清理水

科学如何净化水?
2019年4月11日

水处理

这是一张水处理厂的照片

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将我们排入下水道的脏水转化为新产品,如清洁能源和肥料,可以帮助防止水库干涸,并改变人们对这一宝贵资源的看法。

目前,随着需求超过供应,到2030年,世界上一半的地区将面临严重缺水的风险。我们的社会和工业对水的线性思考方式——不断地提取水供使用,然后将其倒入海洋和河流——在一个面临人口增长和气候变化挑战的世界是不可持续的。

希腊雅典国立技术大学副教授、荷兰水资源研究机构KWR的首席信息官Christos Makropoulos博士说:“天然水资源并非无穷无尽。”“它们非常依赖稳定的气候,而目前气候正在发生变化。我们的整个经济和生计都建立在它们的基础上,只要我们需要,它们就能随时供应。”

联合国认为,有足够的水来满足世界日益增长的需求,但前提是我们找到更好的方法来充分利用每一滴水。一种方法是从循环经济的角度来考虑水——尽可能长时间地将水保留在社会或工业系统中,同时从中提取额外的价值。

“如果你设法处理和再利用废水,并提取有用的物质和能源,比如可以成为农业肥料的营养物质,或化学工业的增值化合物——你既保护了环境,又保护了城市和工业(免受水资源短缺的影响),”Makropoulos博士说。

水采矿

他是NextGen项目的联合协调员,该项目在欧洲10个不同的地点展示了不同的循环水技术。在荷兰,他们正在使用工程生态系统来处理和再利用啤酒厂的废水。在英国,他们正在开发从污水处理厂提取甲烷气体的技术,以便将其用作能源。

他们甚至在希腊有一个便携式污水处理装置,可以提取污水,用微小的膜清洁,消毒,然后灌溉公园。

所有10个地点的技术都以减少需要提取的水量的方式使用水,从而增强了区域对缺水的抵御能力。这些解决方案大多是在NextGen成立之前开发的,但该项目正在帮助改进和推进技术,同时也展示了它们在更大、更商业化舞台上的潜力。

马克罗普洛斯博士说:“在每个地点,我们都展示了一种不同的装置,这种装置在能源、水或资源方面关闭了循环,有时是三者的结合。”“我们的部分目标是将这些网站用作生活实验室,换句话说,这些网站是人们——比如学校、地方当局、市政当局或企业——可以访问并了解它们如何工作的空间。”

这是说服地方政府和企业改变他们对水的看法的关键一步——水是一种可再生资源,而不是一种可供开发的商品。过去,循环技术难以扩大规模,因为监管机构和市场没有认识到它们的潜力,也未能创造推动需求所需的商业环境。

Makropoulos博士补充说,这些“活体实验室”也是帮助监管机构看到修改立法必要性的工具。过时的废物定义和法规目前阻碍了从废水中提取的一些资源进入市场或具有成本竞争力。据意大利可持续技术企业IRIS的资源管理专家伊拉里亚·斯基亚维(Ilaria Schiavi)称,许多欧洲国家都在努力掌握循环经济在实践中的运作方式。

她说,没有多少国家制定了循环经济战略,而那些制定了循环经济战略的国家仍在研究如何将行动落实到实际规划中。这可能意味着在重大发展项目中错过了创建减少一个地区水需求的系统的机会,这可能使该地区陷入当前的用水即弃文化。

斯基亚维同时也是project Ô的项目协调员,该项目旨在展示循环水管理的不同技术和方法。他说:“水资源一直以来都是存在的,我们在扩大城市规模时不需要考虑它。”但现在已经不是这样了。

更低的费用

研究人员正在开发软件,以帮助地方当局和企业分析和了解可持续水资源战略的经济效益,例如通过以较低的费用奖励那些使用较少水的人而节省的资金。他们还展示了缓解现有污水处理场压力的废水回收技术,以及利用当地替代水源(如雨水或工业水源)的战略。

大多数现有的水处理厂都是为了处理生活污水而建造的,但随着附近工业排放的污染物越来越多,以及社会习惯的改变,比如抗生素的使用越来越多,工厂现在不得不应对最初设计时没有考虑到的污染物。这种污染物的混合物使得清洁水的成本更高,但也更难提取任何可以重复使用的资源。

斯基亚维说:“我们正试图对靠近污染源的污染物采取行动,因为它们的浓度足够高,可以有效地处理。”

该项目团队已经帮助在以色列水产养殖研究中心安装了一个处理厂,使水能够100%循环利用,从而消除了从海洋中提取更多水的需要。

该工厂使用藻类处理废水,将营养物质提取出来,然后用于喂养当地养殖的鱼类,或作为营养品(膳食补充剂)的原料或其他工业应用。这种循环方法还可以防止废水被排放回环境中,因为废水会引发有毒藻类的大量繁殖,导致其他海洋生物窒息。

斯基亚维说:“防止浪费的最好方法是不产生浪费,这也是我们处理废水的方法。”

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