废水是一种资产，具有营养物、能量和贵金属——科学家们正在学习如何回收它们

大多数人对每天从他们的淋浴器、浴缸、水槽、洗碗机和马桶中产生的废水想得尽可能少。但有了正确的技术，它可以成为一种宝贵的资源。

平均来说，每个美国人都会使用每天约60加仑水(PDF)包括冲厕所，淋浴和洗衣服。如果把给草坪浇水和给游泳池注水等户外用途也算在内，这个数字很容易就会翻倍。

大部分用过的水最终将成为废水在它被排放到自然界之前就已经被处理了。这种治疗会消耗很多能量。根据美国环境保护署(U.S. Environmental Protection Agency)的数据，水和废水处理设施是造成这一结果的主要原因超过三分之一的市政能源预算(PDF)。

我的研究重点是从废水中回收资源。这个过程很困难，因为废水中含有多种污染物。但我们这个领域的研究人员正在探索许多创造性的方法，以制造出有价值的产品。

环境保护署

有机材料能源

顽固的废水处理工程师理解废水的价值，他们将其视为一种资产，而不是一种浪费。这就是为什么有些人把它叫做“用过的水”，把大多数人称之为废水处理厂的地方叫做水资源回收设施。

事实上，废水中可能含有超过处理它所需能量的三倍。一种简单而成熟的回收部分这种能量的技术是厌氧消化这是一种自然过程，微生物以废水中的油脂和其他有机物质为食，然后产生沼气，就像酵母可以吃掉大麦，吐出啤酒一样。沼气中含有大约50%是甲烷，可作为可再生燃料用于锅炉、熔炉和供暖系统，或驱动涡轮机和发电。

在波士顿港鹿岛处理厂的厌氧“蛋”消化器中，微生物将污水污泥和浮渣分解成甲烷气体、二氧化碳、水和有机固体，然后再加工成肥料。弗兰克Hebbert /维基,CC的

更先进的技术,如热液过程，将污水污泥——在处理过程中从废水中去除的固体——转化为可替代汽油和柴油的生物燃料。这个过程是在示范阶段。

除了污水污泥，包括我在内的许多研究人员对微藻也很感兴趣。微藻是有望用于生物燃料的原料(PDF)，有些可以在废水中生长。我和我的同事设计了水热系统将废水培养的微藻转化为生物燃料。它们仍在实验室中进行测试，但我们希望在不久的将来扩大规模。

从废水中提取养分

废水中还含有植物生长所必需的氮和磷等营养元素。在目前的废水处理过程中，我们利用能源来处理废水将废水中的氨,这是主要从尿液变成氮气。然而，工业随后使用大量的天然气将氮气转化为氨，主要用于生产化肥Haber-Bosch过程。

显然，直接从废水中提取氨而不进行转化会更有效。一种方法是使用尿液转换厕所，这种厕所已经有了商用,将尿液与其他来源的废水分开。收集的尿液经消毒去除病原体后可作为肥料使用。

消毒过的尿液还含有其他营养物质，如磷和钾。的丰富的地球研究所由联邦机构和基金会支持的佛蒙特非营利组织，正在研究将人类尿液转化为肥料的方法。该研究所正在对真正的作物采集的尿液进行测试，并发现了这一点它的工作原理有效地。

使用巴氏消毒尿液作为肥料可以减少废物和资源的提取。

或者，我们可以将这些营养物质转化为鸟粪石磷酸铵镁，一种含有镁、氮和磷的矿物。鸟粪石可以在废水处理过程中自然形成，但往往沉积在储罐和管道中，如果无人看管，会损坏设备。通过控制鸟粪石的形成，可以在不同的反应器中回收鸟粪石。

研究人员在实验室对农作物进行了回收鸟粪石的测试，并取得了产量与商业肥料相当。这项技术仍在不断成熟，但各公司都在不断发展商业版本的废水处理工厂。

更多的可能性

想要更有价值的东西?废水名副其实的金矿。它包含金属每年价值高达数百万美元。这些金属对水生生物通常是有毒的，所以需要去除它们。但是传统的去除技术需要大量的能量并产生有毒的污泥。

研究人员正在开发新的方法来移除和重用这些金属,包括膜系统可以有选择地去除水中的贵金属和生物系统利用微生物来恢复它们。这些技术还处于非常早期的阶段，目前还不清楚它们是否具有经济意义，但它们有使废水变得更有价值的潜力。

此外，废水一般比天然水更温暖，特别是在冬季，所以它可以作为热源。这种技术完善的而且不局限于商业规模。你可以安装排泄水热回收系统在家里降低你的能源账单。

对我来说，这只是一个开始。通过适当的技术，“废水”可以为我们提供更多——我非常期待有一天没有“废水”，只有“用过的水”。