随着人类活动和工业生产的增加，污水处理厂面临日益严峻的氮排放处理挑战。传统的厌氧-缺氧-好氧（AAO）工艺虽然常见，但存在高能耗和高污染物排放的问题。相比之下，采用氢作为电子供体的氢营养反硝化技术，为污水处理提供了更清洁、更高效的替代方案。但是目前关于氢自养反硝化工艺的产业化应用较少，与之相关的生命周期评价研究匮乏。
近日，工业生物燃气研究中心发表了题为“Life Cycle Assessment of Hydrogenotrophic Denitrification in Membrane Aerated Biofilm Reactors for Sustainable Wastewater Treatment”的研究论文，从生命周期评价(Life Cycle Assessment, LCA)的角度分析了基于膜曝气生物反应器的氢自养反硝化在实际水处理过程中的理论减排效益。
传统的AAO废水处理工艺依赖于异养反硝化，因此能耗和污染物排放较高。相比之下，膜曝气生物膜反应器 (MABR) 结合氢营养反硝化 (H2-MABR) 提供了一种更有前景的替代方案。本研究基于Recipe midpoint中点方法系统进行LCA分析，对18种环境影响指标进行了系统考量，并结合基于区域环境保护税的ChinataxRCP货币化模型进行了整体风险评估。结果表明，即使反应器寿命有限，在实际废水处理厂中应用氢自养反硝化也可以将环境影响和治理成本减少30%以上。使用厌氧段中的二氧化碳作为替代碳源可显着减少碳排放。而高效的脱氮可最大限度地减少再循环负担。H2驱动的反硝化过程还避免了与有机电子供体相关的排放和二次污染风险。此外，将 H2-MABR 与分布式发电和电转气技术相结合，通过确保稳定的氢气供应，可以进一步增强可持续性。
相关研究成果发表于环境领域顶级期刊，Water Research（Nature Index）上。论文的第一作者李睿博士和路明艺博士，通讯作者为付善飞研究员。该工作获得了吉林省与中国科学院科技合作高新技术产业化专项，山东省自然科学基金，泰山学者和中国博士后基金会资助计划等项目的支持。
论文DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122529
