最近,愛爾蘭和德國在污水處理領域正在探索一些新方法,也許在未來能讓我們的污水處理變得更加簡便。記者采訪廣東省微生物研究所副所長孫國萍、華南理工大學環境科學與工程學院胡勇有教授。他們認為,這些是很有意義的探索,能否應用仍言之尚早。
日光浴也能凈水
據外媒及《科技日報》等媒體報道,最近,愛爾蘭都柏林城市大學的一個研究小組向美國化學協會第247屆全國會議提交報告稱,他們制造出一種簡便易行的凈水器,可用陽光和一種常見的鈦白粉,將水中的有機化合物完全分解,也許能為廣大農村和發展中國家人民帶來實惠。環境水中有很多微量污染物,比如洗滌劑、染料、殺蟲劑、除草劑、藥物。都柏林城市大學的安妮。莫里斯博士向媒體解釋說,要改良目前的水處理方法,去除那些可能的有害物質,成本很高且耗費大量能量,也不一定能把這些污染物完全去除。而常用于給涂料、紙張、牙膏、食物及其他產品增白的二氧化鈦粉末,在一定的能量下,可作為催化劑來促進化學反應—分解飲用水中的殺蟲劑、藥物等有機化合物。
研究小組對納米粒子、納米管、納米線和納米介孔珠等不同形狀的二氧化鈦進行了試驗,最后發現納米管形狀的二氧化鈦能更好地吸收可見光,因此被陽光激活的效果最好。研究者選擇石墨烯薄片作為一種載體裝置,讓二氧化鈦納米管與石墨烯薄片結合。當污染物通過這種混合層時,就被困在石墨烯表面上,二氧化鈦得以與污染物“親密接觸”而有效分解它們。他們還用雙氯芬酸等多種藥物驗證了這一系統的效果。
“我們正在研究能否把這種石墨烯混合材料裝在盒子里,作為飲用水處理的一個步驟!蹦锼拐f。盒式系統還能固定石墨烯,讓污染物不會漏到干凈水里!皩砟憧梢栽谑袌錾腺I一個這種盒子,直接放到飲水管道里!
但莫里斯還指出,要將飲用水完全凈化,單靠這一步是遠遠不夠的。這只是在經過常規水處理工序后進一步的凈化,以消除最難去除最隱蔽的污染物。新技術將來可能作為一種簡便消費品,用來去除水中的頑固性污染,作為凈水的最后一步。
莫里斯說,在宣布這種二氧化鈦-石墨烯系統成功之前,還有許多問題要解決,比如要保證在分解污染物時產生的副產品是無害的,還要確保系統所需要的能量和簡單地用紫外線照射二氧化鈦大致相當。
像釣魚一樣回收污水中的磷
據新華網報道,德國研究人員報告說發明了一種新方法,可像釣魚一樣將污水中的磷“釣”出來,回收后予以重新利用。德國弗勞恩霍夫應用研究促進協會在接受采訪時指出,從水中“釣”磷的關鍵是利用一類名為“超順磁粒子”的特殊物質作“魚餌”。超順磁粒子在感受到磁場時,自己也會具有磁性;而當磁場撤去時,則會退去磁性。
研究人員對超順磁粒子進行了改造,使之具有與磷酸根結合的能力,粒子在水中就會抓住磷酸根離子。這時使用磁鐵,超順磁粒子便會帶著磷酸根離子從水中脫離,水中的磷就被去除。據介紹,此法也可用于分離污水中的有毒重金屬等有害物質。
這項技術由弗勞恩霍夫應用研究促進協會“物質循環與資源戰略項目小組”與德國多所高校合作開發,去年12月獲得德國不倫瑞克再生水國際研討會“未來獎”,并將亮相今年4月舉行的德國漢諾威工業博覽會。
磷回收技術成熱點
胡勇有教授指出,磷是一種不可再生的資源。它是人類和動植物各種生命活動必須的元素。世界上76%的磷礦石被用于化肥生產。對磷的需求量每年仍在增加。但世界上的磷礦資源卻只能維持100年左右。陸地上的磷通過土壤流失、動物排泄、人類生活及代謝活動而最終匯集到河流、湖泊、海洋中,部分沉淀下來成為底泥,部分溶解在水中。而水中的磷過多,會造成水體的富營養化。
“工業、生活廢水排到河流入?,造成藻類大量滋生,就是水體富營養化的表現!睂O國萍也指出。一方面是磷資源匱乏,一方面卻是大量的磷流失到水體中,這就使得磷的回收技術成為許多國家熱衷探索的熱點之一。用化學或生物化學的方法,絮凝沉淀的方法回收,是比較常用的方法。孫國萍說,傳統活性污泥工藝中會用一類特殊的聚磷菌來吸收磷。這些聚磷菌在好氧狀態下能超量地將污水中的磷吸入體內,使體內的含磷量超過一般細菌體內的含磷量的數倍。在厭氧的狀態下,又會分解體內儲存的聚磷酸鹽。還可以用焚燒污泥的方法來回收磷。像德國所嘗試的方法,更像現在用的吸附法,來利用某些物質對水中磷酸根離子的吸附親和力,來實現廢水除磷和磷回收。孫國萍和胡勇有指出,他們對超順磁粒子吸附磷的方法了解不多。孫國萍指出:“評估這種方法的效果,也要考慮使用多大磁場的問題,也同樣要計算處理的成本控制問題!
對于愛爾蘭、德國的研究,孫國萍表示,很多科學實驗的結果,往往是失敗,有可能根本不能拿來應用。很多情況下,我們需要更多證據支持才能談及應用的問題。但不能因此否定科學探索性研究、公益性研究的價值。否定了創造性的探索,也就否定了科學本身。
面對污水處理新方法的探索,孫國萍覺得有意義,但水源保護是最重要的!半m然,現在的技術可以做到連垃圾滲濾液處理后都可以飲用,但是,一切挽救措施都不如保持水源的干凈來得重要!睂O國萍說。
可能會產生臭氧的二次污染
廣東省微生物研究所副所長孫國萍在接受記者采訪時指出:“用光催化方法來氧化有機物是很早就已經有的技術。不過,傳統的做法是用高能的紫外光來激發二氧化鈦,以達到將有機物迅速氧化的目的。如果以普通陽光就能實現這種光催化反應,當然會方便很多!钡,孫國萍也指出,究竟能否真的加以應用,要看用陽光代替紫外光來做催化,對有機物氧化的程度究竟夠不夠!叭绻礻、下雨的情況下,凈化效果是否還能很穩定?比如1噸的水,需要多大強度的陽光?需要多少鈦白粉?能去掉哪些污染物?需要研究者進一步的小試、中試和工業化規模等實驗數據才能下判斷!睂O國萍指出,目前,光催化二氧化鈦多用于一些空氣中揮發性的有機物的去污!帮嬘盟矫婧苌儆玫蕉趸。因為二氧化鈦也有使用壽命上的限制。而且最大的副作用在于會產生臭氧,有二次污染的問題!睂O國萍說。雖然臭氧是強氧化劑,能殺菌、有效降低COD(化學需氧量,值越高說明水體受有機物的污染越嚴重),但同時對人刺激性很強,對皮膚、眼、鼻、喉都會產生刺激,甚至有致癌的風險。從莫里斯的言論來看,保證副產品無害,以及能量與用紫外線時相當,也同樣是研究中所要面臨的問題,可見,在這方面是否有大的突破,仍需深入探索。
華南理工大學環境科學與工程學院的胡勇有教授也指出同樣的問題,他指出:“這種設備可能要明確使用的方式和條件。比如太渾濁的污水,有可能就不適合用這種方法來處理,渾濁的污水透光效果比較差,用這種光催化的凈化方式可能就不行!