A3：科技智慧
随着人口增长、工业、科技发展迅速，社会对水资源的需求不断攀升，水资源的供应也日益紧张，世界各地的水资源都受到或轻或重的影响。改善和提升节水技术，海水淡化以及污水处理等问题一触即发。
2024年迎来了春天，人工智能、生物技术等领域也有了大突破，让水处理技术在多方面取得重大的进展。
本文梳理了最新的海外水务行业的新技术类型，从智慧水务、污水处理、人工智能、水质检测等五个方面论述，为我国的水资源管理提供一定的借鉴和参考。
表1 近期海外水务行业的新技术梳理表（按类别进行排序）
智慧水务类别
01-DEWA 的智能球技术
迪拜水电局 (DEWA) 利用颠覆性技术即智能球系统来检测地下输水管道的泄漏。智能球系统由一个带有高灵敏度声学传感器的小直径球体组成，该传感器插入水网并检测泄漏产生的声音。这帮助 DEWA在 2023 年节省了 2.43 亿加仑水和 966 万迪拉姆（约合 263 万美元）。
人工智能类别
01- 识别废水中的有毒物质技术
滑铁卢系统设计工程系教授、加拿大人工智能和医学成像研究主席亚历山大·黄博士及团队，开发了一种名为 PlasticNet 的人工智能工具，采用了一种先进的光谱方法，将颗粒暴露在一系列波长的光下，不同类型的塑料在光照下会产生不同的信号，使研究人员能够快速分析大量颗粒，速度比以前的方法快约 50%，准确度提高 20%。
污水处理类别
01-游离亚硝酸 (FNA)
FNA能抑制废水系统中各种微生物，可以用于减少气味、排放和有害细菌。但是，FNA 的传统生产成本昂贵，依赖于大量的化学品投入。研究人员通过引入了废水管理的创新方法，对强 FNA 的恢复能力能够原位生成 FNA，无需外部亚硝酸盐和酸，耐酸氨氧化剂 (AOB) 直接从生活废水中生产 FNA ，从而降低运营成本和化学品使用量。
02-五项新的 PFAS 销毁技术
美国工业在过去五年中处置了至少 6000 万磅 PFAS 废物。PFAS 是广泛使用的合成化学品，具有强大的碳氟 (CF) 键，使其具有高度耐热、耐水、耐油和耐腐蚀的特性，从而具有很高的环境持久性。从源头销毁 PFAS 是解决这一重大环境和健康危害的关键第一步。这五种技术有望销毁PFAS：水热碱处理（HALT）、超临界水氧化、电化学破坏、等离子体水处理和光化学脱氟。
·HALT通过热、水解和氢氧化物驱动的反应机制破坏 PFAS。
·超临界水氧化还利用高温（374°C）和高压（22.1MPa）诱导超临界状态，从而增加有机溶解度并加速氧化，而无需试剂。
·电化学破坏利用电流进行氧化。
·基于等离子体的水处理利用高能放电来产生称为等离子体的电离气体。
·光化学脱氟结合使用紫外线和光敏剂来破坏 PFAS 的 CF 键，并将其转化为天然存在的无毒元素。
03-分散式现场废水处理系统
随着传统的将集中式下水道系统作为污水处理挑战的解决方案的做法不再被视为唯一路径，且新技术、管理程序和不断扩大的专业组织的出现，分散式系统工业有了很大的发展，在保护公众健康和环境方面发挥着重要作用，分散式解决方案需求不断增加，该行业未来前景向好。
04-完整的水循环
根据水资源不足的经济大环境下，国际各组织对水资源再利用十分重视。圣地亚哥正在实施加州城市历史上最大的综合基础设施项目之一——将水系统转变为完整的水循环。该开发项目将利用先进的水净化技术，利用循环水生产安全、优质的饮用水。项目公司的四阶段演示系统将使用Flow Reversal技术对废水进行处理和再利用，以达到高达95%的回收率，同时最大限度地减少特定能源和化学品的使用。
05-环保磁铁
如何解决目前在世界海洋中发现的微小的、通常看不见的塑料颗粒问题？使用天然深共晶溶剂 (NADES) 捕获并去除水中的这些微型颗粒是目前的主要方法。这些溶剂源自植物和椰子等天然来源，混合时会从固体转变为液体，从而形成一种有效的提取介质，来吸附这些来自水中的微小塑料颗粒。
06-新型催化剂
在《环境科学与生态技术》杂志上发表的一项研究中 ，广州大学的研究人员介绍了一种CoFeQds@GN -Nws 催化剂系统，该系统能够独特地利用废水中存在的内部能量。该催化剂的表面具有富电子和贫电子的微区域，从而形成了自净化机制。这项创新技术与全球碳中和和减排努力相一致，强化了对可持续水安全解决方案的承诺。
水质检测类别
01-水质监测仪、受蝗虫启发的电子鼻
由圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院教师领导的两个工程师团队获得来自美国的Convergence Accelerator 第一阶段的为期一年、价值 65 万美元的资助，他们将致力于开发用于监测饮用水质量和用电子鼻检测爆炸物的产品。
02-测量河流中有毒轮胎颗粒
英国生态与水文学中心 (UKCEH) 的科学家代表英国环境、食品和农村事务部 (Defra) ，以6PPD为研究重点（6PPD是汽车轮胎制造中常用的添加剂，可防止橡胶降解），旨在开发一种检测和量化河水和沉积物中微塑料的方法。
03-超灵敏铅检测仪
加州大学圣地亚哥分校的工程师开发了一种由石墨烯制成的超灵敏传感器，可以检测水中浓度极低的铅离子。该设备实现了低至飞摩尔范围的铅检测极限，比以前的传感技术灵敏一百万倍。该团队开发的技术旨在克服成本和可靠性问题，鉴于其制造相对容易，其目标最终将其部署在家庭中。虽然该技术目前处于概念验证阶段，但班达鲁希望有一天能够在现实环境中实施它。
04-变速驱动器
变速驱动器 (VSD)，有时称为变频驱动器 (VFD) 或简称为驱动器，主要用于控制水泵的精确速度和功率输出，减少能耗并防止潜在破坏性的压力波动，从而有助于高效、可靠、无泄漏的配水系统运行。VSD还可以通过解决潜在问题，例如管道内压力或水流的异常模式或变化，帮助水务公司在导致爆裂或泄漏之前解决问题。
其他
01- 垂直排列碳纳米管（VaCNT）膜
研究人员发现，具有特定孔隙几何形状和孔隙表面结构的 VaCNT 适合用作高选择性膜，该膜由弗朗西斯科·福纳西耶罗 (Francesco Fornasiero) 博士和他在 LLNL 的团队开发。研究表明，膜纳米孔中的吸附不仅取决于吸附表面和有限的传质，还取决于液壁界面处的流体动力、摩擦力以及吸引力和排斥力的相互作用。由于摩擦力小和流速高，高透水性纳米孔表现出低相互作用，可用于在高流速和低压下清洁或淡化水。
02- 测量全球储水的新模型
D-BAUG 研究人员 Junyang Gou 和 Benedikt Soja教授最近 在《Nature Water》杂志上发表文章，介绍了一种使用新颖的深度学习方法的精细解析的陆地水储存模型，通过将卫星观测与水文模型相结合，即使在较小的流域中也能达到显着的精度。
03-瓦南布尔屋顶雨水收集系统
Wannon Water 的创新雨水收集系统本月早些时候创下了新纪录，在一场强降雨之后，屋顶系统的峰值流入量达到每秒 331 升。该系统的设计是在每个分区中设置一个蓄水池，以便在高降雨量事件中收集水，也仍可全年收集。收集的原水后续可以通过专用管道系统输送到 Wannon Water 的 Brierly Basin，经由 Warrnambool 水处理厂，消毒可直接用于城市的饮用水供应。
04-氧化还原流海水淡化（RFD）
RFD 是一种新兴的电化学技术，可以将海水转化为饮用水，还可以存储负担得起的可再生能源。RFD 既可以减少对传统电网的依赖，也可以促进向碳中性和环保的海水淡化过程的过渡。此外，氧化还原液流电池与海水淡化技术的集成提高了系统效率和可靠性。
海外水处理技术的创新和进步，为解决全球水资源问题提供了有力支撑。这些技术不仅在提高水质、节约水资源、减少污染等方面起到重要作用，同时也为相关行业的成长提供了强有力的支持。在未来，随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，水处理技术将继续发挥其功能，为人类创造更美好的水资源环境，做出更大的贡献。
（来源：水务加）