INFEWS N/P/H2O: Development of Sustainable Nutrient Extraction and Recovery Devices (NERDs) for Municipal and Agricultural Wastewater

INFEWS N/P/H2O:开发城市和农业废水的可持续养分提取和回收装置 (NERD)

基本信息

  • 批准号:
    1706819
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 31.13万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-07-01 至 2022-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PI Name: Lee BlaneyProposal Number: 1706819 Nutrient pollution is intricately tied to national and global issues, including water, energy, food, political, and economic security. In this project the PI will develop, optimize, and test innovative nutrient extraction and recovery devices (NERDs) to effectively recover fertilizer products rich in nitrogen and phosphorus from urban and agricultural waste streams. The recovered fertilizers will be assessed for heavy metals and contaminants of emerging concern (e.g., antibiotics, hormones, etc.) to prevent other human and ecological health concerns, such as endocrine disruption and antibiotic resistance. The overall goal of this research is to develop, test, and optimize a Donnan membrane principle-based process for recovery of phosphorus, nitrogen, and potassium from municipal wastewater, waste activated sludge, and agricultural waste. NERD reactors selectively concentrate and recover nutrients by exploiting electrochemical potential gradients across ion exchange membranes. The PI will systematically investigate several aspects of NERDs: (1) the capacity and rate of phosphorus, magnesium, ammonium, and potassium recovery from well-defined solutions, (2) the selective recovery of struvite and potassium struvite from synthetic wastewaters in batch and continuous flow modes to generate fertilizers with customizable nitrogen-to-phosphorus-to-potassium ratios, and (3) the application of NERD process chemistry to recover nutrients from real wastewater effluent, waste activated sludge, and animal manures and assessment of the co-recovery of traditional and emerging contaminants. The transformative nature of this project stems from the team?s completely innovative approach to nutrient recovery. The low energy, chemical, and water requirements of their process suggest that NERDs will be an attractive option for municipal wastewater treatment plants and agricultural operations in the developed and developing world; furthermore, the team believes that this novel technique can also be employed for phosphorus remediation. The significance of this work stems from the need for a new approach to capture and recycle nitrogen and phosphorus to prevent pollution of drinking water resources, protect environmental systems and aquatic habitat, and preclude loss of revenue streams from fishing, shrimping, and tourism industries.
PI姓名:Lee Blaney提案编号:1706819营养物污染与国家和全球问题密切相关,包括水、能源、粮食、政治和经济安全。在该项目中,PI将开发、优化和测试创新的营养素提取和回收设备(NERD),以有效地从城市和农业废物流中回收富含氮和磷的肥料产品。将对回收的肥料进行重金属和新出现的污染物评估(例如,抗生素、激素等)防止其他人类和生态健康问题,如内分泌干扰和抗生素耐药性。本研究的总体目标是开发、测试和优化一种基于Donnan膜原理的工艺,用于从城市污水、废弃活性污泥和农业废弃物中回收磷、氮和钾。NERD反应器通过利用跨离子交换膜的电化学电势梯度来选择性地浓缩和回收营养物。PI将系统地调查NERD的几个方面:(1)从明确定义的溶液中回收磷、镁、铵和钾的能力和速率,(2)以分批和连续流动模式从合成废水中选择性回收鸟粪石和鸟粪石钾,以产生具有可定制的氮、磷、钾比率的肥料,应用NERD工艺化学从真实的废水、废活性污泥和动物粪便中回收营养物,并评估传统和新兴污染物的共同回收。这个项目的变革性质源于团队?这是一种完全创新的营养回收方法。他们的工艺对能源、化学品和水的要求很低,这表明NERD将成为发达国家和发展中国家城市污水处理厂和农业运营的一个有吸引力的选择;此外,该团队认为这种新技术也可以用于磷的修复。这项工作的重要性源于需要一种新的方法来捕获和回收氮和磷,以防止饮用水资源污染,保护环境系统和水生栖息地,并防止渔业,捕虾和旅游业的收入来源的损失。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Phosphorus recovery by Donnan dialysis: Membrane selectivity, diffusion coefficients, and speciation effects
唐南透析磷回收:膜选择性、扩散系数和形态效应
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2021.129626
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Shashvatt, Utsav;Amurrio, Fabian;Portner, Charles;Blaney, Lee
  • 通讯作者:
    Blaney, Lee
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  • 作者:
    Lee Blaney
  • 通讯作者:
    Lee Blaney
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  • 通讯作者:
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    2015
  • 资助金额:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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  • 批准号:
    22K19870
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 31.13万
  • 项目类别:
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  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 31.13万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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