаэробно.
Микробные электрохимические ячейки сейчас находятся на пилотной стадии и нуждаются в значительной доработке.Наиболее важные шаги менее технические и в большей степени ориентированы на экономику и политику. Во-первых, муниципалитетам необходимо осознать, что с помощью этих методов они могут резко сократить расходы на лечение и сделать свою деятельность более устойчивой.
Им нужно отказаться от мышления «как обычно». Во-вторых, общество должно использовать ресурсы, полученные из «использованной воды». Они должны понимать, что экономические выгоды и выгоды для устойчивости огромны, и они должны устранять нормативные и другие препятствия на пути использования рекуперированных материалов. В-третьих, нам нужны рынки для большей части продукции.
В то время как энергия может использоваться внутри предприятия для работы предприятия, хороший результат работы экспортера энергии требует, чтобы экспорт оценивался на рынке. Рынки сейчас слабо развиты или отсутствуют.В: Почему так важно участие правительства в этих усилиях?
О: Нам нужно, чтобы правительство поддерживало исследования, разработки и крупномасштабные испытания. Это важные шаги по снижению риска для стимулирования внедрения «прорывных технологий». Кроме того, правительству часто необходимо разработать политику, которая будет поощрять восстановление, а не подавлять его. Сюда может входить отмена правил, запрещающих или не одобряющих рекуперированные материалы, а также активное содействие раннему внедрению, например, налоговые льготы или даже гранты (или ссуды под низкий процент) сообществам для установки технологий рекуперации.
В: Даже с твердыми исследованиями в области этих технологий, как насчет общественного признания? Это серьезный барьер, который необходимо преодолеть?
A: Общественность плохо понимает, что происходит с тем, что они смывают в канализацию. Они также не знают затрат на традиционное лечение с экономической или экологической точки зрения. Я думаю, что общественность должна узнать, что значительные муниципальные расходы могут быть устранены за счет возврата этих ресурсов.
Из-за этого они будут рады платить более низкие сборы с пользователей, и большинству будет очень приятно узнать, что они делают свой город более экологически устойчивым.