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。
2015年水處理行業(yè)進(jìn)入高發(fā)展期，市場進(jìn)入白熱化狀態(tài)，在如此激烈競爭的市場中，又有哪些新的水處理技術(shù)或是水處理系統(tǒng)發(fā)布呢?
一、新型低能耗一體化MBR工程結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)化新聞發(fā)布會上表示取得了突破性進(jìn)展，其性能達(dá)到領(lǐng)先水平。
第三代污水處理技術(shù)：包括以三池合一為核心的工程結(jié)構(gòu)技術(shù)、以新型無機(jī)—有機(jī)復(fù)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(yuǎn)程控制技術(shù)等。據(jù)此研發(fā)的小型污水處理成套設(shè)備，未來可以在農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖場、旅游景點(diǎn)、高速公路服務(wù)區(qū)、海島等需要小型污水處理設(shè)施的地方廣泛應(yīng)用。
據(jù)北京工業(yè)大學(xué)市政研究所所長李軍教授介紹，我國目前污水處理主要依賴、二代技術(shù)。代污水處理技術(shù)是傳統(tǒng)活性污泥法，優(yōu)點(diǎn)是能耗及運(yùn)行費(fèi)用較低，但占地大、出水水質(zhì)差且不穩(wěn)定，達(dá)不到中水回用要求。第二代技術(shù)是基于膜法的常規(guī)MBR污水處理工藝，已經(jīng)在我國部分大、中城市開始應(yīng)用，出水水質(zhì)穩(wěn)定且能達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)，但由于膜材料價(jià)格高導(dǎo)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(tǒng)解決前兩代污水處理系統(tǒng)的問題。
中科院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員魏源送表示，此項(xiàng)技術(shù)與現(xiàn)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(wěn)定、自動化程度高、可遠(yuǎn)程控制管理、工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，便于在城鎮(zhèn)和農(nóng)村推廣，市場應(yīng)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
污水凈化是一個既困難又昂貴的過程，尤其是對那些資金匱乏的發(fā)展中國家，因此，一個超級廉價(jià)的水凈化技術(shù)有著十分廣闊的前景。
2015年9月，來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，同時可以實(shí)現(xiàn)低能耗。
該技術(shù)采用了滲透蒸發(fā)(又稱滲透汽化，是有相變的膜滲透過程)的技術(shù)原理，研究人員開發(fā)出醋酸纖維素膜與其它組件相結(jié)合，并使用外部熱源將膜透過組分汽化，從而達(dá)到過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(jié)合了海洋學(xué)、化學(xué)工程、農(nóng)業(yè)工程以及生物系統(tǒng)工程等專業(yè)知識想出了這個解決方案，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，這個技術(shù)目前在埃及、中東和北非大多數(shù)國家中使用”，埃及國家研究中心的水污染教授HelmyEl-Zanfaly說，“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(xiàng)目的學(xué)術(shù)研究工作必須先進(jìn)行小規(guī)模初步試驗(yàn)，以證明該理論在大范圍中可行。其次，如何處理過程中生成的廢物也是一個問題。
三、新技術(shù)：好氧新技術(shù)助力污泥無害化處理
隨著城鎮(zhèn)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(yán)峻。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國污泥年產(chǎn)生量3000多萬噸，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(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》要求，到2015年，直轄市、省會城市和計(jì)劃單列市的污泥無害化處理處置率達(dá)到80%，其他城市達(dá)到70%，縣城及重點(diǎn)鎮(zhèn)達(dá)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(xiàn)有污泥處理處置設(shè)施應(yīng)于2017年底前基本完成達(dá)標(biāo)改造，地級及以上城市污泥無害化處理處置率應(yīng)于2020年底前達(dá)到90%以上。非法污泥堆放點(diǎn)一律予以取締。
自2012年開始，北京排水集團(tuán)開始跟蹤UTM超高溫生物干化技術(shù)，從中試到實(shí)際工程應(yīng)用歷經(jīng)兩年。在順義污泥再生利用項(xiàng)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)有限公司的專利菌種高能嗜熱菌。這一菌種可有效打開污泥中的有機(jī)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(tǒng)好氧發(fā)酵技術(shù)，可使發(fā)酵溫度低、發(fā)酵周期長、病原體和蟲卵不能徹底殺滅的問題得到妥善解決，能實(shí)現(xiàn)污泥的無害化和穩(wěn)定化處理。
據(jù)悉，這一技術(shù)被列入科技部的火炬計(jì)劃，被認(rèn)為是“對傳統(tǒng)好氧發(fā)酵工藝的創(chuàng)新”，使污泥穩(wěn)定化、無害化后進(jìn)行土地利用變?yōu)楝F(xiàn)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(dāng)前治理污水的方法主要有：沉降、絮凝、過濾、吸附、氣浮、生物處理等，但這些方法都不可避免地帶來二次污染，而且還有再生費(fèi)用昂貴或處理周期長等缺點(diǎn)。
生活污水雖然可用傳統(tǒng)的生物處理法有效地處理，但數(shù)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驗(yàn)收。該材料由河北工程大學(xué)開發(fā)，可顯著提升現(xiàn)有的光催化污水處理技術(shù)。
在傳統(tǒng)的光催化材料中，二氧化鈦因其具有無毒、化學(xué)穩(wěn)定性好、氧化能力強(qiáng)、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛關(guān)注。
然而，二氧化鈦太陽光能吸收率較低、分離和再生性及循環(huán)使用性能差，限制了其應(yīng)用。科研人員將金屬酞菁(MPc)與二氧化鈦復(fù)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(nèi)首創(chuàng)再生粉末活性炭污水處理技術(shù)
8月13日，浙江環(huán)科院來君集嵊新污水處理廠商談合作;14日，紹興市委市政府聯(lián)袂來考察;15日，河北省晉州市環(huán)保局來商談合作。而活性炭巨頭，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日正式營運(yùn)以來，他們已接待近百次政府、學(xué)界、企業(yè)以及國外代表，來商談合作事項(xiàng)。
湖北君集水處理有限公司董事長巴能軍說，污水處理沒有高深的理論難題，主要是解決工程技術(shù)問題。我們卓越的工程師，留美歸國的許榕，圍繞活性炭的使用，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)發(fā)明了幾十項(xiàng)專利，使原來在水污染突發(fā)事件中作為應(yīng)急處理的活性炭技術(shù)，能夠大規(guī)模應(yīng)用，在嵊州污水處理廠的提標(biāo)改造中，不僅運(yùn)用14項(xiàng)專利技術(shù)，還申請17項(xiàng)專利，高效處理好了印染、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(guī)模應(yīng)用，首先必須降低污水中的懸浮物，還要解決過水量小的問題。而核心和難點(diǎn)，是如何降低使用成本。
從2008年起，他們開始研究粉末活性炭技術(shù)。從2011年8月開始，為了掌握粉末活性炭的吸附效率、過水流速、炭層的比較佳設(shè)計(jì)高度，他們實(shí)驗(yàn)用6克粉末活性炭過濾1升污水，1升污水比較少過濾6次。經(jīng)過11796次過濾之后，終于獲得了理想數(shù)據(jù)。而這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，目前他們?nèi)匀辉诶^續(xù)，以期得到比較佳數(shù)據(jù)。
有了理想的粉末活性炭過濾數(shù)據(jù)，他們在通行的過濾罐的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種適應(yīng)粉末活性炭的全新的連續(xù)式粉末活性炭過濾罐，粉末活性炭濾芯在罐中布局巧妙。這種過濾罐可以不間斷地長時間連續(xù)工作，一個過濾罐24小時過濾1萬噸“劣五類”污水。
六、美科學(xué)家研發(fā)“可飲用書”可過濾污水中99%細(xì)菌
美國科學(xué)家近日發(fā)明了一本神奇的書，它的書頁可以被撕下來凈化水源，這聽起來很不可思議，但已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)中被證明有效。這本書被命名為“可飲用書”，是由弗吉尼亞大學(xué)和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的科學(xué)家們合作研發(fā)的一款集書本和過濾器于一身的工具。它的書頁上含有納米銀離子，能過濾掉污水中的各類細(xì)菌。
“可飲用書”當(dāng)然不是指書本身能喝，而是指這本印著濾水方法和衛(wèi)生知識的書可以過濾淡水，使其變得可以飲用。只需要撕下一頁紙，就能將河流、溪水、水井等地方提取出來的淡水過濾凈化。水中的細(xì)菌等有害物質(zhì)在滲過紙頁時會被紙頁中的銀離子與銅離子吸附。一張過濾書頁可以凈化100公升的水源。一本“可飲用書”就可以滿足一個人4年的用水所需。
該研究結(jié)果在美國化學(xué)學(xué)會于波士頓召開的第250屆全國會議上公布。在測試過濾了南非、加納和孟加拉共和國的25處被污染水源后，該書被證實(shí)可以成功過濾掉污水中99%的細(xì)菌。研究者們稱，過濾后的水源與美國標(biāo)準(zhǔn)自來水水質(zhì)相近，有微量的銀離子和銅離子在過濾中進(jìn)入水中，但都符合標(biāo)準(zhǔn)。
七、新一代電吸附技術(shù)助化工廢水零排放
水資源稀缺和水污染日益嚴(yán)重問題已引起全社會的高度關(guān)注。尤其是化工廢水零排放是一個世界性難題。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(dá)到低能耗、“零”排放目標(biāo)，一直在競相探索高效的技術(shù)路徑。
6月10日-12日，在上海水展上，愛思特水務(wù)科技有限公司發(fā)布和展示的全新概念“E+零排放”技術(shù)引起極大關(guān)注與轟動。業(yè)界人士認(rèn)為，全新的電吸附水處理技術(shù)以其低成本及先進(jìn)性、成熟度，有望成為解決世界性水污染問題的有效手段之一，可望加速實(shí)現(xiàn)化工廢水的“零”排放。
愛思特公司董事長孫曉慰表示，“E+零排放”系列工藝技術(shù)是以當(dāng)代先進(jìn)的電極材料為核心，集成目前市場上成熟的膜處理技術(shù)、生化處理技術(shù)、蒸發(fā)技術(shù)等，形成愛思特獨(dú)特的“1+N污廢水處理技術(shù)系統(tǒng)”，已形成并擁有有效專利17項(xiàng)，其中PCT專利1項(xiàng)、國內(nèi)發(fā)明專利9項(xiàng)、實(shí)用新型專利7項(xiàng);軟件著作權(quán)2項(xiàng)。其工藝特點(diǎn)是專長高硬高鹽水的處理，具有無需軟化除硬、處理過程簡練、制水成本低廉、無二次污染、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。其比較大亮點(diǎn)之一是較傳統(tǒng)工藝大大降低了“零”排放成本。若采用傳統(tǒng)的RO+MVR技術(shù)，要實(shí)現(xiàn)“零”排放，每噸水處理成本高達(dá)9.49元，而愛思特“E+零排放”工藝將噸水處理成本降低到3.62元，較傳統(tǒng)工藝下降60%以上。對于高耗水企業(yè)來說，實(shí)施廢水“零”排放的可行性大大增加。
八、治污新方法微動力投資小占地少效果好
在安康市漢濱區(qū)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。這里地面長滿美人蕉、菖蒲等綠色植物，如果不是格柵外樹立的“老莊村生活污水處理3號池”的標(biāo)牌，一般人怎么也無法把這里與污水處理聯(lián)想到一起。標(biāo)牌上還清楚地寫明，該污水站的處理模式為：微動力處理+人工濕地。從該污水站出來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(shè)施都埋在地下。
為了展示微動力污水處理系統(tǒng)的效果，漢濱區(qū)環(huán)保局沈海燕局長現(xiàn)場從污水站進(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)過微動力系統(tǒng)處理完以后的水看起來清澈透明，聞起來也沒有異味。
“生活污水微動力人工生態(tài)濕地處理工藝就是將生活污水在管道的導(dǎo)引下，經(jīng)過格柵井、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。污水中的富營養(yǎng)分子經(jīng)過礫石層層過濾后，比較終由美人蕉等植物吸收，經(jīng)過一系列程序，生活污水就能夠達(dá)標(biāo)排放了。”沈海燕說。根據(jù)安康市環(huán)境監(jiān)測站的監(jiān)測結(jié)果，老莊村污水站的出水水質(zhì)完全達(dá)到國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級標(biāo)準(zhǔn)。
九、科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出綠色高分子緩沖體系
上海應(yīng)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)表于英國皇家化學(xué)會旗下期刊《綠色化學(xué)》上。
傳統(tǒng)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(diào)控溶液的pH值，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、化學(xué)分析、生物醫(yī)學(xué)與環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。但其存在一系列缺憾，如導(dǎo)致目標(biāo)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(yán)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(shè)計(jì)了一種高分子枝載的共軛酸堿對，它完全不溶于水或者有機(jī)溶劑，通過離子交換機(jī)制來控制溶液的pH值。這種緩沖體系的后處理非常簡便，僅僅運(yùn)用過濾操作，就可以把高分子枝載的緩沖劑完全從溶液中分離出來;而且這種高分子pH緩沖劑可以不經(jīng)處理而連續(xù)循環(huán)使用。
實(shí)驗(yàn)同時發(fā)現(xiàn)，這種高分子緩沖體系具有一個明顯不同于傳統(tǒng)緩沖體系的特點(diǎn)：溶液的pH值對體系中的鹽分有線性依賴關(guān)系，鹽的濃度每提高10倍，溶液的pH值就降低一個單位，反之亦然。
十、重慶研制出光催化水污染處理系統(tǒng)
曾被稱為“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(tuán)隊(duì)研制出“一種用于光催化氧化技術(shù)處理污水的系統(tǒng)”，已申請國家專利。
“針對水污染，有生物降解法等多種處理方式。”該校化工專業(yè)大二學(xué)生陳冬玲告訴記者，其中，使用太陽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(jī)污染物，是一種有效的降解方法，且成本很低。
不過，此前光降解的材料大多利用紫外線進(jìn)行作用。但由于重慶多霧，當(dāng)紫外光到達(dá)地面時只有5%的利用率。
“但可見光到達(dá)地面時還有50%的利用率，所以需找到一種利用可見光發(fā)生作用、適合重慶的光降解材料。”陳冬玲說，在導(dǎo)師帶領(lǐng)下，由13名學(xué)生組成的攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過數(shù)十次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)一種將氯氧鉍+硫化鎘混合制成的材料，對可見光有響應(yīng)，并對毒性較大的酚類物質(zhì)、苯等有機(jī)物質(zhì)能起到非常好的降解作用。
如今，團(tuán)隊(duì)還攻克了將這種材料進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的難關(guān)，成本很低，可反復(fù)使用。
據(jù)悉，該項(xiàng)目已申請國家發(fā)明專利，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。
