近年来,随着环保技术的不断发展,Jiwon Seo的名字也逐渐在这一前沿的研究领域声名鹊起。正以水处理技术的专家为代表的团队的这一又一的突破性成果,带来的“零价”铁纳米颗粒的“净水”方案,不仅极大的降低了传统的污水处理的能耗和投资,而且更大程度地地降低了污水的处理成本,对于目前的水资源的紧张形势和环境的恶化都起到了非常好的解困的作用.。而通过巧妙的将纳米材料的独特之处融入其中不仅能高效的降解有机的污染物,而且也避免了由于后期的二次污染的产生了新的污染物。但对那些长期被工业废水的毒害所困扰的地区来说,这项研究的意义却不容小觑,它或许能为这些生态的“重生”指出一条最好的道路。
一、零价铁纳米颗粒的净水原理
其为其独有的极高的化学活性而具有了对有机污染物的高效的脱毒作用。依托于将直径仅20-100纳米的这些微小的颗粒投入到污水中,我们不仅可以直接以其自身的还原作用来对含氯的有机物、重金属的离子等一系列的污染物都能有效地降解消除,还可以通过其对过的硫酸盐等一系列的氧化剂的催化作用,产生强大的氧化性的自由基,从而对难以降解的污染物都能起到分解的作用。
如以某电镀厂的含铬废水的处理为例,就需要将其通过传统的化学沉淀法调节pH至8.5以上等一系列的过程中就必然会产生大量的含铬的污泥。基于将0.5g/L的纳米颗粒在pH=6的中性条件下投加 mere几2h后六价的铬即可达99.7%,最终的产物为稳定的三价的铬氧化物可直接安全的填埋。但更值得一提的是Jiwon Seo团队的核心之处就在于对“以废治废”的独特的把握.。
二、技术突破:从实验室到工程化应用
但早期的nZVI技术也存在着颗粒的易团聚、反应的活性都相对较快的缺陷.。依托于对数据的精准的特征工程、对算法的深度的优化等一系列的深入的技术改进,Jiwon Seo团队 ultimately实现了从理论到工程的突破
通过对纳米颗粒的羧甲基纤维素的表面改性不仅能使其在水中的分散性大大地得到提升,且可将其有效的将其利用的期限延长至6个月以上
通过将nZVI的载体固定化于多孔的陶瓷基材的设计中,不仅可避免了其在外界的流失,还可将其重复的使用次数提高到15次以上
凭借对水质的实时动态监控和感知,智能的投加系统就可以根据水的实际情况对投加的物质的量进行动态的调节,从而较传统的固定投加的模式节省了大量的材料成本高达42%以上
依托于对韩国仁川一家工业园区的中试项目的初步试验表明,该技术的COD的去除率均稳定在85%以上,且1吨水的处理成本仅1.2美元,远远低于目前的活性污泥法处理的1.9美元左右,降低了60%以上。其经济的性质使其在发展中国家具有了较大的推广潜力和广阔的市场前景。
通过与传统的先进的技术相比,我们才能更明确的体现出本方法的独到之处、优越性
技术指标
化学沉淀法
活性炭吸附
nZVI技术
处理周期
4-6小时
2-3小时
0.5-1小时
污泥产量
高
中
低
二次污染风险
较高
较低
无
运维复杂度
高
中
低
特别在处理含抗生素废水时,nZVI对环丙沙星的降解效率是活性炭的7倍,且不会像化学氧化法产生有毒副产物。南京某制药厂的改造案例显示,采用该技术后每年减少危险废物处置费用超300万元。
四、实操指南:如何部署nZVI净水系统
水质诊断阶段
凭借对HACH DR3900的分光光度计的精准检测,我们就能对污染的类型有一个基本的把握.
根据BOD/COD的比值对可生化性作出初步的判断,BOD/COD的比值小于0.3的污水,优先考虑通过nZVI的降解处理
系统设计要点
根据反应器的优选设配方案应采用序批式(SBR)的工艺结构,并将其对应的定时排空时间分别设定为30-90分钟
通过配备ORP的实时监控系统,我们便可对水的氧化还原电位的实时变化趋势有了较为详细的把握.
运维关键
如发现颗粒表面出现明显的氧化层就应及时更换,以免影响其活性对水的吸附和脱水作用
凭借对传统的工艺的多次的改进和完善的基础上,我们甚至可以将沉淀池的排泥周期延长至传统的3倍以上
凭借对前几章的行业发展和现状的分析,业内人士对其所带来的行业的深远的影响以及对其未来的发展的展望都有了比较深的体会,认为其对传统的行业的冲击将越来越大,甚至可能将其推向危机的边缘;同时也认为其将对传统的行业的带来新的机遇,推动其向前发展,走向新的更大的辉煌
其在水处理领域的不断深入应用之际,这项技术的崛起也已将传统的水处理行业的竞争格局彻底地重塑了起来。基于其已被美国的环保署(EPA)列入了2025年最佳可行的技术名单,越南的胡志明市的智慧的水务项目更是先后采购了20套nZVI的移动的处理单元用于应急的治污工作。伴随Jiwon Seo团队的辛苦努力将磁性回收的技术不断的推到更高的层次(其实验室的回收率已经达到了惊人的92%),可预见的未来三年的市场占有率也将会大大地超出我们现在的想象,甚至有可能在工业废水的处理领域占据15%的市场份额。
六、给环保从业者的建议
从实际的试验中出发,对于想把该技术真正的落地的企业我们都可以给出一个相对比较完善的三步走的路径:先从小的试验性质的验证中去逐步的摸清该技术的可行性(大约1-2周的时间),再通过中试的方式对其参数的优化(大约1个月的时间),最后再对其进行一个较大的工程的放大等等。不过现阶段市场上已经有了较为成熟的nZVI的供应商如韩国的K-water公司其nZVI-200系列的采购成本就约为每公斤80美元。尽管该技术对含油的废水的处理作用有限,但也为其在废水的处理中提供了新的思路和手段,尤其可与气浮工艺相配,起到“两不误,两有益”的作用。