在推进碳达峰碳中和的战略背景下,城市污水处理行业正面临能耗高、碳排放大的共性难题。
传统污水处理工艺每处理1吨污水需消耗0.3-0.6度电,全国污水处理行业年耗电量约占社会总用电量的1%,同时产生大量温室气体。
如何破解这一环保与能耗的矛盾,成为当前环境工程领域的重要课题。
西安建筑科技大学环境与市政工程学院陈荣教授团队历时三年攻关,创新性地提出"污水预浓缩耦合高效厌氧发酵"技术路线。
其研发的中试装备高约3米,集成混凝膜浓缩、厌氧膜生物反应器等核心技术模块,通过优化微生物群落结构和工艺参数,实现有机物回收率超60%,每立方米污水可稳定产出0.23立方米甲烷。
相较于传统工艺,该技术不仅缩短处理流程,更使能源回收效率提升30%以上。
这项突破性技术的价值主要体现在三个维度:在环境效益方面,设备运行能耗降低20%,直接减少污水处理过程中的碳排放;在经济效益上,甲烷作为清洁能源可直接并入城市燃气管网或用于发电;在资源循环层面,系统还能提取有机酸、单细胞蛋白等高附加值副产品,延伸出新型建筑材料、生物医药等多元化应用场景。
团队成员杨媛副教授介绍,目前设备已在草堂校区实验基地投入试运行,科研人员正对系统稳定性、微生物活性等关键指标进行持续监测。
特别值得注意的是,即使在春节假期西安零下低温环境下,团队仍坚守实验室完善技术细节,这种科研定力为成果转化提供了坚实保障。
从行业发展前景看,该技术符合国家《"十四五"城镇污水处理及资源化利用发展规划》提出的"能源自给率提升"目标。
据测算,若在全国10%的污水处理设施推广应用,年均可回收甲烷约2.8亿立方米,相当于替代34万吨标准煤。
陈荣教授表示,团队下一步将重点攻关工艺放大和工程示范,计划在三年内建成首座"污水处理-能源回收"一体化示范工程。
污水处理的价值不应止步于污染物的削减,更应着眼于其蕴含的资源属性。
西安建大这套污水能源化装备的问世,体现了科技创新在推动产业升级中的重要作用。
当污水从"废弃物"转变为"资源",从"处理对象"转变为"能源来源",城市的可持续发展之路将更加清晰。
这套装备有望成为技术推广的起点,为污水处理行业的低碳转型注入新的科技动能,也为我国生态文明建设贡献高校科研的力量。