把细菌上班萎缩废水的高额碳足迹

这个故事首先被出版Ensia。

废水处理厂是能源消耗大户。电力研究所(Electric Power Research Institute)和水研究基金会(Water Research Foundation) 2013年的一项研究报告称，它们每年消耗约300亿千瓦时电力，约占美国总用电量的0.8%。

污水处理的高能源消耗具有讽刺意味的，因为废水中的有机物含量高达五倍尽可能多的能量工厂使用的治疗，根据美国沼气委员会（PDF）。通过提高能源效率减少污水处理厂的能源足迹，并使用目前浪费的能源可以节约资金和减少温室气体排放。

废水中的有机物含量高达五倍尽可能多的能量处理厂使用。

尽管所有的能量似乎那里的回吐，降低了污水处理厂的化石燃料的需求是具有挑战性的，需要无数的方法。在世界各地，这个行业新技术试验，评估他们不只是能源的好处，但也成本和意想不到的后果，如额外的浪费流进行管理。

大芝加哥大都会水填海区 - MWRD - 已定下目标，到2023年将能源中性的，在英国，丹麦和东湾市政公用事业区在加利福尼亚州奥克兰市，植物的铅这已经超越了净以下-Zero能量实际上卖的能量回馈到电网。这些创新者正在利用各种技术，以减少他们通过提高能源效率使用电力和发电现场，以抵消他们做了什么用途。

把泡沫

废水处理在发达国家通常涉及四个主要步骤：初级处理，用于分隔液体废物的固体;二级处理，其中细菌分解包含氨和其它污染物和剩余的固体从分离溶解的废弃处理后的液体;厌氧步骤，其中从初级和次级步骤固体通过在没有氧的密闭罐微生物消化最后，一个消毒阶段。

细菌通过消耗有机污染物和无机营养物(如氨)，在分解我们的污水和工业废水方面发挥着关键作用。但是让他们高兴并不容易。它们需要特殊的条件才能茁壮成长:最佳温度;食物;和氧气。为细菌提供所需的氧气需要消耗废水处理厂四分之一到一半以上的能源。因此，电厂经营者在这一阶段集中精力减少能源使用，以提高能源效率。

传统的植物空气泵入罐，在细菌做好自己的工作，它扩散通过小孔产生小氧气泡的细菌可以访问。这个过程浪费了大量的精力，因为大多数的气泡上升到顶部，并没有使用它们的细菌流行。

细菌获得他们需要的账户一季度更比一个污水处理厂使用的能源一半的氧气。

几十年来，该行业一直在努力减少能源消耗。最有前途的方法之一是膜曝气生物膜反应器，简称MABR。

而不是强迫空气进入细菌罐，运营商填写全多孔膜管巨型立方体。鼓风机移动低压空气进入管中。细菌聚集在管的外侧上，吸干通过它们中的氧和产生的氧浓度差，可以帮助更多的氧扩散。

“细菌实际上需要氧气，导致了梯度，”Glenn Vicevic说，他是通用电气水与工艺技术公司的产品管理主管，该公司制造了该技术的一个版本，ZeeLungMWRD在其位于伊利诺斯州斯科基的奥布莱恩水再生厂进行了测试。通用电气估计，根据现有电厂的设计和运行情况，ZeeLung的能源效率是传统强制通风曝气的四倍。

沼气助推

从废水中的废物中获取能量是大型工厂的标准做法，它们使用被称为厌氧消化池或沼气消化池的容器将初级和二级步骤中的有机固体分解成甲烷气体和二氧化碳。

细菌再次起作用，但这次是在没有氧气的情况下。产生的甲烷可以被捕获并在沼气发动机中燃烧，产生电能和热量，用于电厂的运行。或者可以升级为天然气的质量，然后投入管道。

只有35%的美国工厂(PDF)利用沼气发电，部分原因是美国大多数废水处理设施相对较小。“为了达到成本效益，你必须有一个相当大的设施，每天至少处理500万加仑的废水，”加州能源委员会能源效率研究办公室主任维吉尼亚·卢(Virginia Lew)说。

发电厂如果不能产生足够的燃气来发电，就会将其烧掉。卢说，增加电池存储可以让它们储存足够的能量，使其使用物有所值。“我认为未来会更加强调尽可能多地利用沼气来抵消购买的电力，并减少他们的碳足迹。”

氨分解

MRWD减少能源消耗的另一种方法是利用一种名为anammox的细菌。氨是废水中发现的一种污染物，在废水处理中很难中和。在二次处理中，它通常在曝气过程中被细菌分解，但处理它比处理其他污染物需要更多的能量。MWRD执行主任David St. Pierre说:“在曝气过程中，氨是对空气的最大需求。”

威立雅水务解决方案与技术公司的子公司Kruger已经为一项名为“水处理”的流程注册了商标安妮塔混合氧化物燃料更好地处理氨。它的售价塑料载体，看起来像蜂窝谷物一点，与无数的表面主机厌氧氨氧化和氨氧化细菌。这两种类型的细菌，需要除去大部分的氨 - 约80％至85％。MWRD使用ANITA莫克斯把球送入曝气步骤之前分解在液体污泥氨。

“如果你能在厌氧过程分解氨，你的空气显著减少需求，”圣皮埃尔说。“它有承诺在您的工厂60％，以减少您的电器使用。因此，它是巨大的。”

MWRD的灵感来自Marselisborg污水处理厂在丹麦，圣皮埃尔，这在2015年是能够产生它使用的能源的百分之153，由于ANITA莫克斯和其他提高效率的措施以及沼气发电说。ANITA莫克斯也被在丹麦另一家工厂使用的;两人在瑞典;在纽波特纽斯;和北卡罗来纳州达勒姆。

结合其他能源生产的努力，包括在一家工厂安装太阳能电池板，MWRD预计很快就能产生它所使用的90%的能源。

“我们正试图从运行的垃圾处理厂，以资源回收设施转变，”圣皮埃尔说。