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穗先進所團隊研發污水回用系統 可用於農業灌溉

時間:2018-12-14 21:10:44來源:大公網

污水回用系統

  大公網12月14日訊(記者 帥誠)未經處理的污水在農村地區隨處可見,成為令人頭疼的環境污染源。在南沙,廣州中國科學院先進技術研究所(以下簡稱「廣州先進所」)水科學研究中心的黎晟博士和團隊正準備在這些廢水中「挖寶」,研發出了一套污水回用系統,採用正滲透膜技術將生活污水轉化為化肥溶液,用於農業灌溉。目前,這套系統已經在澳大利亞、沙特阿拉伯試應用。

  「跟市面上常見的污水回用處理系統相比,這套系統能耗更低,對污水中農葯殘留、個人護理化學品殘留等多類污染物的凈化率可以達到98%。」黎晟博士介紹。他們還計划對經處理濃縮的污水或污泥進行再利用,出產具有高附加值的氫能源和碳納米材料,將廢物變成「金珠」。

  一張薄膜讓污水減量90%

廣州先進所水科學研究中心的黎晟博士

  在廣州先進所水科學研究中心的實驗室內,兩罐顏色深淺不一的溶液擺在實驗台上,小型水泵正攪動溶液,發出輕微響聲。幾根導管環繞其間,最終串聯在裝置的一塊透明部件上,其中內嵌一張薄膜將不同顏色液體隔絕開來。這是黎晟博士和團隊搭建的小型污水回用系統。「變廢為寶」的奧秘,就藏在這張不起眼的薄膜上。

  一般而言,對污水的再利用常借助過濾手段,將水分子與雜質成分分離。黎晟博士團隊採用的正滲透膜技術亦然。在正滲透膜兩側分別放置低濃度的污水和高濃度的化肥溶液,污水內大量水分子將在滲透壓的驅動下,穿過正滲透膜上孔隙,持續滲透到另一側化肥溶液中;而污水里剩下的絕大部分溶質則被截留下來,不斷濃縮。

  「正滲透膜的截留率非常高,孔隙僅允許100~200分子量的中性物質通過。」黎晟博士表示,這意味着,絕大部分病菌、農葯殘留都被擋在正滲透膜的一側。「裝置里的污水最終可濃縮至原來的1/10,實現減量化處理。」

  實驗測定結果顯示,污水中的農葯殘留、工業化學品殘留以及個人護理化學品殘留在該系統內的去除率可達到98%。通過這項技術稀釋獲取的化肥溶液可以更放心地用於澆灌農作物,避免有毒物質在糧食中積累富集。

  在污泥里發掘「金珠」

  由於只依賴滲透壓驅動,這套正滲透污水回用系統在過濾環節能耗很低,無須額外進行加壓操作。根據測算,每平方米的正滲透膜一小時可過濾20升污水,使用壽命可達4至5年。膜的抗污染能力是影響正滲透膜使用效率和壽命的重要因素,這也是黎晟博士的「老本行」。記者了解到,他曾在全球最大的淡化海水生產國沙特阿拉伯工作了五年時間,主要研究海水化淡膜的防污染防堵塞問題。

  黎晟博士表示,目前國內利用正滲透技術進行污水回用處理的應用還很少,他們團隊正在設計研發新型正滲透膜材料,進一步提高系統的效率。

污水回用系統

  據介紹,這套污水回用系統已在澳大利亞、沙特阿拉伯進行試應用,接下來將與西北農林科技大學的團隊合作,在乾旱少水的西北地區進行落地推廣,通過提取污水中的純水稀釋營養液,用於溫室無土栽培。

  對污水進行減量化處理、實現水資源的再利用,只是黎晟博士的第一步設想。在他手里,經濃縮后的污水還大有用處。在另一間實驗室里,該團隊正在同時開發厭氧發酵系統和裂解裝置,通過厭氧細菌的作用,將濃縮污水或污泥里的有機物分子分解成甲烷。這種生物清潔能源將導入至一旁的裂解反應裝置,產出高品質的氫氣能源和碳納米材料。而經過發酵的剩餘污泥經過脫水處理後,也是改良土壤的好肥料。

  「廣州的污水處理廠每天大約要生產2700噸污泥,這些污泥對于別人來說是廢物甚至是負擔,對我們而言卻是『金珠』。」黎晟博士相信,假如在利用污水的過程中能產出具有高附加值的產品,帶來更大的經濟效益,農戶參與污水處理的積極性也會大大提高。記者了解到,目前上述技術的專利申請已進入實審階段。

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