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天爾
2020年，歐盟的地平線(Horizon 2020)多了一個名叫水礦(Water Mining)的項目。顧名思義，就是要從水中挖礦，在污水生物處理工藝的副產物中挖掘可商業化的產品。
這個項目從2020年9月正式開始，吸引了12個國家、38個機構的參與，總預算高達1910萬歐。該項目計劃在4年的時間里，分別對海水、城市污水和工業廢水三種水源進行六個案例的研究，并在歐洲多國建造示范工程。
其中在城市污水方面，好氧顆粒污泥回收藻酸鹽(Kaumera)是重點考察技術。項目選擇了荷蘭烏特勒支和葡萄牙法羅的污水廠作為考察對象。小編當初原以為他們會分別在這兩地建示范項目，沒想到今年4月，Water Mining的發布了一則消息，說一個移動式的藻酸鹽提取系統已在荷蘭烏特勒支污水廠投產運行。
什么是移動式藻酸鹽提取系統？我們來看個究竟。
移動的變色龍
2017年11月，荷蘭人宣布在Zutphen建成第一座藻酸鹽加工廠，原料是處理廢水的好氧顆粒污泥。這個項目最初取名NEO Alginaat，其中alginaat是荷蘭語的藻酸鹽，NEO則指從Nereda好氧顆粒污泥工藝里提取的有機質(Nereda Extracted Organic)。到了2018年，荷蘭人將NEO-Alginaat改名為Kaumera。“Kaumera”一詞源自新西蘭毛利語，意為“變色龍”。
為什么取這名字？科學家發現從顆粒污泥里提取出來的藻酸鹽和不同原材料結合之后，也可展示截然不同的屬性，就像變色龍一樣百面玲瓏——它可做成親水或者疏水性材料，可以放大和延伸原有材料的特定屬性。例如它可以充當各種涂層：它可用作種子的“智能保護層”，幫助幼小的植物更好地吸收養分，增強對疾病的抵抗力，長得更快；作為顆粒肥料的涂層，可以讓肥料的分布更均勻；它還可以用作混凝土養護涂層，確保混凝土的固化過程良好進行，防止干裂。
位于烏特勒支污水廠的藻酸鹽提取系統由四個移動集裝箱組成(如上圖所示)。核心是一個裝有離心分離單元的集裝箱。這個箱下邊是一個裝有泵、收集池和中控裝置的40尺的集裝箱。還有一個10尺的箱放置蒸汽發生器，一個20尺的投藥箱。
集裝箱化的藻酸鹽提取系統細節 | 圖源：WATER Mining
通過這個示范裝置，他們將收集運行數據，跟蹤物料平衡情況，分析電耗、物耗，產量，用以評估規模化應用的可行性。
對比試驗
烏特勒支污水廠隸屬HDSR水委會，他們對污水資源化的方案感興趣。由于這個項目的主要專家都在荷蘭，所以就選擇從荷蘭起步，并從試點設備獲取初步經驗。項目計劃在2022年下半年，將該設備系統運至葡萄牙Faro的Faro/Olhao的污水廠。后者的運營公司Águas do Algarve和荷蘭的水委會對污水資源化有著共同的興趣。
之所以在兩個地方進行考察，是因為荷蘭為低溫地區，葡萄牙屬于溫暖地區，借此測試藻酸鹽回收工藝在不同溫度的表現。荷蘭代爾夫特理工大學的Mark van Loosdrecht教授表示：“我們的目標是通過建造這套設備，促進Kaumera國際化的產品研發。這種材料可以增加水圈產業鏈的經濟價值，并實現污水處理的零碳化。”
附帶磷回收
你知道，這些顆粒污泥富含磷，主要以鈣、鎂或鐵沉淀物的形式存在。在提取聚合物的過程中，他們發現這會導致pH值變化，相應地也改變了磷的礦物學性質，這意味著可以在堿性條件下以藍鐵礦(vivianite)的形式實現磷回收。
小編在2月份的專欄文章《回收率80%！污水廠用磁鐵回收貴價磷礦顏料》里就介紹過荷蘭從污水回收藍鐵礦的技術。荷蘭代爾夫特理工(TU Delft)和歐洲卓越可持續水處理技術中心(Wetsus)還為此開展合作項目，取名ViviMag，意指利用磷酸鐵的磁性進行磷的分離和回收。
最初該工藝只針對厭氧消化后的污泥，因為厭氧消化首先降低了污泥體積，而且能通過沼氣的形式回收能量；而在厭氧消化過程中，Fe(III)被還原成Fe(II)，導致藍寶石的生成。但最近荷蘭聯合團隊的研究有了新進展——他們在探索ViviMag用于剩余污泥的可行性。2022年2月，他們在《Journal of Environmental Chemical Engineering》發表了相關研究成果的文章，Mark van Loosdrecht教授也是作者之一。
文中指出，許多污水廠其實都并沒有厭氧消化，還是投加大量鐵鹽來除磷。對這些污水廠而言，很有必要研究回收藍鐵礦的可行性。他們的研究結果也顯示，不需要長時間的厭氧消化，就能形成藍鐵礦。這在荷蘭團隊看來，對于那些此前沒有配置厭氧消化的污水廠，是一個升級成為資源回收工廠的好機會。當然對好氧顆粒污泥的技術供應商，也是一個好機會，因為應用好氧顆粒污泥工藝不僅可以原位提高污水廠的處理能力，多出來的剩余污泥還可以轉化成為PHA或Kaumera等有機質，而如果現在還能從中回收磷，那真的就是名副其實的資源回收工廠了。
正是看中這個合二為一的商業前景，這個移動資源回收裝置，在提取藻酸鹽的同時，還將進行回收藍鐵礦的研究測試。
合作機構
參與這個項目的機構包括了荷蘭的TU Delft、RHDHV、Lenntech和Wetsus，葡萄牙的Águas do Algarve水務、西班牙Acciona。他們的職責分工如下：
•TU Delft - 組織協調，包括磷回收、堿發酵和藻酸鹽屬性評估的研究工作；
•Águas do Algarve - Faro/Õlhao污水處理廠的業主和運營單位；
•ACCIONA - 好氧顆粒污泥Nereda®在葡萄牙和西班牙的技術授權商，旨在開發伊比利亞半島的 藻酸鹽回收項目；
•Lenntech - 烏特勒支污水廠中試的設計、組裝和調試工作。
• RHDHV - 為工作小組的各種研發和工程提供支持。
•Wetsus - 研究如何將藻酸鹽回收和磷回收相結合
另外在烏特勒支項目里，還有三個協助單位，包括HDSR水委會，它主要提供了場地和設施支持，第二是烏特勒支職業學院，他們提供了四位學生為示范工程提供安裝、啟動調試工作，同時將參與荷蘭和葡萄牙兩次產生的藻酸鹽的屬性對比研究；第三個單位是GEA，他們是離心機的技術供應商，并負責設備的調試。
原標題：行走的水礦 | 游走歐洲三國的資源回收工廠
