원형 경제의 역할 Nutrient Recovery의 원칙과 폐수 관리

선형 "take-make-dispose"모델에서 원형 경제로의 전환은 산업 전반에 걸쳐 자원 관리의 재 형성입니다. 이 변화는 폐수 처리 및 영양 회복보다 더 중요합니다. 재 설계 시스템에 의해 귀중한 자료를 사용하도록 설계하여 원형 접근법은 재생 가능 자원으로 한 번 낭비되는 것을 변형하고 환경 해를 줄이고 경제 가치를 창출합니다.

원형 경제 원칙

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실제로,이는 폐기물 프로세서에서 자원 회수 센터로의 치료 시설을 이동 의미. 유럽 연합 (EU)의 Circular 경제 활동 계획 명시적으로 물과 영양 루프를 포함, 이러한 사이클을 닫는 인식 지속 가능한 농업 및 환경 건강에 필수적입니다.

폐수 처리에 대한 Nutrient Recovery

이 제품은 수많은 종류의 질소와 인 - 수로로 배출 될 때, 연료 알갈은 피고 eutrophication. 이 같은 영양소는 finite 자원입니다. 인산염 바위, 인산 비료의 1 차적인 근원은 depletion를 직면하는 비 갱신 가능한 자원입니다. 질소는 대기권에서 풍부하면서 에너지 인료 공정 (Haber-Bosch)을 필요로하며 비료로 변환해야합니다. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

왜 질소와 인 Matter

질소와 인은 식물 성장에 필수적이지만 환경의 재사용 및 손실은 심각한 생태 손상을 만듭니다. Eutrophication는 멕시코 hypoxic 지역의 걸프와 같은 호수 및 해안 지역에 죽은 영역으로 이어졌습니다. 치료 식물에서 이러한 영양을 회복함으로써, 우리는 루프를 닫을 수 있습니다. 농업에 그 대신 안전한, 느린 방출 비료로 농업을 돌려 물체를 오염시킬 수 있습니다.

Nutrient Recovery의 방법

몇몇 기술은 폐수에서 양분을 추출하기 위하여 개발되었습니다, 특정한 이점 및 신청으로 각각.

Struvite 강수 - 마그네슘, 암모늄, 인산염을 struvite (MgNH4PO4·6H2O)로 결정, 느린 방출 비료. 이 방법은 모두 인과 질소를 회복하고 파이프에서 스케일을 감소시킨다.
니트로겐 스트립핑 및 흡수 - 고강도 폐기물 스트림의 암모늄 변환 (예 : 소화기 센트레이트) 암모니아 가스로, 그 다음 암모늄 황산 비료를 형성 산성 솔루션에서 그것을 캡처.
생성분 제거(BNR) - 바이오 고체 내에서 질소와 인을 변환하고 캡처하기 위해 특정 박테리아 인구를 사용하여. BNR 제거를 위해 주로이지만, 이후 처리는 토지 응용 프로그램에 이러한 영양소를 복구 할 수 있습니다.
Ion 교환 및 막 여과 - 수지를 사용하여 ammonium 또는 인산염 이온을 선택적으로 캡처하는 Emerging 기술 또는 멤브레인, 높은 순수성 회복을 허용.
Algae-based system — 폐수에 있는 재배 조류를 흡수하는 것은 양분을 흡수하기 위하여; 수확한 생물 자원은 biogas 생산을 위해 biofertilizer 또는 feedstock로 사용될 수 있습니다.

이러한 중, struvite recovery is the most commercially mature], 전 세계 시설에 설치와 시카고의 Stickney Water Reclamation Plant 및 영국의 Despond Plant를 포함. 이 시스템은 영양 복구는 이론적이지만 조작적 인 viable이 아니라는 것을 보여줍니다.

Nutrients를 넘어 순환 폐수 관리

영양 회복은 중심의이지만, 진정한 원형 폐수 시스템은 여러 가지 가치 스트림을 캡처합니다. 현대 물 자원 복구 시설 (WRRFs)는 재사용에 적합한 품질에 물을 치료하고 유기적 인 물질에서 에너지를 캡처하고 토양을 풍부하게하는 바이오 고체를 생산합니다.

통합 자원 복구

원형 폐수 공장 생산:

수 - 수처리 후 관개, 산업 공정, 또는 음료 재사용에 적합, 담수 추출을 감소.
Biogas - 열과 전기를 생성하기 위하여 사용된 진창의 혐기성 소화에서 붙잡히기. 몇몇 식물은 에너지 자습성 또는 순응성 에너지 산출을 달성합니다.
Biosolids - 유기 물질과 영양소에 풍부한 치료 된 고체, 토양 조절제로 농업에 적용.
Heat - 열 펌프를 통해 유출에서 복구, 지구 난방 또는 건물 온난화 제공.

]물환경연맹 이 패러다임 교대, "재출 복구 시설"로 재브랜딩 처리 공장의 옹호자로서 경제 및 환경 잠재력을 반영합니다.

원형 폐수 시스템의 이점

폐수 관리의 원형 경제 원리를 채택하는 것은 다수 이점을 산출합니다:

환경 보호 - 감소된 영양 오염, 피임 비료 생산에서 낮은 온실 가스 배출량, 그리고 더 적은 담수 추출.
Economic Saving - 낮은 처리 비용, 비료 및 에너지 판매에서 수익, 그리고 인산염 바위와 같은 원료에 대한 수입 의존도를 감소.
농업지원 - 식품시스템 탄력을 개선하는 현지 생산 비료의 신뢰할 수 있는 공급.
에너지 효율 - 바이오가스를 캡쳐하고 열은 식물의 탄소 발자국과 운영 비용을 감소시킵니다.
워터 보안 - 물이 물에 저장되지 않는 용도에 대한 단서 증거 수원을 제공, 특히 물에 저장 된 지역에서 가치.

구현에 도전

명확한 이익에도 불구하고, 원형 영양소 회복 얼굴의 넓은 채용 실제 장애물.

기술 비용 - 설치 및 운영 복구 시스템 (특히 struvite 원자로 또는 막 단위) 자본 투자를 필요로한다. 비료 판매에서 반환하는 동안, 많은 유틸리티는 상륙 자금과 투쟁. 작은 식물은 특히 강력한 규제 드라이버없이 비용을 정당화하기 위해 더 열심히 발견.

Regulatory and quality Barrier - 복구 된 영양소는 비료로 시장에 내놓을 수 있기 전에 무거운 금속 및 병원체에 대한 안전 표준을 충족해야합니다. 규정은 지역별로 다르며 신제품에 적응 할 수 있습니다. 마찬가지로, 물 재사용 규정은 종종 비용을 추가하는 고급 치료가 필요합니다.

Infrastructure limits - 기존 폐수 시스템은 제거, 복구하지 않았습니다. 농축된 영양 스트림을 분리하거나 복구 프로세스를 추가하는 개조 공장은 복잡하고 주요 건설이 필요할 수 있습니다.

시장 합격 - 농부 및 비료 회사는 무해한 영양, 일관성 조성, 또는 합성 제품을 가진 가격 경쟁으로 인해 회복 된 영양소를 채택하는 데 도움이 될 수있다. 교육 및 인증 제도는 신뢰를 구축하는 데 필요합니다.

정책 및 자금성] - 하위, 탄소 크레딧, 또는 영양 회복을위한 위임없이, 경제 사례는 낮은 전기 가격과 높은 매립 / 유도 비용에 의존합니다. United Nations Environment Programme는 통합 정책 프레임 워크가 재생 필드와 인센티브를 수평하게하는 데 필수적이라고 강조했다.

미래 지향과 혁신

향후 10년 동안 영양 회수 및 원형 폐수 관리에 대한 중요한 발전을 약속합니다.

분산 시스템

소스 (예 : 소변 배수 화장실)에 폐수를 분리하면 더 많은 영양소를 수용 할 수 있으며, 회복에 필요한 에너지 및 화학 입력을 줄입니다. 스웨덴의 파일럿 프로젝트와 네덜란드는 가구 스케일 설치를위한 개념을 proving하고 있습니다.

전기화학적 회복

전극을 사용하여 비스듬한 방법은 암모늄과 인산염을 포획하는 것입니다. 이 시스템은 낮은 에너지에서 작동할 수 있으며 화학적 또한 없으며 작은 또는 중간 식물에 적합한 것을 만듭니다.

디지털 트윈 및 AI 제어

실시간 진단을 통해 디지털 트윈은 화학 투약 및 흐름 관리를 최적화하여 에너지 사용을 최소화하면서 영양 회수 수율을 극대화할 수 있습니다. 인공지능은 복구 장비에 대한 유지보수 요구를 예측할 수 있도록 도와줍니다.

Bio-based 접근법

인지를 높 축적하거나 폐수에서 암모니아를 직접 생산하는 마이크로 조직을 설계한 연구는 진행 중입니다. 멤브레인 바이오리스터와 통합 된 조류 재배는 높은 비율 영양 캡처에 대한 약속을 보여줍니다.

정책 촉매

유럽 연합 (EU)의 개정 ]Fertilising Products Regulation], 이는 재순환 된 영양소 (예 : struvite 및 바이오 자극제)을 포함, 재활용 된 비료에 대한 단일 시장을 창출. 유사한 정책은 북미와 아시아에서 이동은 채택 가속화합니다. 또한, 탄소 가격 메커니즘은 슬러지에서 메탄 배출을 방지하고 합성 비료를 대체하는 점점 더 많은 보상 시설.