新興技術(shù)拯救地球水資源

方舟

　　人類發(fā)明水井是一個劃時代的革命，雖然水井在人們的生活中經(jīng)常被忽視。水井只是一長串水技術(shù)的一個節(jié)點，卻使社會持續(xù)發(fā)展到今天。如今，先進的管道網(wǎng)絡(luò)和水處理技術(shù)為生活、生產(chǎn)提供了便捷。但是全球水資源仍面臨巨大的壓力，人們將重點轉(zhuǎn)向水技術(shù)的發(fā)明創(chuàng)新。21世紀，有一些新興水技術(shù)可以幫助人們解決水資源短缺的問題。

　　納米過濾

　　根據(jù)世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計，全球每年有160萬人死于腹瀉，這是因為缺乏安全的飲用水，以及基本衛(wèi)生設(shè)施落后。印度的研究人員已經(jīng)提出使用納米技術(shù)的水凈化系統(tǒng)來解決這個長期的問題。

　　該技術(shù)使用復合納米顆粒，從水中去除微生物、細菌和其他物質(zhì)，復合納米顆粒會釋放出能夠破壞污染物的銀離子。“我們的工作可以拯救生命。”印度馬德拉斯理工學院的費勞帕·彼德普教授說，“每年只需2.5美元就可以為家庭提供微生物安全用水?！边@表明，低成本的水凈化可能出現(xiàn)，并且具有商業(yè)化的可能。

　　膜化學

　　人們能夠使用一種特殊的膜對水進行過濾和凈化，這是現(xiàn)代水處理過程必不可少的一部分。用于過濾的膜孔可以只有10～20納米，比人類頭發(fā)絲還細3000倍。

　　雖然膜化學技術(shù)已經(jīng)存在多年，但它仍然是值得深度研究和開發(fā)的項目?！盎瘜W方法有助于創(chuàng)新水處理的解決方案，例如將咸水轉(zhuǎn)化為適合人類使用的淡水?！北泵赖诙蠡瘜W品生產(chǎn)和銷售公司巴斯夫公司全球水資源開發(fā)負責人嚴尼克·弗維特說。

　　最近，這方面研究取得了新突破，5年內(nèi)將咸水淡化的成本從每立方米1美元降低到0.5～0.8美元之間。新的陶瓷膜技術(shù)有助于將水處理過程變得更加便捷。

　　海水淡化

　　人們對海水淡化技術(shù)寄予厚望，但目前海水淡化的費用昂貴，反滲透技術(shù)消耗大量能源，每立方米水約消耗4千瓦時的能量。

　　新加坡正在探索的一個解決方案。該國在2005年開設(shè)了第一個海水淡化工廠，該工廠是一個生物仿生工廠，即模仿生物的過程來對海水進行淡化，主要模仿紅樹林植物和廣鹽魚（可以生活在新鮮淡水或咸水中的魚）的生物過程，以將海水淡化的能量消耗降到最低。另一種新方法是使用增強水通道蛋白的仿生膜，嵌入細胞膜中的蛋白質(zhì)，選擇性地將水進入或者排出細胞，同時阻斷鹽的出入。

　　新加坡公用事業(yè)委員會首席技術(shù)官亨利·賽安說：“如果可以找到一種有效模仿這些生物過程的科學方法，那么海水淡化可能會產(chǎn)生新的解決方案?！?/span>

　　智能監(jiān)測

　　僅在發(fā)展中國家，每天在輸水管網(wǎng)中損失的水量大約為4500萬立方米。輸水管網(wǎng)的“跑冒滴漏”不僅對供水公司來說成本高昂，而且還會增加水資源短缺的壓力，并增加污染物滲入供水系統(tǒng)的可能性。

　　全球管網(wǎng)泄漏探測公司梅格公司業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)戴爾·哈特立表示：“當多達60％的輸送水源下落不明時，投入數(shù)十億美元用于修建額外的水庫和水處理廠似乎不是明智之舉?！?/span>

　　新的監(jiān)測技術(shù)可幫助供水公司確保其龐大供水網(wǎng)絡(luò)的完整性。電子儀器，例如壓力和聲學傳感器等，可以實時無線連接到云監(jiān)控系統(tǒng)，將使公司能夠更快地檢測和查明輸水管網(wǎng)中的泄漏情況。

　　智能灌溉

　　世界上大約70％的淡水用于農(nóng)業(yè)。一些國家通過部署精準的灌溉系統(tǒng)、計算機算法和建設(shè)模型，采用更智能的方法進行灌溉用水管理，已經(jīng)給本國農(nóng)民帶來好處。這種方法包含儀器和分析技術(shù)的創(chuàng)新，但這種創(chuàng)新根本上是因為思維方式的變化——強調(diào)測量和預(yù)測的重要性。國際商用機器公司智能水管理專家克來爾·何達克說：“對于水行業(yè)而言，智能灌溉是一種新思維，與其他人習慣于投入新的工程一樣?！?/span>

　　污水處理

　　在城市中，即使是經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，也不能保證對污水進行充分處理。污水廢水經(jīng)常在未經(jīng)處理前就排放到河流、河口或被用作灌溉水源。

　　污水處理新技術(shù)有望將污水廢水轉(zhuǎn)化為能源或者生產(chǎn)飲用水。例如，有一種模塊化混合活性污泥消化器，能將污水廢水處理所需的能量降低一半。

　　移動處理設(shè)施

　　隨著全球液壓行業(yè)規(guī)模的擴展，人們迫切需要一種能夠高度移動的水處理設(shè)施。人們投資建設(shè)反滲透裝置，可以處理大量的水以提取其中的氣體，然后將處理后的水體注入地下。

　　密歇根大學環(huán)境工程與企業(yè)家教授彼德·安德斯說：“隨著水處理設(shè)施新項目的研發(fā)成功，水處理行業(yè)將會產(chǎn)生連鎖效益?！彼a充說，“隨著這些技術(shù)的發(fā)展，人們學會處理大量的水，我們將看到更便捷、更適合飲用的水處理系統(tǒng)，將擺脫大規(guī)模的集中型水處理系統(tǒng)。”