未经处理的污水在农村地区随处可见，成为令人头疼的环境污染源。在南沙，广州中国科学院先进技术研究所（以下简称“广州先进所”）水科学研究中心的黎晟博士和团队正准备在这些废水中“挖宝”，研发出了一套污水回用系统，采用正渗透膜技术将生活污水转化为化肥溶液，用于农业灌溉。目前，这套系统已经在澳大利亚、沙特阿拉伯试应用。
“跟市面上常见的污水回用处理系统相比，这套系统能耗更低，对污水中农药残留、个人护理化学品残留等多类污染物的净化率可以达到98%。”黎晟博士介绍。他们还计划对经处理浓缩的污水或污泥进行再利用，出产具有高附加值的氢能源和碳纳米材料，将废物变成“金珠”。
一张薄膜让污水减量90%
在广州先进所水科学研究中心的实验室内，两罐颜色深浅不一的溶液摆在实验台上，小型水泵正搅动溶液，发出轻微响声。几根导管环绕其间，最终串联在装置的一块透明部件上，其中内嵌一张薄膜将不同颜色液体隔绝开来。这是黎晟博士和团队搭建的小型污水回用系统。“变废为宝”的奥秘，就藏在这张不起眼的薄膜上。
一般而言，对污水的再利用常借助过滤手段，将水分子与杂质成分分离。黎晟博士团队采用的正渗透膜技术亦然。在正渗透膜两侧分别放置低浓度的污水和高浓度的化肥溶液，污水内大量水分子将在渗透压的驱动下，穿过正渗透膜上孔隙，持续渗透到另一侧化肥溶液中；而污水里剩下的绝大部分溶质则被截留下来，不断浓缩。
“正渗透膜的截留率非常高，孔隙仅允许100~200分子量的中性物质通过。”黎晟博士表示，这意味着，绝大部分病菌、农药残留都被挡在正渗透膜的一侧。“装置里的污水最终可浓缩至原来的1/10，实现减量化处理。”
实验测定结果显示，污水中的农药残留、工业化学品残留以及个人护理化学品残留在该系统内的去除率可达到98%。通过这项技术稀释获取的化肥溶液可以更放心地用于浇灌农作物，避免有毒物质在粮食中积累富集。
在污泥里发掘“金珠”
由于只依赖渗透压驱动，这套正渗透污水回用系统在过滤环节能耗很低，无需额外进行加压操作。根据测算，每平方米的正渗透膜一小时可过滤20升污水，使用寿命可达4至5年。膜的抗污染能力是影响正渗透膜使用效率和寿命的重要因素，这也是黎晟博士的“老本行”。记者了解到，他曾在全球最大的淡化海水生产国沙特阿拉伯工作了五年时间，主要研究海水淡化膜的防污染防堵塞问题。
黎晟博士表示，目前国内利用正渗透技术进行污水回用处理的应用还很少，他们团队正在设计研发新型正渗透膜材料，进一步提高系统的效率。
据介绍，这套污水回用系统已在澳大利亚、沙特阿拉伯进行试应用，接下来将与西北农林科技大学的团队合作，在干旱少水的西北地区进行落地推广，通过提取污水中的纯水稀释营养液，用于温室无土栽培。
对污水进行减量化处理、实现水资源的再利用，只是黎晟博士的第一步设想。在他手里，经浓缩后的污水还大有用处。在另一间实验室里，该团队正在同时开发厌氧发酵系统和裂解装置，通过厌氧细菌的作用，将浓缩污水或污泥里的有机物分子分解成甲烷。这种生物清洁能源将导入至一旁的裂解反应装置，产出高品质的氢气能源和碳纳米材料。而经过发酵的剩余污泥经过脱水处理后，也是改良土壤的好肥料。
“广州的污水处理厂每天大约要生产2700吨污泥，这些污泥对于别人来说是废物甚至是负担，对我们而言却是‘金珠’。”黎晟博士相信，假如在利用污水的过程中能产出具有高附加值的产品，带来更大的经济效益，农户参与污水处理的积极性也会大大提高。记者了解到，目前上述技术的专利申请已进入实审阶段。
【记者】宾红霞
【通讯员】余丽颖
【校对】居伟强
【作者】 宾红霞
【来源】 南方报业传媒集团南方 客户端
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