将城市废水转化为可用淡水是环境方面的胜利。
将系统设计为更节能，使一个好主意变得更好。
使用温室气体——二氧化碳——为这个过程提供动力?
Arup SenGupta是世界知名的研究人员、教育家、作家和发明家，他将自己 35 多年的职业生涯致力于开发解决与缺乏安全饮用水相关的问题的解决方案，他认为这是一种具有潜在变革性的方法。
“由于气候变化的不利影响，加上全球大都市人口逐渐增加，天然淡水资源——湖泊、河流、地下水——面临着严重的压力，”土木与环境工程以及化学和生物分子工程教授 SenGupta 说在利哈伊大学的 PC Rossin 工程与应用科学学院。“大城市的市政污水处理厂不受气候变化的负面影响，如果有适当的可持续和具有成本效益的技术，经过处理的污水可以作为潜在的水源。”
2019 年，SenGupta 和他在 Lehigh 的博士生因其创新的 CO2驱动的离子交换脱盐工艺 HIX-Desal获得美国专利，他称之为“将废水转化为可用水的合法候选人”。
现有的废水淡化系统，例如加利福尼亚州奥兰治县水区和圣地亚哥市采用的那些系统，使用需要单独的电力和/或机械能源的半透反渗透 (RO) 膜工艺。生产 1000 升(264 加仑)处理过的水需要大约 1 到 1.5 kWh 的能量，或者略高于三个美国人每天在家使用的平均水量。
HIX-Desal 利用 CO2的独特化学性质来替代能源需求。而且，SenGupta 说，当与现有的二氧化碳发生器(如水泥厂和厌氧废物消化过程)配合使用时，该过程可以有效地实现碳负排放。
“二氧化碳处理安全且无害，可以在单个脱盐过程中同时用作弱酸和弱碱，”他说，“避免了对能源密集型 RO 膜工艺的需要。”该系统还减少了在反渗透设置中保护膜所需的水预处理，从而节省了成本。
HIX-Desal 的初步研究是与宾夕法尼亚州伯利恒市合作在 Lehigh 家门口进行的。SenGupta 的团队，包括研究环境工程的 PC Rossin 博士研究员陈浩和本科研究学者尼克多纳托，将通过与利哈伊县管理局的新合作，对该技术的能源优势和可扩展性有新的认识。邻近阿伦敦的污水处理计划。
这个为期两年的项目最近由美国内政部下属的联邦机构美国垦务局资助，作为对22 个实验室和中试规模的海水淡化研究项目投资 580 万美元的一部分，以实现更广泛的海水淡化和海水淡化部署。再生水技术。
SenGupta 说，位于阿伦敦的 Kline's Island 工厂每天处理近 3500 万加仑的污水，正在进行的调查表明，HIX-Desal 工艺可以将处理过的废水的盐度降低 60% 以上，而无需任何反渗透。他解释说，如果成功地使用来自设施厌氧消化器的二氧化碳进行部署，该技术每天可以节省大约 100 万千瓦时(或大约足够为 94 个美国家庭供电一年)。
此外，最近的测试证实了另一个潜在的好处：2021 年 7 月，SenGupta 的团队从工厂收集了处理过的废水样本，并完成了第一个循环过程。他说，结果表明，植物废水中存在的磷酸盐(负责藻类生长和富营养化)可以被选择性地去除、浓缩和回收，作为一种潜在的纯肥料，准备直接现场应用。
总的来说，SenGupta 看到了验证废物二氧化碳的巨大潜力，无论是来自垃圾填埋场还是燃气轮机废气，都可用于淡化城市废水和其他受损来源的水(例如用于发电厂或工业设施冷却应用的水)。
“这个概念构成了循环经济的基础，其中一个过程产生的废物是另一个过程中的潜在资源，”他说。“这是一项巨大的挑战，但也令人兴奋。”
标签： 海水淡化技术
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