可以拯救地球的新兴水技术

作者:未知

  有哪些新兴技术可以帮助人们克服清洁水的稀缺性?
  人类发明水井是一个划时代的革命,虽然水井在人们的生活中经常被忽视。但是,利用水井获取淡水资源,对于内陆社区的扩张至关重要,相关的历史事件可以追溯到近1万年前,比人类车轮发明还要早3000年。
   水井技术只是人类一长串水技术的一个节点,它使人类社会能够持续发展到今天。如今,先进的管道网络和水处理厂,为人类的生活和生产提供了灵丹妙药。由于地球上有限的供水面临巨大压力,人类再次转向技术创新。在水技术方面的新发明,将会成为21世纪人类文明不可或缺的部分。
   纳米过滤技术:根据世界卫生组织的统计,全球每年有160万人死于腹泻,这是因为缺乏安全的饮用水以及基本的卫生设施。印度的研究人员已经提出了使用纳米技术的水净化系统来解决这个长期存在的问题。
   该技术使用复合纳米颗粒从水中去除微生物、细菌和其他物质,复合纳米颗粒会释放出能够破坏污染物的银离子。 “我们的工作可以开始拯救生命,”印度马德拉斯理工学院的费劳帕·彼德普教授说, “每年只需2.50美元就可以为家庭提供微生物安全用水。”
   这表明低成本的水净化最终可能到来,并且具有商业化的可能。
   膜化学:人类能够使用一种特殊的膜对水进行过滤和净化,是现代水处理过程必不可少的一部分。用于过滤的膜孔可以只有10纳米或20纳米,比人类头发丝的1/3000还细。
   虽然膜化学技术已经存在了好多年,但它仍然是深度研究和开发的源泉。 “化学有助于创新水处理的解决方案,例如将咸水转化为适合人类使用的淡水。”北美第二大化学品生产和销售公司巴斯夫公司(BASF)全球水资源开发负责人严尼克·弗维特说。
   最近这方面研究的突破是,在五年内将咸水淡化的成本从每立方米1美元降低到0.5美元到0.80美元之间。新的陶瓷膜技术有助于将水处理过程变得更加便宜。 “膜技术越来越重要,因为系统具有完整性,所有处理系统的寿命和成本都有所提高。”全球性工程、咨询和建筑公司布来克-维奇(Black & Veatch)业务开发总监鲍威尔·史蒂特解释道。
   海水淡化:虽然人们对海水淡化技术寄予厚望,但目前海水淡化仍然非常昂贵,反渗透技术消耗大量能源:每立方米水约消耗4千瓦时的能量。
   新加坡正在探索的一个解决方案是,该国在2005年开设了第一个海水淡化工厂,该工厂是一个生物仿生工厂,即模仿生物的过程来对海水进行淡化,主要模仿红树林植物和广盐鱼(可以生活在新鲜淡水或咸水中的鱼)的生物过程,以最小化海水淡化过程中的能量消耗。另一种新方法是使用增强水通道蛋白的仿生膜:嵌入细胞膜中的蛋白质,选择性地将水进入或者排出细胞,同时阻断盐的出入。
   新加坡公用事业委员会(PUB)首席技术官亨利·赛安说:“如果科学可以找到一种有效模仿这些生物过程的方法,那么海水淡化可能会产生创新的工程解决方案。海水淡化将可以创造奇迹。”
   智能监测:仅在发展中国家,估计每天在输水管网中损失的水量多达4500万立方米。输水管网的跑、冒、滴、漏不僅对供水公司来说成本高昂,而且还会增加水资源短缺的紧张压力,并增加污染物渗入供水系统的可能性。
   全球管网泄漏探测公司梅格公司(SebaKMT)业务发展总监戴尔·哈特立表示:“当多达60%的输送水源下落不明时,投入数十亿美元用于修建额外的水库和水处理厂似乎并不是明智之举。”
   新的监测技术可帮助供水公司确保其庞大供水网络的完整性。电子仪器,例如压力和声学传感器等,可以实时无线连接到集中式和基于云的监控系统中,将使公司能够更快地检测和查明输水管网中的泄漏情况。
   智能灌溉:世界上大约70%的淡水被用于农业。通过部署精准的灌溉系统、计算机算法和建设模型,采用更智能的方法进行灌溉用水管理,已经开始为发达国家的农民带来好处。然而,虽然这种方法包含新的仪器和分析技术,但是这种创新来自于思维方式的变化,强调测量和预测的重要性。
   “在过去,人们对测量所感受到的压力并不大,因为我们当时的监测所需要的技术含量并不高,”国际商用机器公司(IBM)智能水管理专家克来尔·何达克说,“对于水行业而言,智能灌溉是一种新思维,与其他人习惯于投入新的工程一样。”
   污水处理:工程措施仍然有一席之地。生活在城市地区的许多人,即使是经济发达地区,仍然没有对其污水进行充分处理,污水废水经常在未经处理时就被排放,流入河流、河口,或者被用作灌溉水源。
   新技术有望将污水废水转化为能源,或者生产饮用水。例如,有一种模块化混合活性污泥消化器,现在用于去除肥料水中的养分,并且将污水废水处理所需的能量降低一半。
   “人们迫切需要更紧凑的污水处理系统,以便在土地稀缺的城市地区建造新工厂,升级和扩大现有设施。”全球污水处理公司蓝水生物(Bluewater)公司董事会顾问戴维德·欧文博士说, 他是污水废水处理专家。
   移动处理设施:随着全球液压行业的扩大,人们迫切需要一种能够高度移动的水处理设施。人们投资建设反渗透装置,可以使用这种装置处理大量的水以提取出其中的气体,然后将处理后的水体注入地下。
   密歇根大学环境工程与企业家教授彼德·安德斯说:“随着性价比更合适新产品的开发成功,将会在水处理行业产生连锁效益。”安德斯补充说:“随着这些技术的发展,人们学会处理大量的水,我们将看到更便宜、更加适合饮用的水处理系统,我们将开始摆脱大规模的集中型水处理系统。”
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