新兴技术正在创造安全的自来水

新兴技术正在创造安全的自来水

获得清洁安全的水对人类健康和整个社会至关重要。饮用水短缺是当今世界面临的最严重的危机之一;尽管水是全球最丰富的资源之一,但只有不到 1% 的水被认为是可供人类饮用的清洁水。气候变化、人口增长、基础设施老化和城市化是供水中越来越重要的变量。用水户必须依赖新的安全水源,并且正在寻求清洁技术创新者部署以前未尝试过的处理技术。

由于暴露于饮用水中各种污染物的高风险,使用点 (POU) 饮用水处理正在迅速扩大。 POU 处理系统市场的主要增长贡献者之一是不断增长的人口,预计到 2030 年将增加到 86 亿。随着清洁水变得越来越稀缺,这种指数增长肯定会引发对 POU 的更大需求。

POU 处理技术现在包括线绕沉积物过滤器、活性炭、改性炭、离子交换和氧化还原介质过滤器、反渗透膜、紫外线灯、基于纳米技术的解决方案、UV 和 UF 处理组合以及有机和可生物降解过滤的各种组合解决方案。

其中许多技术都经过充分验证、高度商品化且具有成本效益。高级氧化过程是使用强大的瞬态物质(如羟基自由基和硫酸根自由基)的化学氧化过程,也是令人感兴趣的,因为它们可以使用太阳能、电能、声能和其他来源从水中产生。

确保微生物安全的水

21 世纪初,世界卫生组织表示,“进入分配系统的水必须是微生物安全的,理想情况下也应该是生物稳定的。”饮用水的生物稳定性是指在水龙头处为消费者提供与在水处理设施中生产的具有相同微生物质量的饮用水的概念。然而,在水管和房屋管道的分配过程中,细菌可能会不受控制地生长,并可能导致以下问题:

  • 卫生:机会性病原体的发展
  • 审美:味道、气味、颜色变差
  • 操作:管道结垢或生物腐蚀

安全水专家如何将水中的微生物群落引导到能够抵抗有害微生物的入侵和/或生长并且在分配过程中不会出现过度再生的状态?为了变得生物稳定,与可用的生长限制因子的数量相比,饮用水应该含有相对大量的细菌。水源水质和水处理对于生物稳定饮用水的生产至关重要。获得生物稳定的水应满足两个主要条件。

  1. 总养分和能量可用性应低于 K 策略师选择的阈值浓度,并且不会诱导可能导致水质恶化的再生,并且在极端情况下会带来健康风险——病原体的再生。
  2. 总细菌载量应接近承载能力。

在处理流程结束时将营养物质和微生物去除至超低水平的一种有趣方法是反渗透 (RO)。 RO 是一种新兴技术,它通过在高压下将水分子推过膜来物理保留细菌和营养物质。

生物过滤 – 活性炭过滤 – 通常在物理化学处理后应用,以避免配电网络中的再生并去除微量污染物。该处理步骤对于获得生物稳定的饮用水至关重要,因为营养物质将通过过滤器上的吸附和受控微生物生长的结合而被去除。

利用文丘里效应获得安全用水

由于配水系统中可能发生水质下降,一种解决方案可能是广泛实施入口点 (POE) 水处理系统,该系统安装在家庭或建筑物的水管入口处,位于建筑物的水龙头、水龙头、或其他用于分配饮用水、烹饪和洗澡用水的专用出口。典型的 POU 系统包含水处理技术,例如介质过滤、RO 膜、紫外线消毒和再矿化。

一位在达卡工作的博士后研究员意识到,水龙头的自动消毒对于保证饮用水安全是有益的。当时,大多数水处理技术都需要可靠的电力来源和持续的供水,而这些是大多数低收入社区所缺乏的接入点。

为什么通过管道系统分配饮用水的处理厂在许多此类社区中无效?

  • 他们的系统通过不加压和泄漏的管道间歇性地供水。
  • 污染物可以通过这些泄漏进入。
  • 其他净化水的技术通常是为家庭使用而设计的。

艾米·迪克林 (Amy Dickering) 和她的团队确定,自动消毒可以对存在许多疾病流行且无法获得清洁水或卫生工具的社区的水进行消毒。

进入文丘里管,它会在用户收集水的地方自动分配液氯,这通常是连接到管道系统或储水箱的水龙头。它不需要电力或移动部件。研究小组在孟加拉国和肯尼亚的实验室和现场测试了文丘里管,包括社区水龙头、医院和健康诊所。到目前为止,他们已经对使用该设备向肯尼亚基苏木及其周边地区的客户出售水的企业感兴趣。

因为他们还想测试这项技术在特定环境中的健康益处,所以他们与国际人道主义援助组织 CARE 合作,以确定文丘里管是否可以在肯尼亚西部的医院和诊所中可靠地工作。测试将确定其对现实生活的影响。

那里的技术人员将认识到“文丘里”的衍生。文丘里效应是当流经管道的流体被迫通过狭窄部分时发生的现象,导致压力降低和速度增加。该效应通过伯努利方程在数学上进行描述,并且可以在自然界和工业中观察到。许多行业应用依赖于这种效应,因为它们需要能够预测流体在流经狭窄管道时的反应。

最后的想法

根据 2022 年市场报告,专注于改善饮用水的清洁技术公司面临的主要挑战是在广泛的地理区域内可用的水质量参差不齐。水的化学和物理性质因地而异,例如重金属污染或硬水和软水。这意味着关键参与者需要设计通用水处理解决方案或针对特定地理区域的特定处理解决方案。

POU 水处理系统市场的另一个主要挑战是纯净水瓶公司的广泛渗透,这些公司也有助于解决不可持续和有毒的饮用水问题。像密歇根州弗林特这样的地方,饮用水中的铅污染问题更加严重。因此,与受影响市民认为的 POU 水处理系统相比,瓶装水似乎是更安全的选择。

麻省理工学院的研究人员开发了一种重量不到 10 公斤的便携式海水淡化装置,可以去除颗粒和盐分以产生饮用水。其他创新者也在努力,利用公认的实践结合创新技术来解决地球上迫在眉睫的饮用水危机。如果您认识一位可靠的清洁技术创新者,其重点是水龙头的安全水,请在下面的评论部分中分享。

来源: CleanTechnica </a

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