磷泄漏会导致富营养化。Ecofiltration Nordic 发明了硅酸盐基过滤器,可以捕获污水中的磷和从农田径流的磷,从而将农田恢复为高产的土地。这种材料也可用于恢复富营养水。

天然过滤介质 Polonite 的主要成分为二氧化硅 (SiO2) 和氧化钙 (CaO)。这种材料具有从污水中捕获磷的出色能力。图片:Ecofiltration Nordic。

磷是动植物遗传物质(RNA、DNA)中使用的一种元素,对于所有活细胞至关重要。在人体中,磷参与了细胞代谢,也是骨骼和牙齿的一种成分。磷化物的主要商业应用就是肥料,但牙膏、食品和衣物洗涤剂等其他多种产品中也有它们的身影。

从农田和污水中浸出的大量磷导致了富营养化。波罗的海的赤潮和缺氧一部分就是由磷过剩导致的;每年大约有 3 万吨磷进入波罗的海。与此同时,全球磷的供应有限,这种资源的缺乏会对未来的食物生产产生重大影响。

Ecofiltration Nordic AB 发明了一种活性过滤介质,可以滤除和回收污水与径流水中的天然资源,减少进入河流、湖泊和海洋的营养物。这种净化和回收技术基于斯德哥尔摩皇家理工学院 (KTH) Gunno Renman 教授 20 多年以来的研究。

天然过滤介质

“循环经济要求既要回收可以重复利用的物质,也要限制释放到环境中的化学物数量。这就要求采用简单、强大、经济高效的技术,而我们的活性过滤材料正好具备这些特点”,Ecofiltration Nordic AB 的临时首席执行官 Anders Berggren 表示。

“我们的天然过滤材料是一种活性吸附剂,其中所含的钙可以快速反应从而吸附要滤除的物质。Polonite 产品基于波兰的硅酸盐矿物。这种原料多孔,容易挖掘,从污水中和从农田径流水中捕获磷的能力超强。过滤介质表面的正钙离子与负磷酸盐离子结合,好比一种活性的‘磷诱捕器’。由于活性表面积非常大——500 公斤 Polonite 提供的活性表面相当于 40 吨普通沙子。此外,这种材料还能或多或少消除细菌和气味。”

“在经过短暂的干燥后,饱和的 Polonite 无需进一步后期处理便可以用作优质肥料。捕获的磷缓慢释放,其释放速度与植物吸收的速度一致。此外,过滤材料还含钙和硅,它们是土壤和植物的重要营养素。”Anders Berggren 说。

专用污水过滤器

“有专用下水道的每家每户都需要滤除废水中的磷。我们的活性过滤介质有几大优势:它是天然产品,因此户主不必购买化学品或估计合适的剂量。过滤器中没有活动零件,不会发生破裂,因此是免维护的。相比化学除磷,它的运作成本更低,因为需要清除的淤泥更少。”

“在循环结束时,将使用磷过滤器对下水道进行三级处理,然后再将水释放到容器中。安装和操作便利。需要进行的唯一维护就是每隔两年更换一次过滤器材料。”

水体恢复

磷从农田里径流进入排水沟,随后继续流入河流、湖泊和海洋。这种径流绝大部分发生在春季冰雪融化时以及秋季雨水丰富时。

“我们发明了一种方法来恢复富营养水。采用我们的过滤技术,大量的磷可以通过将水泵出、经由过滤介质过滤,然后重新释放到水源,或者通过处理底部沉淀物的形式(通常会耗氧)来捕获。更换过滤器时,被捕获的营养物可以作为肥料重新施放回当地的田里。”Anders Berggren 说道。

大规模废水处理

这种活性清除过程极大地减少了从污水中释放的磷。在使用几年后,过滤材料中满是磷。然后可以作为肥料和土壤改良剂重新利用。
插图:Ecofiltration Nordic AB。

活性过滤器提供了一种可持续的替代性过滤方法,或者也可以作为传统化学沉淀(主要用于规模较小的废水处理厂)的补充。此类磷过滤器作为终端抛光安装,也可以灵活地安装在静置设备或移动设备上。其优点包括减少化学沉淀物和昂贵的砂滤床。这种材料也可以用于污泥处理。Polonite 稳定剂产品用于增稠和稳定污泥,因而可以获得竞争性的时间优势。

“Polonite 与英国六家废水处理厂进行合作,最近正在接受 Somerton 废水处理厂(21000 人口当量)的评估。这一试点项目的目的是比较 Polonite 滤床技术与化学沉淀。英国环保机构即将针对中小型废水处理厂在磷的处理方面出台更严格的法规。此外我们也评估了 Polonite 的去菌效果。结果是肯定的,无论是对于小规模应用,还是对于大规模应用,很明显活性过滤器的效果都很好”,Anders Berggren 表示。

Polonite 也可以作为标新立异的生物净化技术的替代方法。详情参阅“自然循环净化废水”一文,文中描述了 Alnarp Cleanwater Technology  如何利用植物和微生物清洁专用下水道。

本文发表于 2017 年 2 月。