2016水處理前沿新技術(shù)

水處理是對水源水或不符合飲用水水質(zhì)要求的水，采用物理、化學(xué)、生物等方法改善水質(zhì)的過(guò)程。因此被分為污水處理和飲用水處理兩種，有些地方還把污水處理再分為兩種，即污水處理和中水回用兩種。

2016年水處理行業(yè)進(jìn)入高發(fā)展期，在當前的商業(yè)環(huán)境下，在如此激烈競爭的市場(chǎng)中，又有哪些新的水處理技術(shù)或是水處理系統發(fā)布呢?

一、新型低能耗一體化MBR工程結構技術(shù)

由中科院生態(tài)環(huán)境研究中心與北京大齊科技有限公司合作開(kāi)發(fā)的我國第三代污水處理技術(shù)——新型低能耗一體化MBR工程結構技術(shù)，近日在山東青島舉行的中科院環(huán)保重大科技成果轉化新聞發(fā)布會(huì )上表示取得了突破性進(jìn)展，其性能達到水平。

第三代污水處理技術(shù)：包括以三池合一為核心的工程結構技術(shù)、以新型無(wú)機—有機復合膜為核心的成套裝備技術(shù)、以高度智能化為特點(diǎn)的遠程控制技術(shù)等。據此研發(fā)的小型污水處理成套設備，未來(lái)可以在農村畜禽養殖場(chǎng)、旅游景點(diǎn)、高速公路服務(wù)區、海島等需要小型污水處理設施的地方廣泛應用。

據北京工業(yè)大學(xué)市政研究所所長(cháng)李軍教授介紹，我國目前污水處理主要依賴(lài)、二代技術(shù)。代污水處理技術(shù)是傳統活性污泥法，優(yōu)點(diǎn)是能耗及運行費用較低，但占地大、出水水質(zhì)差且不穩定，達不到中水回用要求。第二代技術(shù)是基于膜法的常規MBR污水處理工藝，已經(jīng)在我國部分大、中城市開(kāi)始應用，出水水質(zhì)穩定且能達到回用水標準，但由于膜材料價(jià)格高導致工程投資大。而新研發(fā)的第三代污水處理技術(shù)，能系統解決前兩代污水處理系統的問(wèn)題。

中科院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員魏源送表示，此項技術(shù)與現有污水處理技術(shù)相比，具有能耗低、占地小、出水水質(zhì)優(yōu)良穩定、自動(dòng)化程度高、可遠程控制管理、工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，便于在城鎮和農村推廣，市場(chǎng)應用前景廣闊。

二、價(jià)格低廉低能耗海水淡化技術(shù)發(fā)展中國家的福音

污水凈化是一個(gè)既困難又昂貴的過(guò)程，尤其是對那些資金匱乏的發(fā)展中國家，因此，一個(gè)超級廉價(jià)的水凈化技術(shù)有著(zhù)十分廣闊的前景。

2015年9月，來(lái)自埃及亞歷山大大學(xué)的研究人員公布了一種新型低成本的海水淡化膜技術(shù)，膜材料價(jià)格低廉，同時(shí)可以實(shí)現低能耗。

該技術(shù)采用了滲透蒸發(fā)(又稱(chēng)滲透汽化，是有相變的膜滲透過(guò)程)的技術(shù)原理，研究人員開(kāi)發(fā)出醋酸纖維素膜與其它組件相結合，并使用外部熱源將膜透過(guò)組分汽化，從而達到過(guò)濾粒子和鹽分的目的。

該技術(shù)不僅能淡化海水，也能去除海水中的污物。研究人員結合了海洋學(xué)、化學(xué)工程、農業(yè)工程以及生物系統工程等專(zhuān)業(yè)知識想出了這個(gè)解決方案，他們的成果已經(jīng)發(fā)表在了《水質(zhì)科學(xué)與技術(shù)》期刊上。

“在該研究中實(shí)施的技術(shù)比反滲透技術(shù)要好得多，這個(gè)技術(shù)目前在埃及、中東和北非大多數國家中使用”，埃及國家研究中心的水污染教授HelmyEl-Zanfaly說(shuō)，“它能夠有效地淡化高濃度鹽水，比如紅海，紅海海水淡化成本很高而且產(chǎn)量少”。

然而，在期待著(zhù)把該技術(shù)投入到實(shí)踐中之前，還是需要做大量工作的：該項目的學(xué)術(shù)研究工作必須行小規模初步試驗，以證明該理論在大范圍中可行。其次，如何處理過(guò)程中生成的廢物也是一個(gè)問(wèn)題。

三、新技術(shù)：好氧新技術(shù)助力污泥無(wú)害化處理

隨著(zhù)城鎮污水處理事業(yè)的不斷發(fā)展，產(chǎn)生的污泥量也日益增加，處理形勢十分嚴峻。據不*統計，我國污泥年產(chǎn)生量3000多萬(wàn)噸，并以每年15%的速度遞增。

2012年，國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《“十二五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》要求，到2015年，直轄市、省會(huì )城市和計劃單列市的污泥無(wú)害化處理處置率達到80%，其他城市達到70%，縣城及重點(diǎn)鎮達到30%以上。

今年4月發(fā)布的“水十條”更是明確要求推進(jìn)污泥處理處置，現有污泥處理處置設施應于2017年底前基本完成達標改造，地級及以上城市污泥無(wú)害化處理處置率應于2020年底前達到90%以上。非法污泥堆放點(diǎn)一律予以取締。

自2012年開(kāi)始，北京排水集團開(kāi)始跟蹤UTM超高溫生物干化技術(shù)，從中試到實(shí)際工程應用歷經(jīng)兩年。在順義污泥再生利用項目，就采用了UTM超高溫生物干化工藝。

記者了解到，這一工藝的核心菌種是北京綠源科創(chuàng )環(huán)境技術(shù)有限公司的菌種高能嗜熱菌。這一菌種可有效打開(kāi)污泥中的有機分子鏈，使污泥中的水分迅速揮發(fā)，污泥的含水率可降低到35%以下。相較于傳統好氧發(fā)酵技術(shù)，可使發(fā)酵溫度低、發(fā)酵周期長(cháng)、病原體和蟲(chóng)卵不能*殺滅的問(wèn)題得到妥善解決，能實(shí)現污泥的無(wú)害化和穩定化處理。

據悉，這一技術(shù)被列入科技部的火炬計劃，被認為是“對傳統好氧發(fā)酵工藝的創(chuàng )新”，使污泥穩定化、無(wú)害化后進(jìn)行土地利用變?yōu)楝F實(shí)。

四、新型光催化材料為污水處理技術(shù)提供新思路

鑒于對舒適健康生活環(huán)境的迫切需求，很多研究者都致力于污水處理研究工作。當前治理污水的方法主要有：沉降、絮凝、過(guò)濾、吸附、氣浮、生物處理等，但這些方法都不可避免地帶來(lái)二次污染，而且還有再生費用昂貴或處理周期長(cháng)等缺點(diǎn)。

生活污水雖然可用傳統的生物處理法有效地處理，但數百種劇毒化合物不能用生物法處理，必須尋求新的合適、有效的處理方法。

近日，一種新型光催化材料通過(guò)驗收。該材料由河北工程大學(xué)開(kāi)發(fā)，可顯著(zhù)提升現有的光催化污水處理技術(shù)。

在傳統的光催化材料中，二氧化鈦因其具有無(wú)毒、化學(xué)穩定性好、氧化能力強、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛關(guān)注。

然而，二氧化鈦太陽(yáng)光能吸收率較低、分離和再生性及循環(huán)使用性能差，限制了其應用?？蒲腥藛T將金屬酞菁(MPc)與二氧化鈦復合制備出一種新型光催化材料，能有效拓寬二氧化鈦吸收光的波長(cháng)范圍，提高二氧化鈦的光催化效率。

該研究為光催化污水處理技術(shù)升級提供了新思路。

五、湖北君集國內*再生粉末活性炭污水處理技術(shù)

8月13日，浙江環(huán)科院來(lái)君集嵊新污水處理廠(chǎng)商談合作;14日，紹興市委市政府聯(lián)袂來(lái)考察;15日，河北省晉州市環(huán)保局來(lái)商談合作。而活性炭*，美國卡爾岡公司、荷蘭諾力特公司，已派代表和君集協(xié)商合作。從今年1月1日正式營(yíng)運以來(lái)，他們已接待近百次政府、學(xué)界、企業(yè)以及國外代表，來(lái)商談合作事項。

湖北君集水處理有限公司董事長(cháng)巴能軍說(shuō)，污水處理沒(méi)有高深的理論難題，主要是解決工程技術(shù)問(wèn)題。我們 的工程師，留美歸國的許榕，圍繞活性炭的使用，帶領(lǐng)團隊發(fā)明了幾十項，使原來(lái)在水污染突發(fā)事件中作為應急處理的活性炭技術(shù)，能夠大規模應用，在嵊州污水處理廠(chǎng)的提標改造中，不僅運用14項技術(shù)，還申請17項，處理好了印染、造紙等工業(yè)污水。

許榕介紹，粉末活性炭處理污水不是新技術(shù)，但要大規模應用，首先必須降低污水中的懸浮物，還要解決過(guò)水量小的問(wèn)題。而核心和難點(diǎn)，是如何降低使用成本。

從2008年起，他們開(kāi)始研究粉末活性炭技術(shù)。從2011年8月開(kāi)始，為了掌握粉末活性炭的吸附效率、過(guò)水流速、炭層的設計高度，他們實(shí)驗用6克粉末活性炭過(guò)濾1升污水，1升污水少過(guò)濾6次。經(jīng)過(guò)11796次過(guò)濾之后，終于獲得了理想數據。而這項實(shí)驗，目前他們仍然在繼續，以期得到數據。

有了理想的粉末活性炭過(guò)濾數據，他們在通行的過(guò)濾罐的基礎上，設計了一種適應粉末活性炭的全新的連續式粉末活性炭過(guò)濾罐，粉末活性炭濾芯在罐中布局巧妙。這種過(guò)濾罐可以不間斷地長(cháng)時(shí)間連續工作，一個(gè)過(guò)濾罐24小時(shí)過(guò)濾1萬(wàn)噸“劣五類(lèi)”污水。

六、美科學(xué)家研發(fā)“可飲用書(shū)”可過(guò)濾污水中99%細菌

美國科學(xué)家近日發(fā)明了一本神奇的書(shū)，它的書(shū)頁(yè)可以被撕下來(lái)凈化水源，這聽(tīng)起來(lái)很不可思議，但已經(jīng)在實(shí)驗中被證明有效。這本書(shū)被命名為“可飲用書(shū)”，是由弗吉尼亞大學(xué)和卡內基梅隆大學(xué)的科學(xué)家們合作研發(fā)的一款集書(shū)本和過(guò)濾器于一身的工具。它的書(shū)頁(yè)上含有納米銀離子，能過(guò)濾掉污水中的各類(lèi)細菌。

“可飲用書(shū)”當然不是指書(shū)本身能喝，而是指這本印著(zhù)濾水方法和衛生知識的書(shū)可以過(guò)濾淡水，使其變得可以飲用。只需要撕下一頁(yè)紙，就能將河流、溪水、水井等地方提取出來(lái)的淡水過(guò)濾凈化。水中的細菌等有害物質(zhì)在滲過(guò)紙頁(yè)時(shí)會(huì )被紙頁(yè)中的銀離子與銅離子吸附。一張過(guò)濾書(shū)頁(yè)可以?xún)艋?00公升的水源。一本“可飲用書(shū)”就可以滿(mǎn)足一個(gè)人4年的用水所需。

該研究結果在美國化學(xué)學(xué)會(huì )于波士頓召開(kāi)的第250屆全國會(huì )議上公布。在測試過(guò)濾了南非、加納和孟加拉共和國的25處被污染水源后，該書(shū)被證實(shí)可以成功過(guò)濾掉污水中99%的細菌。研究者們稱(chēng)，過(guò)濾后的水源與美國標準自來(lái)水水質(zhì)相近，有微量的銀離子和銅離子在過(guò)濾中進(jìn)入水中，但都符合標準。

七、新一代電吸附技術(shù)助化工廢水*

水資源稀缺和水污染日益嚴重問(wèn)題已引起全社會(huì )的高度關(guān)注。尤其是化工廢水*是一個(gè)世界性難題。世界各國為工業(yè)和商用環(huán)保領(lǐng)域處理廢水或污水達到低能耗、“零”排放目標，一直在競相探索的技術(shù)路徑。

6月10日-12日，在上海水展上，愛(ài)思特水務(wù)科技有限公司發(fā)布和展示的全新概念“E+*”技術(shù)引起極大關(guān)注與轟動(dòng)。業(yè)界人士認為，全新的電吸附水處理技術(shù)以其低成本及性、成熟度，有望成為解決世界性水污染問(wèn)題的有效手段之一，可望加速實(shí)現化工廢水的“零”排放。

愛(ài)思特公司董事長(cháng)孫曉慰表示，“E+*”系列工藝技術(shù)是以當代的電極材料為核心，集成目前市場(chǎng)上成熟的膜處理技術(shù)、生化處理技術(shù)、蒸發(fā)技術(shù)等，形成愛(ài)思特*的“1+N污廢水處理技術(shù)系統”，已形成并擁有有效17項，其中PCT1項、國內發(fā)明9項、實(shí)用新型7項;軟件著(zhù)作權2項。其工藝特點(diǎn)是專(zhuān)長(cháng)高硬高鹽水的處理，具有無(wú)需軟化除硬、處理過(guò)程簡(jiǎn)練、制水成本低廉、無(wú)二次污染、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。其亮點(diǎn)之一是較傳統工藝大大降低了“零”排放成本。若采用傳統的RO+MVR技術(shù)，要實(shí)現“零”排放，每噸水處理成本高達9.49元，而愛(ài)思特“E+*”工藝將噸水處理成本降低到3.62元，較傳統工藝下降60%以上。對于高耗水企業(yè)來(lái)說(shuō)，實(shí)施廢水“零”排放的可行性大大增加。

八、治污新方法微動(dòng)力投資小占地少效果好

在安康市漢濱區老莊村，一處用白色木格柵圈起約200平方米的綠化地格外顯眼。這里地面長(cháng)滿(mǎn)美人蕉、菖蒲等綠色植物，如果不是格柵外樹(shù)立的“老莊村生活污水處理3號池”的標牌，一般人怎么也無(wú)法把這里與污水處理聯(lián)想到一起。標牌上還清楚地寫(xiě)明，該污水站的處理模式為：微動(dòng)力處理+人工濕地。從該污水站出來(lái)的水直接流入了漢江的二級支流付家河，污水處理站的所有設施都埋在地下。

為了展示微動(dòng)力污水處理系統的效果，漢濱區環(huán)保局沈海燕局長(cháng)現場(chǎng)從污水站進(jìn)水口和出水口取了水樣放在一起讓記者看。進(jìn)水口的水質(zhì)渾濁不堪，而經(jīng)過(guò)微動(dòng)力系統處理完以后的水看起來(lái)清澈透明，聞起來(lái)也沒(méi)有異味。

“生活污水微動(dòng)力人工生態(tài)濕地處理工藝就是將生活污水在管道的導引下，經(jīng)過(guò)格柵井、厭氧池、好氧池后流到人工濕地，即美人蕉等植物的根系下面。污水中的富營(yíng)養分子經(jīng)過(guò)礫石層層過(guò)濾后，終由美人蕉等植物吸收，經(jīng)過(guò)一系列程序，生活污水就能夠達標排放了。”沈海燕說(shuō)。根據安康市環(huán)境監測站的監測結果，老莊村污水站的出水水質(zhì)*達到國家《污水綜合排放標準》一級標準。

九、科研團隊研發(fā)出綠色高分子緩沖體系

上海應用技術(shù)學(xué)院材料學(xué)院李永勝等日前研發(fā)出一種可以循環(huán)使用的、易分離的聚合物枝載的pH緩沖體系。相關(guān)研究成果已發(fā)表于英國化學(xué)會(huì )旗下期刊《綠色化學(xué)》上。

傳統的pH緩沖體系一般由易溶的小分子共軛酸堿對組成，它能自如地調控溶液的pH值，被廣泛地應用于工業(yè)生產(chǎn)、化學(xué)分析、生物醫學(xué)與環(huán)境保護等領(lǐng)域。但其存在一系列缺憾，如導致目標產(chǎn)品的純化困難、含有高濃度緩沖劑的廢液后處理非常棘手等，嚴重制約其工業(yè)化。

李永勝等提出一種固相緩沖劑的概念，并設計了一種高分子枝載的共軛酸堿對，它*不溶于水或者有機溶劑，通過(guò)離子交換機制來(lái)控制溶液的pH值。這種緩沖體系的后處理非常簡(jiǎn)便，僅僅運用過(guò)濾操作，就可以把高分子枝載的緩沖劑*從溶液中分離出來(lái);而且這種高分子pH緩沖劑可以不經(jīng)處理而連續循環(huán)使用。

實(shí)驗同時(shí)發(fā)現，這種高分子緩沖體系具有一個(gè)明顯不同于傳統緩沖體系的特點(diǎn)：溶液的pH值對體系中的鹽分有線(xiàn)性依賴(lài)關(guān)系，鹽的濃度每提高10倍，溶液的pH值就降低一個(gè)單位，反之亦然。

十、重慶研制出光催化水污染處理系統

曾被稱(chēng)為“霧都”的重慶，也可以用光催化對污染水質(zhì)進(jìn)行降解處理。日前，記者從重慶文理學(xué)院獲悉，該校一學(xué)生團隊研制出“一種用于光催化氧化技術(shù)處理污水的系統”，已申請國家。

“針對水污染，有生物降解法等多種處理方式。”該?；?zhuān)業(yè)大二學(xué)生陳冬玲告訴記者，其中，使用太陽(yáng)能源的光催化能夠產(chǎn)生活性很高的氧化活性物種，充分氧化有機污染物，是一種有效的降解方法，且成本很低。

不過(guò)，此前光降解的材料大多利用紫外線(xiàn)進(jìn)行作用。但由于重慶多霧，當紫外光到達地面時(shí)只有5%的利用率。

“但可見(jiàn)光到達地面時(shí)還有50%的利用率，所以需找到一種利用可見(jiàn)光發(fā)生作用、適合重慶的光降解材料。”陳冬玲說(shuō)，在導師帶領(lǐng)下，由13名學(xué)生組成的攻關(guān)團隊，經(jīng)過(guò)數十次試驗，發(fā)現一種將氯氧鉍+硫化鎘混合制成的材料，對可見(jiàn)光有響應，并對毒性較大的酚類(lèi)物質(zhì)、苯等有機物質(zhì)能起到非常好的降解作用。

如今，團隊還攻克了將這種材料進(jìn)行大規模工業(yè)化生產(chǎn)的難關(guān)，成本很低，可反復使用。

據悉，該項目已申請國家發(fā)明，將代表重慶參加第14屆全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽。