不断增长的城市正在产生更多的废水，并对清洁水供应造成压力，要求提供从“废物”中提取价值并确保资源可持续性的解决方案 - 以及保护环境的额外好处或必要性。

从开普敦到圣保罗，世界上许多城市都在努力满足不断增长的人口的用水需求。1960年，世界上34％的人口居住在城市。这个数字今天是54％; 到2050年，城市预计将保持接近四分之三1所有的人。

快速迁移到城市地区以及这些地区内的人口增长使水资源和能源等资源紧张。城市从上游流域和水坝等来源获得的水量有限，必须与农业和工业部门共享。人们越来越需要使城市供水能够适应干旱和其他破坏性力量。

与此同时，城市正在努力管理这些不断增长的人口所产生的废物。例如，在中国，城市共产生超过4000万吨的污水污泥 - 足以每年填满六座吉萨金字塔2。但是处理废水是昂贵的，并且需要时间来建立对投资的支持。

当地的机构无法负担妥善管理废水的费用时，往往直接倾倒在陆地或附近的水体上。世界上百分之八十的废水在没有进一步处理或再利用的情况下排放回自然界3，危及公共卫生和卫生。污泥 - 污水处理的固体副产品 - 通常在陆地上或土地填埋。即使在处理废水的地方，污泥也经常被忽视和浪费。除了营养物质污染和病原体的潜在传播之外，未经处理的废水和污泥处理会释放甲烷，这是一种强大的温室气体，可以促进气候变化。

挖掘能源废水
有一种方法可以同时解决水资源和废物管理问题。污泥 - 能源系统分离，捕获和利用来自污水污泥的甲烷气体来获取能量，而不是将其释放到大气中。处理和利用废水作为宝贵的资源 - 而不是将其作为废物丢弃 - 可以创造一个新的水流，从中可以利用水，养分和可再生能源。

技术
废水含有99％的纯净水和1％的废物 - 主要是有机物质和磷和氮等营养物质4。在废水处理过程中，固体污泥（有机物和营养物）与合并的液体废水分离。许多污泥 - 能量系统然后在称为热水解的过程中在高温和高压下处理该废物，以最大化可产生的甲烷量。热水解越来越受欢迎，因为美国，欧洲，中国，巴西，阿根廷，新加坡和世界上许多其他国家的处理厂正在认识到这一步骤对提高能源产量的好处。

接下来，经处理的废物进入厌氧消化池，完成分解废物，将其分解成甲醇生物气，以及固体，营养丰富的“消化”副产物。然后将沼气用于现场能量，或者可以将沼气净化和压缩并用作天然气以燃料车辆。固体消化物可用作种植树木或土地恢复的土壤。

废水 - 能源系统

影响
污泥 - 能源系统通常可以成为城市经济，环保和能源有利的解决方案。废水处理费用昂贵：为完成的污水处理厂供电的电费可占水和污水处理厂总运营成本的30％5。在一些发展中国家，如印度和孟加拉国，这些成本可能更高6。利用污泥换能源，公用事业公司可以利用他们收到的废物为污水处理过程提供动力 - 使其能够自给自足，减少或消除额外的电力成本。这减轻了污水处理厂的主要成本 - 电力 - 可能使其在无法负担治疗费用的地区获得经济上可持续的选择。能量也可以提供给外部用户，例如家庭或车辆。

此外，使用甲烷作为能源 - 而不是浪费这种潜在的资源 - 可以减少工厂的排放量。中国的襄阳市将污水和厨余垃圾一起处理能源，与这些垃圾填埋相比，减少了95％的二氧化碳当量排放量。襄阳工厂还能够销售固体消化产物以及污泥能源工艺产生的过剩天然气，每年为该工厂产生150多万美元7。

兴趣日益增长
在襄阳成功使用污泥获取能源之后，中国另外100个城市将开始使用垃圾焚烧发电系统进行厨余垃圾处理。这种大规模的结果不仅需要地方一级的行动，还需要国家政府的支持。

“中国政府要求每个城市在未来几年内解决污泥污染问题，”中国住房和城乡建设部城市水资源管理办公室前局长张悦说。“这是一项政治要求，已被纳入地方官员的评估指数。” 8

世界各地的市政当局也认识到利用废水作为能源的价值，而不是浪费它。随着研究继续揭示这些系统在城市中的益处，污泥转化能源技术正在成为一项激动人心的创新，可以帮助解决水，废物和能源危机。