Маркус Раудкиви, Университет Тарту
На фото: Опытная установка RAVITA
Введение и предыстория
Биогены, такие как фосфор и азот, жизненно важны для нашего современного общества, поскольку современное производство продуктов питания в значительной степени зависит от удобрений. Однако широкое использование удобрений создало одну из серьезных экологических проблем, с которыми мы сталкиваемся, – эвтрофикацию.
Как и сельскохозяйственные культуры, фосфор также является основным биогеном, влияющим на рост водорослей, и количество фосфора в водных системах значительно возросло из-за деятельности человека (стоки с полей и очистных сооружений, утечки). За последние десятилетия было предпринято множество различных мер по сокращению количества фосфора, поступающего в море из различных притоков, и общая нагрузка биогенов, выбрасываемых в Балтийское море, значительно сократилась.
Очистные сооружения сточных вод были одним из основных точечных источников фосфора, поступающего в окружающую среду. Сегодня усовершенствованная очистка от фосфора является обязательной для большинства средних и крупных очистных сооружений в регионе. Химическое осаждение и биологическое накопление используются для извлечения фосфора из потоков сточных вод и связывания его с осадком. Этот осадок затем обрабатывается различными способами, и довольно часто потенциал фосфора там теряется. Исходя из сбора ключевых показателей, проведенного в проекте IWAMA, почти 60% обработанного осадка не используется напрямую. Большая его часть либо сжигается, либо накапливается на очистных сооружениях, а в конечном счете выбрасывается на свалку.
Основными производителями фосфора сегодня являются Марокко, США и Китай. И ЕС, и регион Балтийского моря импортируют почти весь необходимый нам фосфор, что приводит к тому, что наша продовольственная безопасность напрямую связана с иностранными компаниями. В то же время исследования ясно показали, что фосфор не используется или не обрабатывается устойчиво в этом районе, что приводит к большим потерям в пищевой цепи. Были определены три основные области потерь фосфора: осадок сточных вод, навоз и органические отходы.
BSR WATER в качестве платформенного проекта в регионе Балтийского моря собирает результаты проектов, контакты и знания по этому вопросу для дальнейшего его изучения. Одним из основных результатов проекта BSR WATER является «Палета решений по рециклингу биогенов в регионе Балтийского моря», предусмотренная в качестве неотъемлемой части региональной стратегии ХЕЛКОМ по рециклингу биогенов. «Палета решений» – это сборник самых актуальных знаний и практических решений по передовым и эффективным способам переработки биогенов, и в частности фосфора из сточных вод.
Хотя фосфор является признанным загрязнителем для региона Балтийского моря, он также является частью многих органических молекул и жизненно важен и незаменим для всех форм жизни, но ресурсы его ограничены. Спрос и производство фосфора в мире неуклонно растут, и движение фосфора должно быть преобразовано из линейного в круговое, чтобы сохранить безопасность нашей экономики и продовольствия. Эффективное использование природных ресурсов также является одним из главных факторов становления устойчивого общества, поэтому в сочетании с экологическими проблемами повторное использование и восстановление фосфора должно стать одной из наших главных целей на ближайшее будущее.
Поскольку сточные воды являются одним из основных потоков биогенов, очистные сооружения следует рассматривать как ключевое место для операций по извлечению биогенов. В настоящее время фосфор и азот удаляются из сточных вод, но в большинстве случаев богатые биогенами осадки сточных вод не используются в дальнейшем из-за возможных проблемных концентраций тяжелых металлов и микрополлютантов. Многие новые развивающиеся технологии решают эту проблему и направлены на извлечение биогенов из этих потоков отходов, оставляя при этом загрязняющие вещества позади. В настоящее время эти технологии оцениваются в различных полномасштабных, экспериментальных и лабораторных испытаниях по всему миру с целью определения наиболее эффективных параметров эксплуатации, возможных ограничивающих компонентов во входных потоках и, прежде всего, финансовых последствий процессов.
«Палета решений» содержит краткий обзор по различным темам:
• Источники биогенов, поступающие в очистные сооружения, и баланс потока на протяжении всего процесса обработки.
• Химические и физические технологии переработки фосфора.
. MAP (magnesium ammonium phosphate) и HAP (hydroxyapatite) кристаллизация;
. сорбционные процессы;
. влажно-химическое выщелачивание;
. влажное окисление и окисление в сверхкритической воде;
. термо-электро-и термо-химические процессы;
. металлургические процессы.
• Потенциал и технологии рекуперации азота.
• Экономическая целесообразность рекуперации биогенов.
• Биодоступность и экологический риск переработанных продуктов.
• Текущая политическая ситуация и возможное будущее.
«Палета решений» включает в себя общую информацию о глобальной ситуации в производстве и использовании биогенов, основных путях их транспортировки в сточных водах и технологиях интеграции их рециклинга из жидких или шламовых матриц в процесс очистки. Кроме того, обсуждаются методы рекуперации отработанного осадка или сжигаемой золы на выходе. Для каждого из основных типов технологий включен пример полномасштабного или пилотного применения с общими оценками потенциального экологического риска и финансовой осуществимости, завершающими документ. Сама «Палета решений» – это заключительная часть документа, обобщающая всю предыдущую информацию и переформулирующая ее в четкий и лаконичный формат.
Ожидается, что «Палета решений по рециклингу биогенов в регионе Балтийского моря» будет опубликована к концу 2020 года. Мы с нетерпением ждем возможности поделиться с вами нашей работой!
Связи с другими видами деятельности
Поскольку публикация «Палеты решений» является лишь одной из целей проекта Платформы BSR WATER, мы стремились установить связи и согласованность между всеми различными мероприятиями. Поскольку рециклинг биогенов является очень важной частью будущего очистных сооружений, еще одного результата проекта, модель сотрудничества The Water-sludge-energy учитывает ее и включает различные перекрестные ссылки между результатами.
Еще одним важным результатом проекта BSR WATER является Water Hub, который включает в себя технические решения, передовую практику и различные инструменты, собранные со всего региона. Центр постоянно обновляется новыми результатами, инвестициями и инновационными технологиями, некоторые из которых также являются примерами технологий переработки биогенов.
RAVITA – это инновационный метод извлечения фосфора для получения фосфорной кислоты непосредственно из сточныхвод. Хотя этот метод все еще находится на стадии разработки, пилотный проект технического масштаба 1 000 человек/эквивалент был построен в VIIKINMÄKI WWTP в Хельсинки.RAVITA был выбран в качестве одного из трех победителей в конкурсе BONUS Return 2018. Более подробную информацию об этой новаторской технологии можно найти в разделе https://www.balticwaterhub.net/solutions/ravita-process
Кейсы для двух других победителей конкурса BONUS Return также будут опубликованы в Water Hub в ближайшее время.
• Апробация процесса извлечения фосфора методом RAVITA
RAVITA – это инновационный метод извлечения фосфора для получения фосфорной кислоты непосредственно из сточныхвод. Хотя этот метод все еще находится на стадии разработки, пилотный проект технического масштаба 1 000 человек/эквивалент был построен на очистных сооружениях Виикинмяки в Хельсинки.
RAVITA не нуждается в усиленных процессах биологического удаления фосфора, так как фосфор извлекается из осадка химического осаждения. Поскольку осадок растворяется в растворе фосфата металлов, из которого получают фосфорную кислоту, осажденные химикаты также восстанавливаются и могут использоваться повторно. Этот процесс не зависит от размера очистных сооружений и обеспечивает отличную масштабируемость. Итоговый продукт, промежуточные продукты и сопутствующие продукты были проанализированы для измерения концентраций тяжелых металлов и органических микропоглощающих веществ, которые обычно значительно ниже, чем во многих других восстановленных потоках фосфора.
www.balticwaterhub.net/solutions/ravita-process
Создать комментарий