生物电化学系统从废水中回收氨的研究进展

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2020-0998

摘要/Abstract

摘要：

氨（NH₃）是引起水生生物毒害的主要因素，又是工业生产肥料的重要原料，因此，从废水中回收氨成为了研究重点。相较于传统氨回收工艺，生物电化学系统（BES）在处理废水的同时可回收有用资源，降低了处理成本与能耗，从而受到广泛关注。首先，介绍了BES回收氨的机理，并对其回收性能进行了评价；其次，阐述了BES回收氨过程中影响回收效率的主要因素；最后，讨论了今后可能面临的挑战，以便扩大规模并应用于实践。

关键词: 生物电化学系统, 废水处理, 氨回收

Abstract:

Ammonia is the main factor causing the toxicity of aquatic organisms and an important raw material for industrial fertilizer production. Therefore，the recovery of ammonia from wastewater has become a research focus. Compared with the traditional recycling process，the bioelectrochemical system（BES） can recover useful resources while processing wastewater，reducing the processing cost and energy consumption，and thus has attracted widespread attention. Firstly，the mechanism of ammonia recovery by BES was introduced，and its recovery performance was evaluated. Secondly，the main factors affecting the recovery efficiency in the process of BES ammonia recovery were explained. Finally，the challenges that might be faced in the future are discussed in order to scale up and apply the technology to practice.

Key words: bioelectrochemical system, wastewater treatment, ammonia recovery

中图分类号:

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https://www.iwt.cn/CN/Y2022/V42/I1/15

图/表 3

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废水来源	类型	回收方法	回收效率/%	电流密度/（A·m^-2）	回收速率/（g·m^-2·d^-1）	输入能量/（kW·h·kg^-1）	参考文献
尿液尿液	MEC MEC	浓缩汽提	33.4 —	14.6 2.7	162 11.8	2.3 2.67	〔33〕
尿液尿液	MEC MEC	浓缩汽提	33.4 —	14.6 2.7	162 11.8	2.3 2.67	〔26〕
尿液	MEC	TMCS	46.0	1.6	19	2.6	〔27〕
尿液	MEC	TMCS	26.5	1.6	27	1.1	〔28〕
猪粪水	MFC	汽提	—	0.07	3.7	—	〔25〕
污泥水	MEC	汽提	79.0	28.2	—	20.5	〔34〕
合成废水	MEC	汽提	51.0±0.5	27.0	226	6.0±1.8	〔22〕
合成尿液	MEC	浓缩	49.5±1.8	29.3	519.5	2.4	〔35〕
垃圾渗滤液	MEC	汽提/FO	63.7±6.6	0.8	—	5.5	〔30〕
合成消化液	MFC	汽提	88.0	7.6	80	—	〔23〕
合成消化液	MFC	汽提	51.7	4.3	86	0.03	〔24〕
合成养殖废水	MEC-O₂	汽提/FO	81.0	1.8	7.6	5.1	〔29〕
合成养殖废水	MFC-O₂	FO	52.5±4.7	2.6	25.9	—	〔32〕
合成养殖废水	MEC	汽提/FO/MAP	99.7±13	0.76	—	1.1±0.05	〔31〕

废水来源	类型	回收方法	回收效率/%	电流密度/（A·m^-2）	回收速率/（g·m^-2·d^-1）	输入能量/（kW·h·kg^-1）	参考文献
尿液尿液	MEC MEC	浓缩汽提	33.4 —	14.6 2.7	162 11.8	2.3 2.67	〔33〕
尿液尿液	MEC MEC	浓缩汽提	33.4 —	14.6 2.7	162 11.8	2.3 2.67	〔26〕
尿液	MEC	TMCS	46.0	1.6	19	2.6	〔27〕
尿液	MEC	TMCS	26.5	1.6	27	1.1	〔28〕
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污泥水	MEC	汽提	79.0	28.2	—	20.5	〔34〕
合成废水	MEC	汽提	51.0±0.5	27.0	226	6.0±1.8	〔22〕
合成尿液	MEC	浓缩	49.5±1.8	29.3	519.5	2.4	〔35〕
垃圾渗滤液	MEC	汽提/FO	63.7±6.6	0.8	—	5.5	〔30〕
合成消化液	MFC	汽提	88.0	7.6	80	—	〔23〕
合成消化液	MFC	汽提	51.7	4.3	86	0.03	〔24〕
合成养殖废水	MEC-O₂	汽提/FO	81.0	1.8	7.6	5.1	〔29〕
合成养殖废水	MFC-O₂	FO	52.5±4.7	2.6	25.9	—	〔32〕
合成养殖废水	MEC	汽提/FO/MAP	99.7±13	0.76	—	1.1±0.05	〔31〕

反应器类型	废水类型	COD/（mg·L^-1）	NH₄ ⁺质量浓度/（mg·L^-1）	催化剂	净生产能量/（kW·h·kg^-1）	参考文献
MEC	合成养殖废水	1 170	393	Pt	-4.5	〔43〕
MEC	污泥水	1 280	1 000	—	-0.8	〔36〕
MEC	合成养殖废水	2 000	1 000	Pt	-1.6	〔31〕
MEC	合成废水（葡萄糖）	3 201	790	Pt	-5.1	〔29〕
MEC	垃圾渗滤液	4 540	1 000	Pt	-8.5	〔30〕

反应器类型	废水类型	COD/（mg·L^-1）	NH₄ ⁺质量浓度/（mg·L^-1）	催化剂	净生产能量/（kW·h·kg^-1）	参考文献
MEC	合成养殖废水	1 170	393	Pt	-4.5	〔43〕
MEC	污泥水	1 280	1 000	—	-0.8	〔36〕
MEC	合成养殖废水	2 000	1 000	Pt	-1.6	〔31〕
MEC	合成废水（葡萄糖）	3 201	790	Pt	-5.1	〔29〕
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