废水处理对清除病原体至关重要,但它的能耗高得令人难以置信。如何更可持续地处理废水是华威大学WMG的研究人员面临的一个挑战,他们使用回收的碳纤维垫从废水中生产氢气。
处理废水是一个至关重要的过程,因为它可以去除病原体并保护环境,然而这需要付出自身的环境成本,因为它是高度能源密集型的,使用了英国大约3%的能源使用量——相当于130亿千瓦时。
自来水和废水处理公司Severn Trent给华威大学WMG的研究人员提出了一个挑战,即寻找一种更节能的方法来处理废水,该团队成功地建立在对微生物电解电池的研究上。
微生物电解电池使用电磁微生物分解废水中的有机污染物,产生清洁的水和氢气。生产氢气的能力本身是有价值的,因为它可以出售给化学和塑料工业,或用于氢燃料电池的能源存储或电动汽车。
虽然这一切听起来很有希望,但它还没有在工业规模上被开发出来,因为用于分解有机污染物的阳极材料是由石墨或碳制成的,每平方米成本几百英镑,并且产生氢气的速度很低。
因此,斯图尔特·科尔斯博士和他的团队通过研究替代阳极材料和加工方法来改进这项技术,并成功地确定了可回收的碳纤维垫作为替代阳极,成本仅为每平方米2英镑,比现有的阳极材料便宜得多。
研究人员在合成废水和真实废水上对碳纤维垫进行测试后发现,在回收的碳纤维阳极上生长的细菌具有更好的耐温性,比以前使用的材料产生更多的氢气。
然后他们决定试点技术Severn特伦特的Minworth废物处理网站,他们成功处理100公升的废水每天和设法去除有机污染物的51%和100%的从水中悬浮物在生产18倍氢气纯度(100%)比石墨材料。
华威大学WMG的Stuart Coles博士评论道:
“我们对这项技术感到非常兴奋。通过从汽车和航空航天部门回收垃圾,我们为一个长期存在的问题开发了一个循环解决方案。我们现在能够以氢的形式从废水中提取价值,而不仅仅是处理废水,而且成本比以往任何时候都低。这项工作的下一阶段是优化微生物电解电池的设计,进一步降低水中的污染物水平。这反过来有助于产生更多的氢。”
Severn Trent首席工程师Bob Stear补充道:
“这项研究表明,MEC技术的性能提升和成本节约意味着它离现有废水处理资产的成本竞争又近了一步。WMG还证明,这项技术有潜力创造一个更循环的废水处理过程,这对实现我们的长期可持续发展目标和净零计划至关重要。目前,我们正在雷丁奇的试验台工厂扩大这项技术的规模。”
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