信息来源:IEEE电气电子工程师学会
我国海水淡化利用工作取得积极进展
海水淡化利用对缓解我国沿海地区水资源瓶颈制约、保障供水安全和经济社会可持续发展具有重要意义。国家发展改革委、自然资源部会同有关部门深入贯彻习近平生态文明思想,加强统筹协调,完善政策措施,抓好落地落实,推动海水淡化规模化利用取得新进展。
淡水缺了“非常规水源”来补
5月26日,联合国大学水、环境与健康研究所(UNU-INWEH)、联合国大学材料通量和资源综合管理研究所以及联合国粮食及农业组织联合出版新书——《非常规水源》。
REWAISE 欧盟循环经济理念下的创新水处理技术研究
维戈自贸区商务中心是 Run4Life 项目的示范点之一,大楼所有的洗手间都配备了灰黑水分离装置。这个项目由西班牙知名水务公司Aqualia引领,也有圣地亚哥德孔波斯特拉大学(University of Santiago de Compostela)的技术支持。
中国科技大学环境科学与工程系在非均相化学氧化水处理技术方面取得新进展。俞汉青教授课题组与美国耶鲁大学Menachem Elimelech教授等合作,揭示了非均相催化过硫酸盐氧化体系中普遍存在一种占主导的直接氧化转移过程(DOTP),并将该过程发展成为一种新的水处理技术。
DOTP示意图
行 业 动 向
我国海水淡化利用工作取得积极进展
海水淡化利用对缓解我国沿海地区水资源瓶颈制约、保障供水安全和经济社会可持续发展具有重要意义。国家发展改革委、自然资源部会同有关部门深入贯彻习近平生态文明思想,加强统筹协调,完善政策措施,抓好落地落实,推动海水淡化规模化利用取得新进展。
一是做好协调指导。印发《海水淡化利用发展行动计划(2021—2025年)》,明确“十四五”海水淡化工程建设规模、重点任务和保障措施。发挥海水淡化产业发展部际协调机制作用,研究重大问题,协调推进产业健康发展。指导制定地方法规,推广厂网一体化建设运营,引导地方创新政策措施。
二是推动重点工程建设。高质量开展海水淡化工程建设,山东鲁北5万吨/日、山东威海3万吨/日等海水淡化工程建成投产,天津滨海新区、山东青岛地区开工一批大型海水淡化工程。截至目前,我国海水淡化工程规模约179万吨/日。
三是完善标准规范。修订国家标准《生活饮用水卫生标准》,对照欧盟标准优化硼元素限值。海水淡化利用标准体系不断健全,制定出台《大生活用海水水质》《高分子膜材料气体渗透性能测试方法》等国家标准和行业标准,截至目前现行有效相关国家、行业标准已达180余项。
四是强化政策保障。安排中央预算内资金支持海水淡化重点工程和核心装备材料产业化示范项目建设,指导发行地方政府专项债券支持海水淡化项目,引导金融机构授信贷款支持海水淡化工程。督促落实海水淡化企业优惠电价和企业所得税优惠政策。
下一步,国家发展改革委、自然资源部将会同有关部门,着力增能力、降成本、补链条、强标准、健机制,推动海水淡化规模化利用和产业高质量发展。
信息来源:国家发改委环资司
天津市强化节水型社会建设顶层设计
国家发改委6月9日讯:为深入贯彻习近平总书记“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的新时期治水思路,厉行节水优先方针,推进节水型社会建设,全面提升水资源集约节约利用水平,天津市印发实施《天津市深化节水型社会建设提升水资源集约节约利用水平实施方案》。
《方案》明确,到2025年,初步建成与高质量发展相适应的节水制度体系、技术支撑体系和市场机制,形成水资源利用与发展规模、产业结构和空间布局等协调发展的现代化新格局。全市用水总量控制在35亿立方米以内,万元国内生产总值用水量较2020年下降10%,万元工业增加值用水量较2020年下降10%,农田灌溉水有效利用系数提高到0.725,再生水利用率提高到50%,淡化海水利用量达到1亿立方米左右;城市公共供水管网漏损率控制在8.5%以内。
《方案》要求推行源头管控、过程监管和考核评价等措施,强化水资源刚性约束,加强节水设施建设,创建节水载体,夯实节水基础,做好节水宣传,着力提升农业节水增效、工业节水减排、城镇节水降损、非常规水源利用等重点领域的水资源集约节约利用水平。
信息来源:国家发改委环资司
青岛市明确排水“两个清零、
一个提标”攻坚目标任务
近日,青岛市水务管理局会同市发展改革委、市财政局、市生态环境局、市住房和城乡建设局、市城市管理局、市园林和林业局、市行政审批服务局等8部门联合印发《青岛市城市排水“两个清零、一个提标”三年攻坚行动方案》,进一步明确了青岛市城市排水“两个清零、一个提标”攻坚目标任务。
据了解,城市排水“两个清零、一个提标”(雨污合流管网清零、城市黑臭水体清零、城市污水处理厂提标改造)是贯彻黄河流域生态保护和高质量发展重大战略的具体体现,也是青岛市城市更新和城市建设三年攻坚行动水务重点工作任务之一。为加快这一工作进度,青岛市水务管理局结合“作风能力提升年”活动,积极听取群众意见建议,坚持真干实干,勇于攻坚克难,积极研究解决城市排水难题,在前期调研论证基础上,联合有关部门印发实施《行动方案》,这是城市排水领域的重要行动举措,将有力助推青岛市城市更新和城市建设攻坚行动,对于改善居民生活环境、提升城市品质具有重大意义。
《行动方案》明确,青岛市城市排水“两个清零、一个提标”工作总体计划比全省提前一年完成,即到2024年,实现市和区市建成区雨污合流管网全部清零,市和区(市)建成区黑臭水体全部清零,60%城市污水处理厂完成提标改造。城市再生水利用率达到55%。
该《行动方案》还要求各区(市)按照“因地制宜、分类施策,系统推进、重点突破,绿色低碳、循环利用,政府主导、市场运作”的原则,确定了3项重点工作任务。一是在雨污合流制管网清零方面,2022年完成青岛市雨污合流管网清零改造。二是城市建成区黑臭水体清零方面,开展排查整治,对水质达到黑臭标准的逐个建立台账,按照“一河一策”原则进行整治,实行销号管理,完善长效管理机制,贯彻落实河长制,对城市黑臭水体定期进行水质监测。三是城市污水处理厂提标及资源化利用方面,到2024年底,环胶州湾、环渤海湾和沿河的城市污水处理厂完成提标改造任务,届时,出水达到准Ⅳ类标准的污水处理厂比例将超过60%。提标改造后的污水处理厂,出水水质将达到准地表水Ⅳ类标准,作为再生水广泛用于道路清洒、园林绿化、生态补水、自然景观等方面,从而实现了水资源再利用,节约了水资源,保护了生态环境。
信息来源:信网
北京市:到2025年全市污水处理率达到98%
近日,北京市发展改革委、北京市水务局联合印发《北京市“十四五”时期污水处理及资源化利用发展规划》(以下简称《规划》),明确了“十四五”时期主要目标和2035年的远景目标:
到2025年,北京市污水处理能力达到800万立方米/日,全市污水处理率达到98%;农村生活污水得到全面有效治理,全市农村生活污水处理率达到75%;再生水利用率稳步提升,配置体系进一步完善;污泥无害化处置、资源化利用水平进一步提升,全市污泥本地资源化利用率达到20%以上;污水资源化利用政策体系和市场机制基本建立。
到2035年,北京市污水处理能力达到900万立方米/日,全市城乡污水基本实现全处理,全市再生水利用率达到70%以上,全面实现污泥无害化处置,污泥资源化利用水平显著提升。
《规划》共安排6项主要任务:
在完善污水收集处理体系方面,一要补齐城镇污水收集设施短板,二要提升农村污水收集能力,“十四五”期间,完成900个以上村庄生活污水收集处理工程建设。三要强化污水污泥处理处置水平。
在提升污水资源化利用水平方面,一要完善再生水调配体系,二要破解污泥资源化利用难点,三要推动再生水多元利用。
在推动再生水多元利用方面的主要任务为重点推进生产生活用水再生水替代,逐步实现重点领域再生水应供尽供、可替尽替。
在市政领域,推动道路清扫、车辆冲洗、建筑施工、建筑小区冲厕等市政杂用再生水替代。在园林绿化领域,推广园林绿化再生水利用和节水灌溉,开展滴灌等节水技术试点应用。
在工业领域,推进园区内企业间用水系统集成优化,推动将再生水作为工业生产用水的首要来源。在服务业领域,鼓励数据中心、洗车、高尔夫球场等行业优先利用再生水。
在农业农村领域,推广农业污水以用促治,开展畜禽粪污、渔业养殖尾水处理及资源化利用。
目前,《规划》已将主要任务细化形成48项具体任务并明确责任分工。下一步,相关部门将统筹做好项目谋划和储备,强化监督管理,进一步提升首都污水处理及资源化利用水平,保障规划目标如期实现。
信息来源:央视新闻客户端
新型膜技术可代替工业化学分离
工业化学分离是一种看不见的污染者,在许多行业中都是必需的,包括制药,炼油以及半导体和植物油生产。许多全球行业都依赖于化学分离和纯化背后的科学。这些过程在很大程度上是看不见的,但工业化学分离已成为世界上最大的无声污染者之一。
另外分离化学品用于商业和工业用途的过程占世界能源使用的15%,产生了大量的碳排放 ,可能高达世界温室气体排放的10%。
为了寻求一种减少工业化学分离过程对环境危害的方法,新加坡化学技术初创公司 Seppure 建造了一种膜,能够在不使用热量的情况下在分子水平上分离最苛刻的化学物质。
Seppure 的膜采用纳米技术制成,在纳米级非常坚固且多孔,因此可以在很宽的温度范围内多次重复使用,并且对与之接触的化学物质的降解保持抵抗力。
重要的是,Seppure 的这些膜可用于从蒸馏到蒸发的整个分离过程,在任何阶段都无需加热。通过消除对高温的需求,新膜既节约了水,又减少了二氧化碳排放。
Seppure 的膜具有耐溶剂性,使其既稳定又可扩展。Seppure 独特的技术是由新加坡国家研究基金会资助的慷慨赠款的结果,新加坡国家研究基金会由新加坡国立大学的Farahani博士(首席执行官)开发。SEPPURE 拥有知识产权和技术诀窍的终身独家许可。
Seppure 的膜是工业化学分离的可持续替代品,每年可以节省数十亿加仑的水,数百万吨挥发性有机化合物排放物和数十亿吨二氧化碳排放量。
Seppure 在不使用热量的情况下分离和净化液体不仅改变了炼油、半导体、制药和食品等行业的游戏规则,而且可以节省环境。Seppure 的技术旨在提供最高质量的化学分离,而无需炼油、半导体、制药和食品等行业,每年平均花费3.6万亿美元的能源。
化学分离是我们所依赖的行业不可或缺的一部分,从我们吃的食物到我们驾驶的汽车。每天,全世界有9500万桶原油被加工,地球上每个人的消费量约为2升。通过积极减少全球污染最严重的行业之一的整体生态足迹,Seppure 将食品,制药和石化行业的能源消耗和污染减少90%。
节约资源和节约能源是每个行业可持续发展的关键目标。我们发现了实现这些目标的令人兴奋的举措组合,包括从无摩擦电机的磁悬浮,到回收水和盐水的锂提取新方法。
Seppure 在其网站上列出了新材料的几种用途,包括溶剂交换,单体和溶质去除,溶剂回收和产品升级。Seppure 通过在产品生命周期的早期减少能源使用,品牌就有了一个平台来发展其可持续发展计划,有助于建立动力并推动创新,以实现制造业的碳中和未来。获 取 更多前沿科技 研究 进展访问:https://byteclicks.com
Seppure 简介
Seppure 的创始人、首席执行官兼首席技术官是穆罕默德·法拉哈尼(Mohammad H.D.A. Farahani)博士。
穆罕默德·法拉哈尼(Mohammad H.D.A. Farahani)博士在新加坡国立大学(NUS)获得化学与生物分子工程博士学位。他拥有2项纳滤膜专利。他拥有8年的膜相关经验和30多篇出版物,在该领域被引用1400多次。
穆罕默德·法拉哈尼(Mohammad H.D.A. Farahani)博士于2020年被《麻省理工科技评论》评为亚太地区“35岁以下的创新者”,并被新加坡国立大学评为“杰出青年校友奖”。他还获得了TechNode Global的“年度创始人奖”,新加坡商业评论的“年度创新者”,Gen.T List的“明日领导者”以及美国化学工程师学会(AIChE)的“杰出研究生研究论文奖”。
2019年1月,Seppure 获得了 Hax 和 Entrepreneur First 的资助。
2019年6月,Seppure 荣获 X-LAB 颁发的清华大学校长创新挑战奖。
2019年9月,为分离化学混合物提供可持续解决方案的新加坡初创企业 Seppure,在美国投资者SOSV领投的种子融资中获得255万美元。Entrepreneur First、500 Startups、SGInnovation、Belmond Capital、Rekanext、南洋理工大学董事长 Koh Boon Hwee 等多家知名投资者也参与 Seppure 的此次融资。
2019年12月,Seppure 的创始人、首席执行官兼首席技术官穆罕默德·法拉哈尼(Mohammad H.D.A. Farahani)博士,被选为麻省理工学院技术评论“35岁以下的创新者”之一!
2020年2月,Seppure 在由 TechBridge Ventures 和 Enterprise Singapore 举办的“2020年昆山创新与创业挑战赛”中获得了一等奖。
2020年2月,Seppure 跻身新加坡20家最热门的创业公司之列。
2021年4月,Seppure 在未来城市大会上获得城市创新冠军奖。
2021年5月,Seppure 已从艾伯塔省减排部获得180万加元的资金,用于在艾伯塔省的植物油加工设施中实施其技术。
2021年7月,Seppure 在2021年淡马锡宜居挑战赛上荣获Planet Rise和Amasia颁发的15万新元奖金。
2021年11月,Seppure 被誉为联合早报的可持续初创企业。
2022年1月,Seppure 与 GIIAVA 集团签署谅解备忘录,建立世界上第一个用于大豆卵磷脂加工的商业规模膜设施,开启农业食品行业脱碳新旅程。
2022年1月,Seppure 正式获得新加坡碳定价领导联盟(CPLC)颁发的低碳SG标志,用于监测碳排放。
信息来源:字节跳动 Heping
石墨烯纳米网膜 可进行高效水油分离
记者近日从海南大学获悉,该校刘亚楠教授与英国伦敦大学教授马克·奥利维尔·科彭斯教授合作,为制造用于油/水分离的高性能膜研究提供了新的见解。
在应对淡水资源严重短缺、含油废水污染环境的挑战中,与传统的水处理技术相比,膜技术具有很多优势,包括高选择性分离、低能耗、设备简单、低空间需求等。
据了解,刘亚楠教授等人通过真空辅助自组装工艺制备了一种石墨烯纳米网膜,并在网膜上合成了纳米孔以减少传质通道的长度,结合石墨烯纳米片和水分子之间的低摩擦,实现了石墨烯纳米网膜高渗透性,并利用具有亲水性羟基和氨基的壳聚糖,用于修饰网膜以增加其亲水性并诱导膜表面形成水化层。该网膜在水下具有高亲水性、超疏油性和低油黏附性。
据悉,该石墨烯纳米网膜的渗透通量约为氧化石墨烯膜渗透通量的260倍。该膜在分离多种表面活性剂稳定的水包油乳液方面表现出优异的防污性能,多种乳液的水通量恢复率均超过96.7%,循环3次后仍保持在95.2%以上。
相关成果发表在国际学术期刊《先进功能材料》上。
信息来源:科技日报
全球水峰会的海水淡化大奖
花落中国电建
近日,由全球水务行业最权威机构GWI主办的“2022全球水峰会”隆重召开。中国电建所属山东电建三公司承建的沙特拉比格三期海水淡化工程在此次峰会上脱颖而出,斩获“2022全球水奖-年度最佳海水淡化项目”奖项。
全球水奖是世界水务行业重要的奖项,被业界誉为水务行业的“奥斯卡”。全球水奖作为峰会的重要一环,每年按照各个细分类别颁布11个奖项。
该项目位于沙特拉比格市,于去年12月,提前合同工期2个月投产。采用世界最先进的反渗透技术,日产水量60万立方米,每天可向吉达、麦加等沙特主要城市200多万户居民和朝圣者提供基本生活用水,甘甜的淡水不仅滋养了穆斯林圣地,还促进了社会和旅游业发展。就在前不久,它还收到吉尼斯世界纪录证书,成为世界最大单体反渗透海水淡化项目。
项目主要包含独立升压站和海洋取、排水及后处理系统、反渗透系统等模块。通过管理创新,尽管沙特逐步取消对电力的补贴,但项目的供水价格仅为0.53美元/立方米,是该国迄今为止运营中的海水淡化厂中最低的。
工程建设期间,直接为当地提供工作岗位达3500余个,有效带动当地就业。工程沙特当地化率达40%,为当地直接贡献经济效益约2亿美元,带动了沙特经济增长。
在中东,黑色的石油到处都是,清甜的淡水却珍贵无比。沙特作为世界最大海水淡化国,70%的饮用水均经过“净化”。中国电建助力沙特“向大海要水喝”,在该领域共承担了朱拜勒二期、3A海水淡化、3B海水淡化工程,拉比格三期海水淡化工程等4个项目,为当地提供了重要常规水资源替代。
中国电建在海外海水淡化EPC领域拥有核心竞争优势,同时设有海水淡化研究中心,能为客户提供世界顶尖的海水淡化项目解决方案。在阿曼、沙特、阿联酋、印度、巴基斯坦等国EPC总承包了多个大型海水淡化项目,拥有丰厚的施工经验和业绩。
信息来源:北极星水处理网
技 术 园 地
简单、廉价、便携:
一个可提供无过滤器的脱盐系统
据了解,麻省理工学院(MIT)的研究人员开发了一种手提箱大小的装置原型,可以将海水转化为安全饮用水。
M. SCOTT BRAUER
根据国际海水淡化协会(International Desalination Association)的数据,目前全世界有3亿多人从海水中获得饮用水。随着气候变化加剧了全球缺水的情况,海水淡化正在试图弥补这一问题。但是,尽管商业海水淡化厂的设计是为了满足大规模需求,但也需要便携式系统,以便在灾难发生后携带到偏远地区或作为市政供水工程的替代品。
麻省理工学院的一组科学家开发了这样一种便携式海水淡化装置;它的大小相当于一个中型旅行箱,重量不到10公斤。该装置便捷的一键操作不需要任何技术知识。更重要的是,它有一个完全无过滤器的设计。与现有的基于反渗透的便携式海水淡化系统不同,麻省理工学院团队的原型不需要任何高压泵或技术人员的维护。
麻省理工学院的研究人员在一篇题为“Portable Seawater Desalination System for Generating Drinkable Water in Remote Locations”的论文中描述了他们的发明。该论文发表在美国化学学会近日出版的《环境科学与技术》在线版上。
该装置每小时生产0.3升饮用水,同时消耗9瓦时的能源。工厂规模的反渗透水处理操作可能是能源效率的三到四倍,并且以更快的速度产生更多的淡水,但研究人员表示,在重量和大小方面的权衡使得他们的发明成为新的海水淡化领域的第一个也是唯一一个进入者。
该装置最显著的特点是其未经过滤的设计。电气和生物工程师、该研究报告的主要作者Jongyoon Han解释说,过滤器是一种屏障,可以捕捉水中不想要的杂质。“我们不使用它是因为它总是会堵塞,然后你就需要经常更换。””这使得传统的便携式系统对普通人的使用来说增加了挑战性。相反,研究人员使用离子浓度极化(ICP)和电渗析(ED)方法将盐从水中分离出来。
“我们不是过滤,而是将污染物[在这种情况下是盐]从水中移开,”Han说。他补充道,这种便携式装置很好地证明了ICP脱盐技术的有效性。这与其他技术有很大不同,因为我可以同时去除大颗粒和固体。
M. SCOTT BRAUER
ICP使用离子选择膜,当施加阳离子或阴离子电流时,允许一种离子通过。“如果这些膜只能转移阳离子,那么阴离子呢?”Han问,“阴离子在膜附近消失,因此,[结果是,膜附近有一个区域]是无盐的。”无盐地区是收获淡水的地方。
“我们这项技术的独特之处在于,我们找到了一种方法,可以在一个过程中分离……各种各样的污染物[从水中],”Han说,“所以我们可以直接将海水变成饮用水。”
一升饮用水的转换需要40升海水。Han实验室的研究员Junghyo Yoon说,这2.5%的回收率似乎是很高的环境成本。但Yoon提醒我们,海水是一种无限的资源,所以低回收率不是一个重大问题。
3M. SCOTT BRAUER
麻省理工学院小组的设备是一个现成的系统;你只需给它通电,将它连接到盐水源,即可等待饮用水了。Han表示:“这个盒子里有电池,就像一个典型的笔记本电脑电池,在60到100瓦之间。我们认为它可以运行大约一天左右。”而太阳能电池板是另一种选择,尤其是在灾害地区,那里可能没有可用的电源。
Yoon指出,该组织论文中报告的结果已经有一年了。“自从我们记录了论文中列出的结果以来,我们已经成功地将海水淡化率提高到每小时1升[淡水],”他报告道,“我们正在努力将实际应用的速度提高到每小时10升。”他希望在今年年底前获得足够的投资,以便采取下一步发展 —— 走向商业化。Yoon说:“我们预计,到2023年底,我们将有第一个原型可用于beta测试。[我们预计]成本将为1500美元。”
这一价格将远低于目前市场上的便携式海水淡化系统,目前的大多数型号产品采用了反渗透过滤,价格约为5000美元。“尽管它们的流量更大,产生的清洁水也更多,因为它们的体积更大,但对于用户来说不够便捷,”Han说,“我们的系统要小得多,耗电也少得多。我们的目标是以一种非常方便用户的方式生产足够的水,以满足救灾的特殊需要。”
除了流量之外,Han目前对设备的能耗也不满意。“我们认为这实际上还没有达到最佳状态,”他说,“虽然[能源效率]已经足够好了,但通过优化流程能够使其变得更好。”
信息来源:IEEE电气电子工程师学会
新 书 介 绍
淡水缺了 “非常规水源”来补
世界面临着越来越多复杂交错的挑战。就影响而言,水缺乏是全球前五大风险之一,其影响将远远超出社会经济挑战,影响到人们的生计和福祉。
由于淡水资源和人口密度在世界各地分布不均,一些地区和国家已经缺水。日益严重的缺水问题被认为是冲突、社会动荡和移徙的一个主要原因,同时,水越来越被视为实现可持续发展的国际合作工具。随着有限水资源的压力不断增加,需要可持续地利用和评估缺水地区的每一种可用选择。
5月26日,联合国大学水、环境与健康研究所(UNU-INWEH)、联合国大学材料通量和资源综合管理研究所以及联合国粮食及农业组织联合出版新书——《非常规水源》,呼吁各国利用地球上丰富的“非常规水源”——例如在地下深处或冰山中发现的水资源,帮助全球面临饮用水、卫生设施、农业和经济发展用水短缺的四分之一的人口。
“利用非常规水源的潜力可以使数十亿人受益。”该书主编、UNU-INWEH副所长曼佐尔·卡迪尔说,“这些资源对于在干旱地区建立未来至关重要。”
该书确定了六大类非常规水源,它们的获取方式各有不同:通过播云和集雾器从空气中收集水;在近海和陆上开采淡水和微咸地下水;再利用水;微量收集原本会蒸发的雨水;充分利用船舶压载舱水,或拖曳冰山将水以物理方式移动到缺水区域;海水淡化等。
同时,卡迪尔强调,实施利用这些资源的国家行动计划首先需要对环境权衡进行评估,以及全面的成本分析和创新的融资机制。
海陆空全方位收集水源
作者指出,大气中估计有1.3万立方千米的水蒸气,这类水源可通过播云或增雨、雾收集等方式从空气和地面上收集。
在适当的条件下,播云可以将降雨量增加多达15%。研究表明,增雨可以在合理的成本效益比下发挥作用。越来越多的国家计划实施增雨以应对水资源短缺和其他社会需求。
智利、摩洛哥和南非的偏远地区100多年来一直使用垂直网收集雾气,每个大陆都有雾气收集点。在浓雾天,每平方米网孔可收集超过20升的饮用水。以每平方米不到250美元的总成本持续超过十年,每平方米可生产约7.5万升水,每升成本仅为33美分。
此外,作者还指出,还可开采海上和陆上深层地下水。可再生地下水的体积可能高达500万立方千米,但其中大部分往往是微咸的。
世界各地大陆架浅水层的含水层中有大量的水(估计为30万—50万立方千米)。这些含水层离海面不到100公里,是数百万年前海平面低时形成的。现在,新的海洋电磁勘探方法提供了近海淡水的详细图像。这些图像与水平钻井技术相结合,可以生产出经济上可观的淡水量,并可泵送至海岸,至少能持续30年。
含有咸水或微咸水的深层地下含水层也可为世界提供数百万立方千米的水。以色列和西班牙已经在用由微咸水生产的淡化水灌溉高价值作物。
物理化学方式结合开发水源
气候变化加速了极地地区大块冰(冰山)的破裂以及随后冰山的“漂洋过海”。作者指出,每年有超过10万座北极和南极冰山融化到海洋中,其中的淡水比世界消耗的还要多。
作者表示,利用冰山生产淡水并不是一个新想法,但人们还未曾尝试长距离的冰山拖曳,因为在拖曳过程中存在水体积的显著损失和冰层的潜在破裂。然而,一项将冰山拖到南非开普敦的财务可行性分析表明,如果被拖曳的冰山足够大,即1.25亿吨,这在经济上是一个有吸引力的选择。然而,还存在将冰山水变成饮用水以及对环境带来影响的其他挑战。
作者还将船舶确定为潜在资源,因为它们每年排放约100亿吨压载水。
此外,作者强调,海水淡化和废水再利用可作为其他重要选择。海水淡化每天贡献超1亿立方米的水,供养了世界上大约5%的人口。尽管如今海水淡化是能源密集型的,但纳米颗粒增强膜和正向渗透等创新技术正在将能源输入减少20%—35%。
就废水再利用而言,许多国家处理过的废水越来越多地用于补给提供饮用水的地下蓄水层。经过处理的废水提供了纳米比亚温得和克25%的饮用水供应,满足了新加坡40%的需求。圣地亚哥、加利福尼亚和其他美国城市同样通过这种方式获得部分饮用水,而以色列和其他地方则使用经过处理的废水来满足其近四分之一的农业用水需求。
信息来源:科技日报
海 外 之 窗
REWAISE
– 欧盟循环经济理念下的创新水处理技术研究
在西班牙西北部,有一个非常环保的城市,它从1999年开始取缔汽车,如今是世界知名 的“无车之城”。这个城市的名字可能有点拗口,叫Pontevedra(蓬特韦德拉),我们姑且称它作蓬城。蓬城是蓬特韦德拉省的首府,但该省最大的城市却是距离蓬城以南27公里的维戈市。
喜欢足球的朋友可能听过西班牙的足球联赛有一支叫塞尔塔维戈的球队,这支球队就位于维戈市。除了足球,这个城市还以渔业著称,有欧盟报告称它是世界上最大的渔港。渔业也带动了当地非常发达的商业发展。早在1947维戈市就成立了一个自贸区Consorcio Zona Franca de Vigo,对西班牙西北部的经济发展有着深远影响。
也许有蓬城做表率,维戈市的自贸区也十分重视环保,自贸区的商务中心大楼曾荣获BREEAM绿色生态建筑的认证(Building Research Establishment Environmental Assessment Method),在绿色建筑圈内也享有盛名。
而在过去几年,这个建筑也在欧洲的污水处理圈小有名气,原因它参加了欧盟地平线Horizon 2020的项目RUN4LIFE,并成为该项目的示范工程所在地。这个示范项目的理念和成果最近在维戈市的一个著名车厂得到推广应用。在本期的微信推送里,我们来看他们有什么特别的环保理念和技术受到大车厂的青睐。
资源回收概念厂
维戈自贸区商务中心是 Run4Life 项目的示范点之一,大楼所有的洗手间都配备了灰黑水分离装置。这个项目由西班牙知名水务公司Aqualia引领,也有圣地亚哥德孔波斯特拉大学(University of Santiago de Compostela)的技术支持。该示范项目是从黑水中回收氮磷生产肥料,同时净化成可回用级别,而灰水经过消毒处理后用于冲厕,减少了建筑大楼的水足迹。
下图是具体的技术路线图。如图所示,厌氧MBR(AnMBR)是这个示范项目的技术核心,同时还配置紫外LED、臭氧、颗粒活性炭等三级处理技术。这套系统的一大亮点是资源回收的灵活性。他们根据市场需求季节性变化,灵活调节肥料的属性——液态或者固态。当地方农业市场对液态 NPK 肥料没有需求时,AnMBR的液态出水可以通过其他方式进行回收养分和再生水。其中磷通过鸟粪石沉淀得到回收,而氮可以通过生物电化学系统与吸附相结合的方法得到回收。鸟粪石和硝酸铵溶液可用于施肥灌溉。
图. Vigo示范项目的技术路线图
图源:RUN4LIFE
车厂的AnMBR系统
RUN4LIFE这个示范项目的理念如今在当地的一家大型汽车工厂通过一个叫REWAISE的项目得到延续。该工厂是水和能源的消费大户,通过在工厂内的下水道上放置一个紧凑型反应器,可以将污水中的有机质转化成生物甲烷,并将再生水回用到生产中,他们给这套技术取名 MEMB-RANER(membrane reactor for anaerobic nutrient and Energy recovery)。同样地在,这是一套基于AnMBR的系统,无需曝气、节省电耗,可回收能量和营养物,并将有机物转化为生物甲烷。这个项目的重要意义是展示分散式、原位处理的AnMBR可行性。
图. MEMB-RANER项目的所在地及系统示意图
图源:rewaise.eu
该系统采用的浸入式的微滤膜装置,作用是对生物质进行浓缩,去除固体和经消毒后,得到富含氮磷的出水,可以直接用于灌溉,例如高尔夫球场的用水,又或者是工业用途的洗涤或冷却水。由于设计非常紧凑,因此处理系统可以放置在建筑大楼的地下室或停车场里。
此前,Memb-Raner 已经在名为Life Memory项目中经过初步测试,并运行了数年时间,现在已安装在多个工厂中,用于处理各种污水。而在维戈市的汽车工厂中,这套处理系统装在停车场里,设计流量为10m3/h,并有能量回收和水循环的物料平衡模型。Life Memory和ReWaise项目背后都有水务公司Aqualia的参与。Aqualia之所以可以参与这个项目,部分原因是它是维戈市的供水系统运营商,并且和维戈自贸区商务中心有过合作,前者为后者提供可持续发展的技术服务。
关于ReWaise
REWAISE项目的全名REsilient WAter Innovation for Smart Economy。项目成立于2020年8月,为期5年,总预算高达1880万欧元,其中欧盟通过地平线2020资助约1500万欧元。参与机构多达24家,Aqualia水务是项目的协调联系单位。
项目分布在欧洲的9个实验室,并划分为地中海、大西洋和欧洲大陆三个片区,每个区有三个地点。研究对象涉及不同的水源、不同的行业、不同的回收产物以及不同的管理模式。它将向业界展示资源节约型的创新水处理技术。其主要由三个关键部分组成:
第一是Value in Water,旨在提取原水和再生水中的各种资源,包括氮磷、矿物质和金属、有机物和能源等。
第二是Value from Water,指的是围绕水循环产生的经济价值,包括水、能源和交通运输等直接或间接与水相关的部门创造的效益和就业等产品和服务。
第三是Value through Water,指的是水的社会功能,通过优化决策和商业机会的数字平台,帮助终端用户、监管机构、水运营商、电力市场和化学品市场的利益相关者建立紧密联系,加强他们之间的协作,最大限度地减少排放、风险和环境脆弱性。
除了上边提到的西班牙汽车厂的AnMBR系统,REWAISE还有其他类型的项目,例如:
1、在瑞典隆德市的雨洪中试厂,目的是考察特殊膜材料(碳化硅膜)对暴雨夹带的微塑料的去除效果;
2、高密度工作场所的尿液分离厕所(VASYD);
3、超滤膜处理地表水(Vigo);
4、暴雨收集模型;
5、污泥脱水液的氨回收
其实,REWAISE还隶属于一个名为CIRSEAU的大项目。除了REWAISE,还包括ULTIMATE、Water Mining、B-Water Smart和Wider Uptake。我们在此前的微信推送里已经介绍过Water Mining的详情。五个子项目组成了CIRSEAU这个大项目,目标就是共创智慧水经济, 实现水资源价值的最大化。
可以期待在未来3-4年里,REWAISE会产出更多工业规模的研究成果,我们会密切关注项目的进展,在日后为读者们提供最新的成果报道。
信息来源:IWA国际水协会
海 外 之 窗
淡化海水膜设计的新帮手:
科学家找到精确测量水流速的好办法
5月30日消息,由伦敦帝国理工学院的研究人员领导的一个团队研究了水分子如何在密闭空间中移动。他们发现,通过一种聚酰胺 (PA) 膜可以去除海水中的盐分,从而产生淡水。
该研究可能对水净化和海水淡化过程产生重大影响,这对于饮用水和工业过程用水非常重要,包括农业和能源系统。
以前人们认为,水在膜内的行为与它没有被困住时的行为类似,例如当水被保存在玻璃杯中时,但该研究的第一作者,帝国理工化学工程系Joao Cabral 教授似乎不太认可这样的见解。
卡布拉尔教授说:“这听起来很不合理,一个被限制在仅比分子本身大小稍大的空间内的分子会像没有受到阻碍一样移动。”
研究小组在核反应堆中使用了一种称为准弹性和非弹性中子散射的实验技术来测量水分子运动的几何形状,并计算出多个扩散系数——水通过膜材料扩散的速度。
这使他们能够了解分子水平上发生的事情,研究人员通过测量中子和样本之间的相互作用来解释水分子的特性。
卡布拉尔教授指出,这些类型的复杂实验只有通过国际合作才能实现,在这种情况下,通过与法国格勒诺布尔劳厄-朗之万研究所的专家合作,有了不一样的发现。
设计下一代膜
这项研究的意义在于,它将使设计用于海水淡化和水净化的下一代膜的工程师能够通过精确的测量来锚定他们的工作。
卡布拉尔教授指出:人们正在尝试设计新材料,而这样做的方法可以通过反复试验,因此工程师将尝试组合不同的材料,直到它们获得卓越的性能。
设计新材料的一种方法是使用计算机模拟,但这些模拟器无法获得严格的实验测量来锚定他们的工作。
这位帝国研究人员补充指出,他们的研究现在允许任何想要设计新材料的人用这些非常精确的数值来锚定和验证他们的工作,这些数值可以说明水能够以多快的速度穿过膜,以及水可以通过何种机制穿过这种材料。
该研究发表在《自然通讯》上。
信息来源:贤集网 cnBeta.COM