Trong thiết bị thí nghiệm xử lý nước thải, việc khám phá con đường quá trình ghép nối giữa thu hồi phốt pho và chuẩn bị nguồn carbon là hướng chính để đạt được tái chế tài nguyên và giảm phát thải năng lượng. Kết hợp với các trường hợp kỹ thuật và thực tiễn hiện có, nó có thể được triển khai từ:

I. Lựa chọn và tối ưu hóa quá trình tái chế phốt pho

Tái chế phốt pho cần lựa chọn phương pháp thích hợp dựa trên thành phần nước thải. Phương pháp kết tủa hóa học tạo ra kết tủa canxi photphat hoặc struvite (MAP) thông qua việc bổ sung muối canxi, muối magiê, thích hợp cho nước thải chứa phốt pho nồng độ cao, nhưng cần kiểm soát độ pH và nhiễu ion cùng tồn tại. Ví dụ, nhà máy xử lý bùn Thiên Tân Xinnan sử dụng quy trình, thêm MgCl₂ vào bộ lọc khử nước bùn, thúc đẩy kết tinh MAP bằng cách thổi sục khí và khử phốt pho, tỷ lệ thu hồi phốt pho là siêu 85%, đồng thời nâng cao hiệu suất khử nước bùn và giảm lượng flocculant. Các phương pháp sinh học như khử phốt pho sinh học tăng cường (EBPR) làm giàu phốt pho thông qua vi khuẩn polyphosphorus, sau đó thu hồi phốt pho thông qua chất lỏng tiêu hóa bùn hoặc đốt tro, nhưng cần giải quyết ô nhiễm kim loại nặng.

II. Con đường hợp tác để chuẩn bị nguồn carbon và thu hồi phốt pho

Việc chuẩn bị nguồn cacbon cần chú ý đến tính kinh tế và tính sinh hóa. Lấy chất thải nhà bếp thủy phân sản xuất axit làm ví dụ, bằng cách kiểm soát nhiệt độ, pH và thời gian lưu trú, nó có thể được chuyển đổi thành chất lỏng axit hóa hữu cơ nồng độ cao, thay thế nguồn carbon hàng hóa như natri axetat. Thí nghiệm cho thấy chất lỏng axit hóa chất thải nhà bếp trong điều kiện 35 ℃, pH=6, sau 4 ngày thủy phân, tương đương carbon của nó có thể đáp ứng nhu cầu khử nitrat hóa và không có tác dụng độc hại. Kết hợp việc thu hồi phốt pho với việc chuẩn bị nguồn carbon, nó có thể làm giàu nguồn carbon trong giai đoạn thu giữ carbon tải cao (HLBR), đồng thời tách phốt pho bằng cách kết tủa hoặc kết tinh và chất lỏng được làm sạch vào các đơn vị xử lý tiếp theo để đạt được sự tách biệt hiệu quả của tài nguyên carbon, phốt pho.

III. Tích hợp quy trình và kiểm tra thử nghiệm

Xây dựng một thiết bị thí nghiệm tích hợp "thu hồi phốt pho thu hồi - khử nitơ tự dưỡng", nước thô đầu tiên đi vào lò phản ứng HLSBR, hấp thụ nguồn carbon thông qua chế độ kỵ khí/sục khí vi mô, xả bùn còn lại sau khi kết tủa, chất lỏng thượng lưu chảy vào đơn vị thu hồi phốt pho (ví dụ: PRSBR), thu hồi phốt pho bằng phương pháp kết tinh MAP và cuối cùng đi vào lò phản ứng oxy hóa amoniac kỵ khí (AMXSBR) để hoàn thành quá trình khử nitơ tự dưỡng. Các thí nghiệm cần theo dõi chất lượng nước đầu ra của từng đơn vị, tối ưu hóa các thông số như pH, tỷ lệ magiê-phốt pho và đảm bảo tỷ lệ thu hồi phốt pho và tỷ lệ sử dụng nguồn carbon. Ví dụ, bằng cách điều chỉnh pH đến 9,5, kết tinh MAP có thể được thúc đẩy trong khi tránh cạnh tranh cacbonat và tăng độ tinh khiết phục hồi phốt pho.

IV. Đánh giá tính kinh tế và bền vững

Công nghệ ghép nối cần đánh giá tổng hợp chi phí và hiệu quả. Các sản phẩm thu hồi phốt pho như MAP có thể được sử dụng làm phân bón phát hành chậm, có giá trị thị trường đáng kể; Chuẩn bị nguồn carbon làm giảm chi phí mua nguồn carbon bên ngoài cho nhà máy xử lý nước thải. Lấy dự án Tianjin Jinnan làm ví dụ, việc thu hồi phốt pho hàng năm tiết kiệm chi phí cho các tác nhân hóa học khoảng 3,71 triệu nhân dân tệ và lợi nhuận MAP khoảng 1,64 triệu nhân dân tệ, mang lại lợi ích kinh tế đáng kể. Ngoài ra, quá trình ghép nối có thể làm giảm sản lượng bùn và lượng khí thải carbon, đáp ứng các yêu cầu phát triển bền vững.

Thông qua tối ưu hóa quy trình và xác minh thực nghiệm, thiết bị thí nghiệm xử lý nước thải có thể đạt được sự kết hợp hiệu quả giữa thu hồi phốt pho và chuẩn bị nguồn carbon, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho việc tái chế tài nguyên.