|
|
電話：/6/7 |
|
傳真： |
|
郵箱： |
|
地址：遼寧省大連市高(gao)新園區 |
|
黃浦路541號網絡產業(ye)大(da)廈(sha)1909室 |
|
|
|
 行業資訊 |
|
|
|
| 200年歷史(shi)的(de)慢(man)砂濾池，遠(yuan)沒你想的(de)簡(jian)單(dan) |
| 發表時間：2022-04-08 13:58:09 作者：admin |
|
不老的砂濾技(ji)術(shu)
你知道嗎(ma)？世衛組織有份報告(gao)說(shuo)，西(xi)(xi)方濾(lv)池(chi)(chi)的(de)歷史(shi)可追(zhui)溯到1804年，當時(shi)一(yi)(yi)個叫John Gibb的(de)蘇格蘭人(ren)發(fa)明了(le)一(yi)(yi)個試驗性的(de)過(guo)濾(lv)裝置(zhi)，主(zhu)要用(yong)于(yu)他自(zi)家的(de)漂(piao)白(bai)工(gong)場(chang)，多(duo)余的(de)過(guo)濾(lv)水(shui)以(yi)每(mei)加侖0.5鎊的(de)價格賣給當地人(ren)。之后的(de)20多(duo)年里，不少人(ren)都對砂(sha)濾(lv)池(chi)(chi)的(de)設(she)計細(xi)節進(jin)行(xing)改進(jin)。到了(le)1829年，砂(sha)濾(lv)池(chi)(chi)進(jin)入市政領域——一(yi)(yi)位(wei)叫James Simpson的(de)工(gong)程師(shi)，為(wei)倫敦的(de)切爾西(xi)(xi)水(shui)務公司建(jian)造了(le)慢(man)砂(sha)濾(lv)池(chi)(chi)(Slow Sand Filter)。這被業界視(shi)作(zuo)市政水(shui)處理史(shi)上的(de)第一(yi)(yi)個砂(sha)濾(lv)池(chi)(chi)。
早期的(de)(de)濾(lv)池僅用(yong)于去(qu)除濁(zhuo)度(du)，但后來人們(men)發(fa)現(xian)，隨(sui)著時(shi)間推移(yi)，濾(lv)池表面會逐漸長出(chu)一層(ceng)有(you)機物(wu)，過濾(lv)效果也會因此(ci)得到(dao)提升(sheng)。如今科(ke)學家(jia)都把這層(ceng)物(wu)質叫(jiao)做Schmutzdecke。一看就知道(dao)它是(shi)德(de)語，英文可譯作dirt cover，專業點說，它是(shi)生物(wu)活性層(ceng)。通過對出(chu)水的(de)(de)化驗分析，人們(men)發(fa)現(xian)濾(lv)池不僅能(neng)氧化水中的(de)(de)氮，還(huan)有(you)更重要的(de)(de)作用(yong)——1886年，英國(guo)人Edward Frandland借用(yong)當時(shi)著名德(de)國(guo)科(ke)學家(jia)Robert Koch發(fa)現(xian)的(de)(de)霍(huo)亂弧菌的(de)(de)微生物(wu)檢(jian)測技術，發(fa)現(xian)慢(man)濾(lv)池能(neng)夠去(qu)除細菌。
寫(xie)到這里，小編有(you)點小感慨：有(you)時覺得我們人(ren)類(lei)(lei)很多時候真的(de)(de)很幸(xing)運，在(zai)科學家們正式(shi)發現疾病可以(yi)通過水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)細菌傳(chuan)播(bo)之(zhi)前(1883年Robert Koch發現霍亂通過水(shui)(shui)傳(chuan)播(bo))，濾池(chi)因(yin)(yin)為可以(yi)去除病原(yuan)微生物，因(yin)(yin)此(ci)已在(zai)不(bu)知覺中(zhong)(zhong)幫人(ren)類(lei)(lei)大(da)大(da)降低了病從(cong)口入的(de)(de)風險。在(zai)此(ci)推薦(jian)大(da)家讀一(yi)下G.R. Scott發表于1954年的(de)(de)《濾池(chi)建造及運行簡史(shi)(shi)(Short History of Filter Construction and Operation)》，借(jie)用那文章(zhang)里的(de)(de)話(hua)：“在(zai)水(shui)(shui)處(chu)理(li)的(de)(de)早期，砂(sha)濾池(chi)是去除有(you)害微生物的(de)(de)唯(wei)一(yi)屏障。” 所以(yi)在(zai)小編看來，濾池(chi)在(zai)水(shui)(shui)處(chu)理(li)發展(zhan)史(shi)(shi)中(zhong)(zhong)，有(you)著比活性(xing)污泥法更重(zhong)要(yao)的(de)(de)地(di)位(wei)。
快濾池(chi)的興起
Schmutzdecke這(zhe)個生(sheng)物(wu)活性層其實是把(ba)雙刃(ren)劍，雖然在(zai)去除微生(sheng)物(wu)方面(mian)起著積(ji)極作(zuo)用，但隨時間推移，Schmutzdecke會(hui)增(zeng)厚到不可穿透，此時必須移除這(zhe)層生(sheng)物(wu)膜，并對濾(lv)(lv)池作(zuo)重新啟動。重啟時間也會(hui)讓人十(shi)分焦急，因為會(hui)長(chang)達6個月左右。這(zhe)也注定(ding)了慢濾(lv)(lv)池誕生(sheng)之后，快濾(lv)(lv)池的面(mian)世是遲早的事。畢竟(jing)人類在(zai)追求(qiu)“好(hao)快多省”的路(lu)上從未停歇。
1872年(nian)，美國建(jian)成第一個(ge)(ge)慢(man)砂濾(lv)(lv)(lv)池(chi)，地(di)點位(wei)于(yu)(yu)紐約州的(de)(de)Poughkeepsie城。10年(nian)后的(de)(de)1882年(nian)，美國人發(fa)明了第一個(ge)(ge)快濾(lv)(lv)(lv)池(chi)，地(di)點位(wei)于(yu)(yu)新澤西州的(de)(de)Somerville。和(he)慢(man)濾(lv)(lv)(lv)不一樣(yang)，由于(yu)(yu)向(xiang)原水投加了混(hun)凝(ning)(ning)劑，快濾(lv)(lv)(lv)池(chi)表面(mian)會形成一層化(hua)學膜，相當于(yu)(yu)替代了慢(man)濾(lv)(lv)(lv)中的(de)(de)Schmutzdecke。但由于(yu)(yu)混(hun)凝(ning)(ning)劑和(he)固體物質的(de)(de)積(ji)累造成嚴重的(de)(de)水頭(tou)損失，快濾(lv)(lv)(lv)需要增加反洗(xi)的(de)(de)工序。
盡管這一代的快濾池(chi)普(pu)遍存在濾料清洗不徹底、反洗水量大等缺點，但(dan)由于其(qi)過濾速度遠高(gao)于慢濾池(chi)，占(zhan)地面積又大大減少(shao)，所(suo)以快濾很快成(cheng)為市(shi)場的寵兒。
1972年，法國(guo)得(de)利滿公司(si)(Degremont)更進(jin)一步(bu)，發明了(le)V型濾(lv)(lv)池(Aquazur V Filter)，采用先進(jin)的氣水聯合反沖洗(xi)工藝和均質濾(lv)(lv)料，在(zai)快濾(lv)(lv)池的基礎上引(yin)入了(le)壓縮空氣進(jin)行反沖洗(xi)，使濾(lv)(lv)料清洗(xi)比較(jiao)徹底(di)，改善了(le)過濾(lv)(lv)性(xing)能，提高了(le)濾(lv)(lv)層的截污能力(li)。
砂濾技術(shu)下一個百年
因其(qi)(qi)占地面積(ji)大等缺點，慢濾(lv)工藝曾一度被(bei)冷落并(bing)被(bei)快濾(lv)取(qu)代。例如(ru)國內的(de)自(zi)來(lai)水廠，大部(bu)分都是采用源自(zi)S公司的(de)V濾(lv)池(chi)技(ji)術。但有趣的(de)是，隨著學界發現慢濾(lv)池(chi)對有機(ji)物，尤其(qi)(qi)是微量有機(ji)物以及(ji)細菌、病毒具有良好的(de)去除能(neng)力(li)，加上(shang)其(qi)(qi)在運行成本上(shang)的(de)優勢，慢濾(lv)又(you)逐漸得到(dao)了重視。
值得一提的是，諸如荷(he)蘭等大(da)家公(gong)認的水處(chu)理強國，在(zai)飲用(yong)水處(chu)理中，他們(men)采(cai)用(yong)的仍(reng)是慢(man)濾(lv)而不是快(kuai)濾(lv)的技術。不僅如此(ci)，他們(men)對慢(man)濾(lv)的研究從未(wei)停止。2019年，荷(he)蘭研究委員會(NWO)、荷(he)蘭兩(liang)家水務(wu)公(gong)司Vitens和Dunea作為牽頭單(dan)位，聯合荷(he)蘭多所著(zhu)名高校(xiao)10名博士(shi)生，專門為砂濾(lv)成立了研究項目SandFiltration。
Frank Schoonenberg是Vitens公司的(de)(de)一名(ming)工藝(yi)工程師，也是這個砂濾研(yan)究項目的(de)(de)負責(ze)人。他在(zai)最近接受采訪時表示：“砂濾池可去除(chu)溶解在(zai)水中(zhong)的(de)(de)鐵、錳和(he)銨等物質。但(dan)如(ru)果你以(yi)為(wei)它(ta)僅僅是簡(jian)單的(de)(de)過(guo)(guo)濾篩子，你就錯了(le)。它(ta)其實(shi)是個反應(ying)(ying)器，里邊有著相互(hu)影響(xiang)的(de)(de)物理、化學和(he)生物過(guo)(guo)程。但(dan)我們還不(bu)完全了(le)解這些(xie)反應(ying)(ying)是如(ru)何(he)運作和(he)相互(hu)影響(xiang)。因此(ci)我們常(chang)常(chang)無法解釋為(wei)什么有些(xie)砂濾池運行效果良好，有些(xie)卻不(bu)行。
是不是覺得有些難(nan)以(yi)置信?
盡(jin)管已經有200年的歷史，而且得到歐洲許多自(zi)來水廠廣泛(fan)應用，但慢濾(lv)池里邊究竟發生了(le)什么(me)，竟然仍是個“黑匣(xia)子之謎”。
荷蘭(lan)這個多方合作項目的(de)目標是要(yao)進一步提高用于(yu)飲用水生(sheng)產的(de)慢濾(lv)技術(shu)的(de)處理能(neng)力、穩定性，并降低成本。
這是一個非(fei)常基礎性的(de)(de)(de)研究(jiu)，并且涵(han)蓋砂濾(lv)的(de)(de)(de)方方面(mian)面(mian)，總的(de)(de)(de)來說由五(wu)個子(zi)(zi)項目組成，每個子(zi)(zi)項目都有兩(liang)個不(bu)同高校或單位的(de)(de)(de)博士生來進(jin)行。項目委員會之所以這樣分(fen)組，是希(xi)望跨學(xue)科背景的(de)(de)(de)人(ren)能碰撞(zhuang)出知識(shi)的(de)(de)(de)火(huo)花，促進(jin)新見(jian)解的(de)(de)(de)產出。這五(wu)個子(zi)(zi)項目分(fen)別為：
1、加強(qiang)對砂濾的微生物(wu)和地球化學動(dong)力學的機械(xie)認知(zhi)
此項目周期為2020年1月(yue)-2024年8月(yue)，主要(yao)由烏特勒(le)支大(da)學地球科學系(xi)和(he)奈(nai)梅亨Radboud大(da)學微生物系(xi)的博士生進行研究(jiu)。
項目組將(jiang)DNA分(fen)析(xi)和(he)地(di)球化學(xue)測量(liang)(geochemical measurements)技術結合到一起：在DNA分(fen)析(xi)中(zhong)，他們可以“盤(pan)點”砂(sha)(sha)濾池(chi)里(li)都(dou)有什么細菌及其數量(liang)和(he)作(zuo)用。所謂的地(di)球化學(xue)測量(liang)，則是指研究人員拍攝顯微照片，準確繪(hui)制出鐵、錳等物質最后被吸附到砂(sha)(sha)濾池(chi)中(zhong)的什么位置。
另外，他(ta)們將對砂濾(lv)工序進(jin)行拆解，先(xian)在一個相對低曝(pu)氣(qi)條件的(de)砂濾(lv)池里去除(chu)鐵，然后(hou)在后(hou)續(xu)的(de)砂濾(lv)池中提高氧氣(qi)含(han)量，以(yi)去除(chu)錳和銨。他(ta)們認為(wei)這樣能更好地(di)優化(hua)砂濾(lv)池的(de)設計。
2、開發模型精確預測除(chu)菌以及粘性膜功(gong)效和保護
此項目周期(qi)為2020年(nian)1月-2024年(nian)8月。研(yan)究員(yuan)將結合實(shi)驗(yan)、3D成像(xiang)和(he)建模(mo)工(gong)具，從(cong)微米級到納(na)米級逐步探究慢濾的工(gong)藝(yi)細節，從(cong)而創建能夠(gou)精確預測實(shi)際運行的模(mo)型(xing)。
參與的大(da)學包(bao)括阿姆(mu)斯特丹大(da)學、烏特勒支大(da)學和代(dai)爾夫特理工(gong)。
3、改(gai)進以地(di)下水為(wei)水源(yuan)的曝(pu)氣(qi)濾池
此項目周(zhou)期為2020年1月-2024年8月，主要(yao)(yao)由代爾夫特理工(gong)大學負責。這是(shi)一個研究快速曝氣濾(lv)池(chi)(chi)的(de)項目。對工(gong)程師來說，傳統的(de)曝氣濾(lv)池(chi)(chi)中多(duo)余(yu)的(de)氧(yang)氣其(qi)實不(bu)是(shi)好(hao)事，所以該項目是(shi)要(yao)(yao)找到控(kong)制氧(yang)化還(huan)原(yuan)電位(ORP)，將曝氣濾(lv)池(chi)(chi)從過去的(de)過飽和到恰如其(qi)分地優化高流速狀態。
4、揭示生物活性(xing)在慢砂(sha)濾池性(xing)能中的作用
此(ci)項目周期為2019年9月(yue)-2023年8月(yue)，主要由(you)烏(wu)特勒支大學和荷蘭皇家大海(hai)研究(jiu)所(suo)(NIOZ)負(fu)責。如題(ti)所(suo)示(shi)，這個項目主要考(kao)察特定生物工藝(yi)在慢濾池中(zhong)的(de)作用。
5、面向下個百年的(de)慢濾(lv)
此項目周期(qi)為2019年(nian)9月-2023年(nian)8月，這個項目主要(yao)由瓦赫(he)寧根(gen)大學和(he)代爾夫特(te)理工大學開展研究(jiu)。最終的(de)服務用戶都是(shi)荷(he)蘭最出(chu)名的(de)水務公司，包括RoyalHaskoning DHV、Witteveen + Bos、Waternet、Waterbedrijf Groningen、Dunea和(he)Vitens。
其實從(cong)這個項(xiang)目名稱也可(ke)(ke)以(yi)看出項(xiang)目組的野心。他們(men)并沒有(you)認為慢濾過(guo)時了，而且認為非常適(shi)合用(yong)(yong)于飲(yin)用(yong)(yong)水(shui)生產，他們(men)希望通過(guo)這次研究，測試不(bu)同濾料、過(guo)濾速度以(yi)及添(tian)加營(ying)養(yang)物(wu)或接種物(wu)的效果，從(cong)而找出創新策(ce)略，從(cong)而加快生物(wu)活(huo)性層 (schmutzdecke)的形成時間，縮短啟動周期，并避(bi)免其快速堵塞。另一(yi)方面(mian)，找出可(ke)(ke)以(yi)優化(hua)的工藝條件，減少濾池占地面(mian)積(ji)和床層高(gao)度，提高(gao)其市場競(jing)爭力。
其(qi)實除了荷蘭(lan)，世界(jie)好多國家(jia)都沒(mei)有停止對(dui)慢(man)濾池的(de)研究。2019年美國俄勒岡州水務局在一份專題報告里，就曾用a timeless technology來(lai)形容(rong)慢(man)濾技(ji)術。隨著水處理(li)行業對(dui)微生物認識的(de)加深，慢(man)濾技(ji)術真的(de)有可(ke)能在下一個(ge)百年里，在城市水處理(li)領域煥發新生。畢(bi)竟，誰不喜歡又好又便宜(yi)的(de)東西(xi)呢(ni)？
|
|
|
|
