常见的净水黑科技技术

　　随着全球环境问题的日益凸显和科技水平的不断进步，针对不同区域不同类型的水资源短缺等问题，水处理行业不断衍生出新颖的、小型的、模块式的水处理技术。本文主要从饮用水净化和污水处理两个方面介绍净水行业的黑科技，也即净水行业的非常规工艺和技术。

　　传统饮用水处理工艺可以分为：混凝-沉淀-过滤-消毒四个部分。那么现有的净水处理黑科技是彻底摆脱了传统水处理工艺而进行的创新呢，还是基于这一传统工艺进行的改进呢?

　　现有饮用水领域的净水黑科技主要是基于过滤和蒸馏两种工艺，另外也有一些基于其它原理的净水黑科技出现，如超声波净水。

　　基于过滤的净水黑科技

　　陶瓷净化器

　　【技术简析】陶瓷净化器由联合国儿童基金会和水源与环境卫生计划共同推出。该净化器可以去除水中99.99%的大肠杆菌。有些陶瓷过滤器镀有胶体银，胶体银可以彻底抑制细菌增长或者杀灭细菌。

　　【成本分析】50-400美元

　　【实际应用】由于陶瓷净化器的推广，2001年柬埔寨腹泻率降低了50%，因此2007年柬埔寨的共生产陶瓷净化器5500个。

　　生命之袋

　　【技术简析】起初“生命之袋”用来向发展中国家的各个社区发放粮食，后来也逐渐用来做太阳能净水装置。“生命之袋”利用太阳能来对水进行消毒，太阳产生的热能和阳光中的紫外线UV-A可以杀灭水中的微生物和细菌。同时“生命之袋”中过滤装置可以滤除水中的颗粒物和细菌等微生物。

　　【成本分析】10-50美元。

　　【实际应用】在发展中国家已经有应用。

　　印度生物砂滤池

　　【技术简析】生物砂滤池池体为水泥构建，内部过滤层由砂子和鹅卵石基层组成。污水在滤层上部逐渐向下扩散，首先与生物层接触，病毒和细菌通过静电作用被吸附于细沙区域，由于该区域没有病毒和细菌需要的营养物质、光和氧气，因而微生物将全部饿死。滤除微生物和颗粒物的水可以继续向下流过鹅卵石基层，然后通过管道返回到上部的出水口。

　　【成本分析】生物砂滤池成本较低，仅3000卢比，可以稳定运行30年，单个生物砂滤池每天的产水量为84升，足够供应10-12名成年或者70名在校儿童使用。并且运行中无后续费用，无需特殊维护和电能消耗。

　　【实际应用】生物滤池已经含印度等66个国家接纳。

　　紫外消毒纯水杯

　　【技术简析】纯水杯可以在2分钟内对含有泥沙的水完成过滤。纯水杯外形与一般的普通杯子无异，但是它有内杯和外杯，过滤时将外杯装满待净化的水，然后从外杯上面插入内杯，打开UV消毒装置，在2分钟内即得到安全可口的纯净水。内杯底部滤膜(孔径4微米)和紫外灯联合可以去除水中99.9%的杂质。

　　【成本分析】参考价格几十美元。

　　【实际应用】目前市场有各类改良版的纯水杯。

　　“生命吸管”

　　【技术简析】生命吸管内有2段式滤芯，可有效去除水中细菌和原生动物，人喝水时产生的抽吸力作为水过滤的动力。针对不同的应用，目前还衍生出了更加便携的小型吸管以及针对社区使用的大型装置。

　　【成本分析】生命吸管杯39.95美元/个;野外用生命吸管54.95美元/个;社区生命吸管329.95美元/个

　　【实际应用】2010年海地地震、2010年巴基斯坦地震、2011年泰国地震和2016年厄瓜多尔地震中均使用生命吸管制取饮用水。在肯尼亚长期干旱时，红十字会也曾发放生命吸管过滤器给3750个学校儿童和6750个家庭。

　　会净水的自行车

　　【技术简析】日本Nippon Basic Company 开发的净水自行车采用骑行中产生的动力作为驱动力来制取清洁饮用水。净水自行车由自行车和四个过滤器组成，一个过滤器为预过滤器，其它三个为净水过滤器。净水自行车主要应用于其它机动车辆难以抵达的区域，如山区。使用者只需要骑行一分钟就可以制得5升清洁饮用水。水源水可以为河水、湖水、游泳池水和洗浴水，但不可为海水。

　　【成本分析】目前该车的价格为每辆6600美元。

　　【实际应用】目前该车主要是出售给日本的政府部门，只有很小一部分出售给邻国。Nippon Basic Company计划将该自行车推广至孟加拉国，一方面是降低生产成本，另一方面是帮助孟加拉国民获取清洁饮用水

　　基于蒸馏的净水黑科技

　　Slingshot设备

　　【技术简析】Slingshot设备为一个发电机和一个水蒸馏器，发电机可以使用任何可燃烧物质作为燃料，水蒸馏器则利用发电机的电能将收集到的污水进行蒸馏，即可得到干净的水，每天可以生产约~946升，足够100人使用。该设备对进水的水质没有任何要求，进水可以为被污染的河水、海水和生活污水。

　　【成本分析】Slingshot设备的大小与小型冰箱接近，初期设备的成本为几十万美元一台，发明人Dean Kamen预测随着生产规模的扩大可以将每台设备的成本降低为2000美元。

　　【实际应用】Slingshot净水设备在洪都拉斯、加纳都取得了良好的运行效果。2013年发明人Kamen与可口可乐公司合作，宣布将于2015年底将Slingshot 设备推广至亚洲、拉丁美洲和非洲，预期安装运行2000台。

　　2013年8月可口可乐公司在南非海德尔堡推出了第一个Ekocenter，Slingshot设备作为其组成部分，用于提供清洁水。

　　向空气要水

　　【技术简析】在地表水源和地下水源都无法获得时，地球大气层中储存的约13,000km3淡水蒸汽则成为唯一的可能水源。Eole Water公司发明的新型冷凝设备可以收集空气中水蒸气将其转化为清洁的可饮用水。冷凝器采用食品安全级不锈钢合金制成，宽约1米，长5千米，使用寿命约几十年，不易被腐蚀。冷凝水经过五级处理得到适合饮用的纯净水，其水质优于世界卫生组织的标准。

　　同时该公司还发明了另外一种通过冷凝空气获取清洁水的小型装置，名为LA MICRO。该装置中旋流净化器和活性炭过滤器可以除去空气中的灰尘、花粉、细小颗粒物，净化后的空气用于提取清洁水。该装置可以采用车载24V电池驱动，在不工作时，该装置可以连接常规电网或者光伏发电板充电。

　　【成本分析】该技术主要在极端环境下应用，相比技术的实用性，成本不再是首要需要考虑的因素。

　　【实际应用】可以用于极端无水环境，尤其是在作战过程中，当不能确定水源水是否安全时。另外该工艺还可以用于与其他城镇隔离的干旱地区，免去给水管网的铺设，可以采用太阳能或者风能作为该取水装置的能源。

　　利用太阳能作为能源的简易蒸馏设备

　　Eliodomestico

　　【技术简析】Eliodomestico净水过程完全依靠太阳能，无需电源、马达或者人力驱动。只需要将待净化的水放置于Eliodomestico上部的储水槽，然后将其在太阳下静置8小时，就可以得到5升饮用水。

　　Solarball

　　【技术简析】Solarball每天可产水3升，其上半部分是透明的，因而太阳光可以通过，照射在下部的黑色储水槽中，水蒸气可以源源不断的进入上部的冷凝水槽，水中的杂质则滞留于下部储水槽。

　　【成本分析】这些利用太阳能来蒸馏净化的水的简易装置成本一般较低。

　　【实际应用】因而该类设备适用于偏远落后并且日照充足的区域。

　　其他净水黑科技

　　超声波净水技术

　　【技术简析】Aquavus设备采用超声波技术，将不清洁的水转化成 10微米的小水滴，这些小水滴经过挥发-冷凝后即可转化为纯净水，而水中盐分、污染物和颗粒物则在挥发过程中被分离。

　　Aquavus的产水量为2升/分钟， 海水淡化设备的体积为1.5米×1.5米×1.5米，地下水和地表水净化设备的体积为1米×1米×1米，其产水量均为120升/小时。

　　第三世界国家村庄的用水量远远低于发达国家的城市或者郊区，每个村民平均每天饮用、烹饪和洗浴的水为20升，因此一台Aquavus设备每天产生的水量足以供给150位村民。Aquavus 设备采用模块化设计，可移动性好，因此可以用于地震、海啸、洪灾、干旱或者战地中。采用的水源主要是海水、地下水和被污染的地表水。

　　【成本分析】该设备能耗较低，因此具有大规模应用的前景。海水淡化设备的预期价格为每台1000美元，地下水和地表水净化设备的预期价格为每台500美元。

　　【实际应用】Aquavus设备仍处于研发阶段，目前已经在实验室完成一期测试，二期测试正在进行，二期测试主要内容是确保该设备在偏远、不宜人居和热带地区的耐用性。