三級(jí)處理是廢水營(yíng)養(yǎng)物的“拋光機(jī)”,在當(dāng)今全球廢水處理需求不斷增長(zhǎng)以及排放標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格的情況下,其在城市廢水處理廠中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。然而,大多數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)中的城市廢水處理廠使用的是第一代三級(jí)處理工藝(例如:依賴額外碳源的脫氮和化學(xué)除磷),這引發(fā)了嚴(yán)重的可持續(xù)性問(wèn)題。基于此,2024年8月2日,北京工業(yè)大學(xué)的彭永臻院士在國(guó)際期刊Nature Water上發(fā)表題為《Elemental sulfur-siderite composite filler empowers sustainable tertiary treatment of municipal wastewater even at an ultra-low temperature of 7.3?°C》的研究論文。圖1:S0SCF的制備工藝及理化特性為了實(shí)現(xiàn)有效且可持續(xù)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)拋光,作者采用基于液浸制粒技術(shù)的熔融-嵌入策略,開發(fā)了一種元素硫 (S0)-菱鐵礦復(fù)合填料 (S0SCF)。作為工程應(yīng)用的先決條件,S0SCF克服了困擾傳統(tǒng)S0基反應(yīng)性填料的不良機(jī)械性能和安全問(wèn)題。圖2:S0SCF填充床生物反應(yīng)器的設(shè)置和操作S0SCF繼承了S0驅(qū)動(dòng)的高效自養(yǎng)反硝化作用,并獲得了高效的除磷能力,其除磷機(jī)制與S0驅(qū)動(dòng)的自養(yǎng)反硝化誘導(dǎo)Fe2+從菱鐵礦中浸出,以及隨后的Fe2+-PO43-共沉淀有關(guān)。在超低溫測(cè)試(7.3±0.3°C)期間,S0SCF填充床生物反應(yīng)器對(duì)氮氧化合物(NO3–和NO2–)(0.29±0.02kg N m-3/天)和PO43-(0.014±0.004kg P m-3/天)表現(xiàn)出強(qiáng)勁的去除率,分別達(dá)到91.2±3.2%和81.4±7.8%。圖3:菱鐵礦在S0SCF中的多重作用同時(shí),一氧化二氮排放量和游離硫化物的低水平產(chǎn)生量,進(jìn)一步突出了基于S0SCF營(yíng)養(yǎng)拋光的可持續(xù)性意義。這項(xiàng)工作為開發(fā)低碳和環(huán)保的三級(jí)處理工藝提供了新的思路,為解決廢水處理行業(yè)的持續(xù)性危機(jī)邁出了必要的一步。文獻(xiàn)信息:Zhao, Q., Wang, L., Jia, T. et al. Elemental sulfur–siderite composite filler empowers sustainable tertiary treatment of municipal wastewater even at an ultra-low temperature of 7.3?°C. Nat Water (2024). https://doi.org/10.1038/s44221-024-00285-8