對生活和工業(yè)廢水進(jìn)行適當(dāng)處理并進(jìn)行飲用、灌溉等再利用，其成本是昂貴的。僅處理來自烹飪、洗滌、清潔和衛(wèi)生的家庭灰水，就要占據(jù)全球3%的電力消耗，并釋放全球5%的非二氧化碳溫室氣體排放(主要是甲烷)。

    工業(yè)廢水的處理成本更高。隨著世界人口的增長，發(fā)展中國家逐漸執(zhí)行更嚴(yán)格的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，這些成本將在未來十年繼續(xù)增加。如果能從廢水中捕獲有價(jià)值的化學(xué)品，包括碳、氮和磷，將能回收一些經(jīng)濟(jì)成本。例如，污水處理廠可以利用甲烷產(chǎn)生電力而不是單純消耗它。采用新興技術(shù)可以有效回收磷肥和銨肥料。

    廢水中的價(jià)值

    生活污水中有我們?nèi)粘Ｉ町a(chǎn)生的各種廢棄物，糞便、脂肪、食物殘?jiān)?、洗滌劑和藥物。在化學(xué)方面，1立方米的生活廢水含有300～600g COD，40～60g氮(以銨和有機(jī)化合物的形式)，5～20g磷(磷酸鹽和有機(jī)化合物)，10～20g硫(主要是硫酸鹽)和痕量的重金屬離子。

    在過去的一個(gè)世紀(jì)，大部分生活廢水都使用好氧的“活性污泥法”進(jìn)行處理，在氧氣和細(xì)菌的共同作用下，氧化污染物,這種方法簡單，對除去有機(jī)化合物、氮和磷有效。但活性污泥法消耗巨大的能源，并釋放碳足跡。一個(gè)10萬噸/天的中型的污水處理廠消耗的電力與中國城鎮(zhèn)5000人(每立方米廢水約0.6KWh)相當(dāng)，并且每天的碳足跡相當(dāng)于6000輛家用汽車的二氧化碳排放量。

    最關(guān)鍵的是，廢水中有機(jī)物所含的能量被大量浪費(fèi)，氮和磷都是制造肥料的原材料。通過加入鈣、鐵或鋁鹽沉淀，90%的磷最終掩埋在填埋場中，這種沉淀物不能被植物吸收，并且經(jīng)常還受到有毒金屬污染。同樣，超過80%的氮通過微生物轉(zhuǎn)化為氮?dú)舛鴵p失。該過程還產(chǎn)生大量的“濕污泥”(5～10千克每立方米處理水)。干燥和處置(在陸地或填埋場)或焚燒這些污泥占處理設(shè)施總成本的30～50%。

    一些污水廠對污泥進(jìn)行厭氧消化。在缺氧的情況下，微生物將復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)分解成更簡單的有機(jī)分子，然后將其轉(zhuǎn)化為甲烷。通過燃燒甲烷以產(chǎn)生電和熱，厭氧消化可抵消活性污泥法20~30%的能量和溫室氣體成本。但消化過程緩慢，通常需要10～20天。

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