Sự chuyển đổi từ mô hình "làm nên-làm-nên" tuyến tính đến một nền kinh tế vòng tròn đang tái sử dụng lại quản lý tài nguyên trên toàn ngành công nghiệp. không có gì thay đổi quan trọng hơn trong việc xử lý nước thải và phục hồi dinh dưỡng. bằng cách thiết kế lại hệ thống để giữ vật liệu quý giá được sử dụng, một phương pháp tiếp cận vòng tròn biến đổi những gì đã từng là lãng phí thành một nguồn tái tạo, giảm thiểu các tác hại môi trường và tạo ra giá trị kinh tế.

Hiểu các nguyên tắc về sinh dục trong suốt

Một nền kinh tế hình tròn là một hệ thống kinh tế nhằm loại bỏ chất thải và sử dụng liên tục các nguồn tài nguyên. không giống như các mô hình tuyến tính truyền thống, nó dựa trên ba nguyên tắc cốt lõi: thiết kế ra chất thải và ô nhiễm, giữ các sản phẩm và vật liệu sử dụng, và tái tạo các hệ thống tự nhiên. khi áp dụng vào nước và quản lý dinh dưỡng, những nguyên tắc này thách thức giả định rằng nước thải là một vấn đề xử lý, thay vào đó, nó trở thành nguồn nước sạch, năng lượng và chất dinh dưỡng cần thiết.

Thực tế, điều này có nghĩa là chuyển các cơ sở điều trị từ bộ xử lý chất thải sang các trung tâm phục hồi tài nguyên.

Sự hồi phục dinh dưỡng trong việc trị liệu nước thải

Nước thải chứa nhiều ni - tơ và phốt pho — chất dinh dưỡng mà khi được thải vào các đường nước, dầu hỏa mù và chất gây cháy, nhưng chất dinh dưỡng này cũng có hạn. Chất dinh dưỡng này là những chất dinh dưỡng có hạn. loại đá có chất dinh dưỡng chính, chất thải phân bón, chất dinh dưỡng không tái tạo được, là một nguồn không thể tái tạo được, khi phải đối mặt với sự suy giảm nguồn tài nguyên bị cạn kiệt. Nitrogen, trong bầu khí quyển, đòi hỏi quá trình hấp thụ năng lượng (Haber-Bosch) để chuyển hóa thành phân bón.

Tại sao lại là Nitrogen và Phosphorus

Sự chuyển đổi này dẫn đến những vùng chết trong hồ và bờ biển, chẳng hạn như vịnh Mexico bị thiếu oxy. bằng cách phục hồi chất dinh dưỡng tại các nhà máy điều trị, chúng ta có thể đóng lại vòng tròn — đưa chúng trở lại nông nghiệp như những phân bón an toàn, chậm chạp thay vì cho phép chúng làm ô nhiễm các cơ thể nước.

Phương pháp hồi phục dinh dưỡng

Một số công nghệ đã được phát triển để chiết xuất chất dinh dưỡng từ nước thải, mỗi công nghệ có những lợi thế và ứng dụng cụ thể.

  • Sự khử mùi ) — Cách này phục hồi cả Magie, ammonium và phosphate thành dung dịch ép (MgH4PO4·6H2O), phân bón chậm. Phương pháp này phục hồi cả pho mát và ni-tơ và các đường ống.
  • Nultrogen cởi đồ và dung dịch abrorpation ) — chuyển đổi ammonium thành các dòng chất thải mạnh (v. d., tiêu hóa phân tử) thành khí hy-tin, rồi lấy nó trong dung dịch acid để tạo ra ammonium sulfate.
  • Việc loại bỏ chất dinh dưỡng [NR] ) — Dùng nhóm vi khuẩn đặc biệt để chuyển đổi và bắt ni - tơ và phốtpho trong chất đặc sinh học. Trong khi BNR chủ yếu là để loại bỏ, sau đó có thể phục hồi chất dinh dưỡng này cho ứng dụng đất.
  • Sự trao đổi và sự lọc màng ) — Những công nghệ có chọn lọc để thu ammonium hoặc phosphate các tế bào bằng chất nhựa hay màng, cho phép sự phục hồi chất lượng cao.
  • Hệ thống dựa trên Algae) — Vun trồng tảo trong nước thải để hấp thụ chất dinh dưỡng; các sinh vật thu hoạch có thể được sử dụng làm chất khử mùi hay chất dinh dưỡng cho việc sản xuất sinh học.

Trong số đó, cây str là sự phục hồi thương mại nhất ), với việc lắp đặt tại các cơ sở trên toàn thế giới, kể cả cây tưới Stickney ở Chicago và cây Sough cây Desppor ở Anh. Những hệ thống này cho thấy sự phục hồi dinh dưỡng có tính chất dinh dưỡng không chỉ là lý thuyết mà còn khả thi.

Quản lý nước thải hình tròn ngoài các chất dinh dưỡng

Mặc dù phục hồi dinh dưỡng là một phần chính, nhưng hệ thống nước thải có thể thu được nhiều dòng chất thải.

Phục hồi tài nguyên tích hợp

Một nhà máy nước thải tròn sản xuất:

  • Nước ) — Tùy thuộc vào việc tưới tiêu, công nghiệp, hoặc tái sử dụng sau khi được điều trị, giảm lượng nước ngọt.
  • Biogas — bắt được từ sự tiêu hóa của bùn, được dùng để tạo ra nhiệt và điện.
  • Bánh ) — Được đối xử đặc với chất hữu cơ và chất dinh dưỡng, được dùng làm chất làm đất làm chất làm đất.
  • Heat — Được tìm thấy từ các máy bơm nhiệt, cung cấp nhiệt địa hạt hoặc xây dựng nhiệt độ ấm.

Liên minh Môi trường ) ) ủng hộ cho sự thay đổi mô hình này, tái thiết lại các nhà máy điều trị như là "cơ sở phục hồi nguồn lực" để phản ánh tiềm năng kinh tế và môi trường của họ.

Lợi ích của hệ thống nước thải liên tục

Tiếp nhận các nguyên tắc kinh tế vòng quanh trong quản lý nước thải mang lại nhiều lợi thế:

  • Sự bảo vệ về mặt vũ trụ ) — giảm ô nhiễm dinh dưỡng, thải khí nhà kính ít hơn từ việc tránh phân bón, và ít nước thải.
  • tiết kiệm ) — Chi phí tiêu dùng thấp, thu nhập từ phân bón và năng lượng bán ra, và giảm sự phụ thuộc nhập khẩu cho các vật liệu thô như đá phosphate.
  • Hỗ trợ nông nghiệp nông nghiệp ) — nguồn cung cấp phân bón đáng tin cậy tại địa phương, cải thiện sức chịu đựng của hệ thống thực phẩm.
  • hiệu suất ) — hấp thụ sinh học và nhiệt làm giảm lượng CO2 và chi phí hoạt động của cây.
  • Bảo mật ban đầu ) — được cho là nguồn nước chống hạn hán cho các công dụng không có nước, đặc biệt là giá trị ở các vùng bị tắc nước.

Những thách thức để phấn khởi

Bất kể những lợi ích rõ ràng, việc tiếp nhận vòng tròn dinh dưỡng ở khắp nơi phải đối mặt với những trở ngại thật sự.

Khoa học công nghệ có thể tốn ) — cài đặt và phục hồi các hệ thống (đặc biệt là các lò phản ứng hoặc các đơn vị màng) cần đầu tư vốn.

Việc tái chế chất dinh dưỡng phải đáp ứng những tiêu chuẩn an toàn cho kim loại nặng và mầm bệnh trước khi có thể được bán ra như phân bón.

Giới hạn cấu trúc ) — Hệ thống nước thải hiện hữu để loại bỏ, chứ không phải phục hồi.

Việc chấp nhận — Nông dân và các công ty phân bón có thể ngần ngại tiếp nhận chất dinh dưỡng phục hồi do sự không quen thuộc, thành phần không nhất quán, hoặc sự cạnh tranh giá với các sản phẩm tổng hợp đã được thiết lập.

Khoảng cách tài trợ và quyền lực ) — Không có trợ cấp, tín dụng cacbon, hoặc ủy nhiệm cho việc phục hồi dinh dưỡng, trường hợp kinh tế phụ thuộc vào giá điện thấp và chi phí đất cao ). Chương trình Môi trường Quốc gia ) nhấn mạnh rằng các cơ sở chính sách tích hợp là cần thiết để cấp độ điện và hoạt động vòng tròn.

Những sự hướng dẫn và cải tiến trong tương lai

Thập niên sau đó hứa hẹn những tiến bộ đáng kể trong việc phục hồi dinh dưỡng và quản lý nước thải một cách hiệu quả và dễ dàng hơn.

Hệ thống phân tán

Phân chia nước thải ở nguồn (v.g.g., bồn cầu tiêu hóa nước tiểu) cho phép sự tập trung cao hơn của chất dinh dưỡng, giảm năng lượng và các chất hóa học cần thiết để phục hồi. dự án phi công ở Thụy Điển và Hà Lan đang chứng minh khái niệm về việc lắp đặt quy mô gia đình.

Chương trình hồi phục điện tử

Các phương pháp điện cực dùng điện cực để thu amoni và phosphate đang được phát triển, các hệ thống này có thể hoạt động với năng lượng thấp và không cần thêm hóa chất, khiến chúng thích hợp với các cây nhỏ hoặc vừa.

Trò chơi nhập vai và kiểm soát trí tuệ điện tử số

Bằng cách mô hình hóa trị trong thời gian thực, cặp song sinh kỹ thuật số có thể tối ưu hóa hóa học làm giảm và quản lý dòng chảy để tối đa hóa phục hồi dinh dưỡng trong khi sử dụng năng lượng giảm thiểu.

Các phương pháp sinh học dựa trên cơ sở dữ liệu

Nghiên cứu về vi sinh vật được thiết kế mà siêu quang hợp thành phốt pho hoặc sản xuất ra khí cacbon trực tiếp từ nước thải đang tiến triển.

Phân tích chính sách

Việc sửa đổi của Liên minh Châu Âu , tạo ra một thị trường riêng lẻ cho phân bón tái chế. Chính sách tương tự di chuyển ở Bắc Mỹ và Á sẽ tăng tốc sự nhận con nuôi.

Kết luận

Các nguyên tắc kinh tế hình tròn cung cấp một bản đồ hấp dẫn để chuyển đổi việc quản lý nước thải từ một trung tâm giá thành một nguồn giá trị. bằng cách ưu tiên cho việc phục hồi dinh dưỡng, tái sử dụng nước, và thế hệ năng lượng, các tiện ích có thể bảo vệ hệ sinh thái, giảm bớt sự phụ thuộc vào các nguồn tài nguyên nhập khẩu và hỗ trợ nông nghiệp bền vững. công nghệ hiện nay tồn tại để bắt đầu sự chuyển đổi này; những gì còn lại được điều khiển rộng rãi bởi chính sách hỗ trợ, nhận thức công cộng, và tiếp tục đổi mới.