美国天普大学、新泽西理工学院ESE：生物电驱动正向渗透，实现污水资源回收过程内部供能

背景：传统的污水处理侧重于污染物去除与排放，忽视了污水中蕴含的水、营养物（氮、磷）和化学能等可回收资源。现有的水回收、营养物提取与脱盐过程通常相互独立，系统复杂且能耗高。研究目的：本文旨在探索如何利用污水中自带的有机物化学能，驱动一个集成的膜分离与生物电化学系统，在同一体系内实现水、营养物（鸟粪石）和盐度的协同回收，从而将污水处理从“污染物去除”转向“资源再生”。结论：本研究构建了电辅助正向渗透-微生物脱盐电池（eFO–MDC）耦合系统。在该系统中，MDC通过微生物氧化污水有机物产生电能，该电能被收集并反馈至eFO单元，驱动镁离子迁移，促进鸟粪石结晶，并强化水迁移与脱盐过程。在模拟畜禽养殖废水的连续流试验中，施加1.8V电压后，与对照相比，鸟粪石回收量提高了184%，水通量提高了57%，脱盐效果提高了45%。该研究证实了污水中的有机物可作为营养物和水回收的内部供能来源，并建立了一个集水回收、营养物结晶、有机物去除和盐度调控于一体的具有内部物质-能量反馈的连续处理系统。技术经济分析表明，通过工程放大，该系统的净处理成本有望从目前的10.2美元/m³降至3.3美元/m³。