废水是一种资产，具有营养物、能量和贵金属——科学家们正在学习如何回收它们

大多数人认为尽可能少大约是从他们的淋浴，浴缸，水槽，洗碗机和厕所，每天产生的废水。但正确的技术，它可以成为一种宝贵的资源。

平均来说，每个美国人都会使用关于每天的水60加仑（PDF）包括冲厕所，淋浴和洗衣服。如果把给草坪浇水和给游泳池注水等户外用途也算在内，这个数字很容易就会翻倍。

大多数常用的水最终会成为废水必须是处理之前，可以排入自然。这种治疗会消耗很多能量。根据美国环境保护署(U.S. Environmental Protection Agency)的数据，水和废水处理设施是造成这一结果的主要原因超过三分之一的市政能源预算(PDF)。

我的研究重点是从废水中回收资源。这个过程很困难，因为废水中含有多种污染物。但我们这个领域的研究人员正在探索许多创造性的方法，以制造出有价值的产品。

EPA

有机材料能源

死硬废水工程师了解废水的价值，他们查看作为一种资产，而不是一种浪费。这就是为什么有些人称之为“旧水”，而不是，并参考了大多数人称之为污水处理厂水的资源回收设施。

事实上，废水中可能含有三次以上所需的能源量来对待它。一种简单而成熟的回收部分这种能量的技术是厌氧消化这是一种自然过程，微生物以废水中的油脂和其他有机物质为食，然后产生沼气，就像酵母可以吃掉大麦，吐出啤酒一样。沼气中含有大约50%是甲烷，可作为可再生燃料用于锅炉、熔炉和供暖系统，或驱动涡轮机和发电。

在波士顿港鹿岛处理厂的厌氧“蛋”消化器中，微生物将污水污泥和浮渣分解成甲烷气体、二氧化碳、水和有机固体，然后再加工成肥料。弗兰克Hebbert /维基,CC BY

更高级的技术，例如热液过程，取污水污泥 - 治疗期间从污水中去除固体 - ，并将其转换成可以用来代替汽油和柴油燃料的生物基燃料。这个过程是在示范阶段。

除了污水污泥，包括我在内的许多研究人员对微藻也很感兴趣。微藻是有望用于生物燃料的原料(PDF)，有些可以在废水中生长。我和我的同事设计了水热系统将废水培养的微藻转化为生物燃料。他们仍然在实验室中进行测试，但我们希望他们扩大在不久的将来。

从废水中提取养分

废水中还含有植物生长所必需的氮和磷等营养元素。在目前的废水处理过程中，我们利用能源来处理废水转换氨氮废水中，其中来自大多是从尿变成氮气。然而，工业随后使用大量的天然气将氮气转化为氨，主要用于生产化肥Haber-Bosch过程。

显然，这将是更有效的直接提取从废水中氨而不转换它。一种方法是使用尿分流厕所，这已经是商用， 至将尿液与其他来源的废水分开。收集的尿液经消毒去除病原体后可作为肥料使用。

消毒过的尿液还含有其他营养物质，如磷和钾。的丰富的地球研究所由联邦机构和基金会支持的佛蒙特非营利组织，正在研究将人类尿液转化为肥料的方法。该研究所正在对真正的作物采集的尿液进行测试，并发现了这一点它的工作原理有效地。

使用巴氏消毒尿液作为肥料可以减少废物和资源的提取。

或者，我们可以收回这些营养素鸟粪石或磷酸镁铵，含有镁，氮和磷一种矿物。鸟粪石可以在废水处理过程自然地形成，但趋向于在容器和管道来沉积，并且如果无人看管会损坏设备。通过控制鸟粪石的形成，它可以在单独的反应器中回收。

研究人员在实验室对农作物进行了回收鸟粪石的测试，并取得了产量与商业肥料相当。这项技术仍在不断成熟，但各公司都在不断发展商业版本的废水处理工厂。

更多的可能性

想更有价值的东西？废水名副其实的金矿。它包含金属价值高达数百万，每年美元。这些金属通常是有毒的水生生物，所以他们需要被删除。但是，传统的去除技术需要大量的能量并产生有毒的污泥。

研究人员正在开发新的方法来去除和再利用这些金属，包括膜系统选择性地可以从水中去除贵金属和生物系统用微生物来回收它们。这些技术还处于非常早期的阶段，目前还不清楚它们是否具有经济意义，但它们有使废水变得更有价值的潜力。

此外，废水一般比天然水更温暖，特别是在冬季，所以它可以作为热源。这种技术完善的而且不局限于商业规模。你可以安装排水热回收系统在家里，以降低您的能源法案。

对我来说，这只是一个开始。通过适当的技术，“废水”可以为我们提供更多——我非常期待有一天没有“废水”，只有“用过的水”。