Carbon emission of photosynthetic bacteria wastewater bioconversion technology based on material balance algorithm

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2022-0098

Abstract

Abstract:

Accelerating carbon neutralization has become a global consensus. The carbon emission and carbon reduction technologies in the field of sewage treatment have also been gradually concerned. Photosynthetic bacteria bioconversion technology of wastewater is a new wastewater recycling technology. It is a new method that can realize wastewater treatment and resource recovery simultaneously. At present，the carbon emission of this technology has not been studied. Based on the biological treatment process of photosynthetic bacteria，this study calculated its net carbon emission and evaluated its low-carbon degree based on the sewage treatment data and the material balance. The results showed that the carbon emission/COD removal of photosynthetic bacteria bioconversion technology of wastewater was less than 1.1，which was far lower than other wastewater treatment technologies. At the same time，the technology could also produce a variety of high-value products such as coenzyme Q10，which would offset part of the carbon emissions. Therefore，photosynthetic bacteria bioconversion technology of wastewater is a wastewater recycling technology suitable for the goal of carbon neutralization.

Key words: sewage treatment, resource recovery, photosynthetic bacteria, carbon emission

摘要：

加速实现碳中和已成为全球共识，污水处理领域的碳排放情况和低碳技术的发展也逐渐被关注。光合细菌污水资源化技术是一种新兴的污水处理技术，可同时实现污水处理和资源回收，目前该技术的碳排放情况还没有被研究。基于光合细菌的处理过程和物料平衡原理，根据污水处理数据计算出CO₂的净产生量，并对该技术进行低碳程度评价。结果表明，光合细菌污水资源化技术单位COD去除量对应的CO₂净产生量（碳排放量/COD去除量）的值均在1.1以下，该值远低于其他污水处理技术。同时，该技术还会产生多种高价值物质如辅酶Q10等，可抵消一部分碳排放。因此，光合细菌污水资源化技术是一种适应碳中和目标的低碳污水处理技术。

关键词: 污水处理, 资源化, 光合细菌, 碳排放

CLC Number:

X703.1

Fan MENG, Guangming ZHANG. Carbon emission of photosynthetic bacteria wastewater bioconversion technology based on material balance algorithm[J]. Industrial Water Treatment, 2022, 42(6): 74-78.

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Figures/Tables 7

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光氧条件	COD去除量/（mg·L^-1）	PSB生物量增加量/（mg·L^-1）	CO₂净产生量/（mg·L^-1）
自然光，DO<0.5 mg/L	4 869.0	1 569.7	4 431.0
自然光，DO=0.5~2 mg/L	7 978.5	2 482.1	7 703.9
自然光，DO>2 mg/L	8 279.1	2 262.4	8 556.9
光照厌氧	1 432.5	501.0	1 510.3

光氧条件	COD去除量/（mg·L^-1）	PSB生物量增加量/（mg·L^-1）	CO₂净产生量/（mg·L^-1）
自然光，DO<0.5 mg/L	4 869.0	1 569.7	4 431.0
自然光，DO=0.5~2 mg/L	7 978.5	2 482.1	7 703.9
自然光，DO>2 mg/L	8 279.1	2 262.4	8 556.9
光照厌氧	1 432.5	501.0	1 510.3

废水类型	COD去除量/（mg·L^-1）	PSB生物量增加量/（mg·L^-1）	CO₂净产生量/（mg·L^-1）	参考文献
大豆废水1	3 207.6	1 323.5	1 577.2	〔11〕
大豆废水2	9 285.0	4 520.0	2 777.4	〔10〕
酿酒废水	9 205.1	1 472.8	6 051.9	〔12〕
海产品废水	485.0	271.6	373.1	〔13〕
制药废水	2 000.0	860.0	844.6	〔14〕

废水类型	COD去除量/（mg·L^-1）	PSB生物量增加量/（mg·L^-1）	CO₂净产生量/（mg·L^-1）	参考文献
大豆废水1	3 207.6	1 323.5	1 577.2	〔11〕
大豆废水2	9 285.0	4 520.0	2 777.4	〔10〕
酿酒废水	9 205.1	1 472.8	6 051.9	〔12〕
海产品废水	485.0	271.6	373.1	〔13〕
制药废水	2 000.0	860.0	844.6	〔14〕

资源回收种类	光合细菌菌体量	市场价	抵消碳排放量	参考文献
菌液	—	20~50 元/L	0.47~1.17 t/L	〔19〕
辅酶Q10	38.60 mg/g	30 000 元/g	700.12 t/g	〔19〕
类胡萝卜素	2.53 mg/g	5 元/g	0.12 t/g	〔19〕
5-ALA	1.30 g/L	18 元/g	0.42 t/g	〔5〕

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