新闻动态

新闻动态

绿泽源提供专业膜产品定制化解决方案

最大规模的MABR系统、高效脱盐新方法

2021-10-19 管理员 阅读 126

本期国际水务科技前沿带您关注:

加拿大:将建造世界最大规模的MABR系统澳大利亚:利用有机金属框架材料+阳光,高效脱盐荷兰:人工珊瑚虫去除水中污染物

加拿大:将建造世界最大规模的MABR系统

加拿大安大略省西南部的滑铁卢地区共有13座污水处理厂,服务该地区60万人口,日处理量约为18万吨。为了满足预期的人口增长,该地区急需对其中的Hespeler污水处理厂的二级处理工艺进行升级。在经历了长达8个月的ZeeLung技术的试点运行后,苏伊士(SUEZ)最终与Hespeler污水处理厂签订了新的合同,细化后续的实地升级改造。这将成为加拿大首个,也是目前世界上最大的膜曝气生物膜反应器(Membrane Aerated Biofilm Reactor, MABR )工程。

ZeeLung将以经济高效的方式快速升级Hespeler污水处理厂而不会影响其现有的运行,并且进一步提高污水厂排放水质,增强营养物去除,减少能耗;同时,充分利用现有设施全面提高污水厂的处理能力和性能。ZeeLung技术采用透气介质将氧气输送到附着在介质表面的生物膜上,氧气通过分子扩散进行传递;与传统污水处理工艺相比,无需借助鼓风机进行曝气,从而降低了约80%的能耗。

Hespeler污水处理厂的MABR升级改造工艺将在2021年正式投入使用,届时该项目将成为全球最大的MABR技术实施方案。

澳大利亚:利用有机金属框架材料+阳光,高效脱盐

莫纳什大学黄焕庭院士领导的国际研究团队,近期在《Nature Sustainability》期刊上发布了一项突破性技术——利用有机金属框架(metal-organicframeworks, MOFs)和阳光可以在30分钟以内将淡盐水或海水转化为干净、安全的饮用水。

世界卫生组织(WHO)建议,高品质饮用水的总溶解性固体(totaldissolved solid, TDS)应小于600 ppm。该技术能够在短短30分钟内将淡盐水/海水中的总溶解性固体降低至500 ppm,并且金属有机框架还可以重复使用,只要利用阳光就可以在4分钟内实现再生。

金属有机框架是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料,其多孔性导致该材料具有很大的比表面积。打个比方,一茶匙的金属有机框架可以装下整个足球场大小的表面。研究团队通过将光敏性的聚螺吡喃丙烯酸酯(PSP)引入一种特殊有机金属框架MIL-53的孔隙中合成了一种新型的MOF材料,称为PSP-MIL-53。它在吸收太阳光后,能在30分钟内使河水、海水中的总溶解性固体物降低至可饮用的范围。这种材料还可以重复使用。每千克PSP-MIL-53每天可生产139.5升淡水,为低能耗的海水淡化提供了新方法。

王焕廷院士表示,这项研究为刺激响应材料(stimuli-responsive materials)在高效节能、可持续的水净化领域的应用开辟了新的方向。传统蒸发脱盐能耗大,其他技术(例如反渗透)也有很多不足,例如能耗高、渗透膜清洁和脱氯过程中需要使用化学药剂等。而阳光是地球上最丰富的可再生能源。利用阳光进行再生的光敏金属有机框架具有极大的应用前景,为脱盐工艺提供了一种新的节能环保可持续解决方案。此外,光明金属有机框架还可以进一步功能化,以环境友好、节能的方式实现采矿及其他领域应用的可持续性。

具体研究内容请访问:https://www.nature.com/articles/s41893-020-0590-x

荷兰:人工珊瑚虫去除水中污染物

海洋中的珊瑚是由许多珊瑚虫(coral polyps)聚合生长的一种生物群体。珊瑚虫是一种带有茎部和触手的小型海生圆筒状腔肠动物,通过特定运动产生微小电流来吸引食物。受此类海洋生物的启发,以及伴随着光响应材料的发展,软机器人(softrobotics)技术在水体环境的应用已朝着无线设备方向发展,这些设备受到外界刺激(如光,pH和磁场)触发从而发挥作用。

人工珊瑚虫的设计开发:A. 天然海洋珊瑚虫 B.受海洋珊瑚虫启发,研究人员设计开发了人工珊瑚虫

但是,大多数光驱动聚合物对低光强的响应较慢,并且缺乏受控的多形变形(multi shape deformation),导致软机器人的发展严重受阻。据此,荷兰埃因霍温科技大学与华威大学的研发人员共同开发了一种1cmx 1cm大小的、表面锚定的无线人工珊瑚虫,可以用来去除水中的污染物。除了清洁功能以外,该软机器人还可以帮助收集和运输特定的细胞进行分析,可用于医疗诊断设备。

人工珊瑚虫由将磁控柄(magneticallycontrolled stem)和光响应式抓手组成。设备下方的旋转磁场驱动着人工珊瑚虫的旋转运动。通过磁力驱动,人工珊瑚虫引起搅动并吸引悬浮目标(如油滴)向其运动。一旦目标在可及范围内,便利用紫外线激活触手,使其向光弯曲,将经过的目标封闭在抓手内。通过蓝光照射还可以释放目标。人工珊瑚虫的光响应抓手对低光强十分敏感,致动迅速且高度可控,使得人工珊瑚虫在水体环境中可以按照需求捕获或释放目标;也证明了致动器组件在多功能水下作业软设备制造中的重要性。

该技术目前还在实验室验证阶段,接下来研究人员将要设计一系列可以协同工作的人工珊瑚虫用于中试研究。

来源:本文源自于IWA