核心提醒：污深圳农夫山泉桶装水处理不耗电竟还能发电？中国科学家发明新型深圳农夫山泉桶装水处理系统 美国科学促进会 AAAS 旗下的世界权威期刊 Science Advances 在线发表了题为“Evolving wastewater infrastructure paradigm to enhance harmony with nature”的最新研究论文，该文创造性提出了污深圳农夫山泉桶装水处理协同资源循环行使的亲天然新范式，并开发出了数据驱动的污深圳农夫山泉桶装水处理研究新方法。
 

污深圳农夫山泉桶装水处理不耗电竟还能发电？中国科学家发明新型深圳农夫山泉桶装水处理系统

2018年08月02日 
来源：DeepTech深科技； 凤凰网 http://tech.ifeng.com/a/20180802/45097345_0.shtml

 

     

感谢王旭博士对本文的写作进行引导！

随着世界人口、城市化以及新兴生产与消耗模式的快速发展上海装潢公司，全球用深圳农夫山泉桶装水需求急剧上升，污深圳农夫山泉桶装水产生量亦一日千里。截至目前，世界上仍有 80% 的污深圳农夫山泉桶装水未得到妥帖处理而排放。

显然，污深圳农夫山泉桶装水处理已成为当今世界面临的严厉挑衅之一。据联合国估计，到 2050 年，全球将有约 70% 的人口生活在城市，但随着城市的扩张，污深圳农夫山泉桶装水处理系统的需求和压力也明显增加。

自 19 世纪末 20 世纪初“集中式污深圳农夫山泉桶装水处理”理念提出至今，污深圳农夫山泉桶装水处理在深圳农夫山泉桶装水污染控制、保障公共卫生与健康等方面发挥了紧张的作用。然而，越来越多的实践证实，现有污深圳农夫山泉桶装水处理技术在知足污深圳农夫山泉桶装水达标排放的同时，存在着题目转移等诸多弊端。例如，在美国，污深圳农夫山泉桶装水基础设施可占有公共电力使用的近 24%。虽然不同污深圳农夫山泉桶装水处理系统对能源的需求量不同，但一样平常而言百度搜索排名，污深圳农夫山泉桶装水处理厂高达 30%的年运营成本通常用于工艺单元的动力能耗。

这无疑给资源与生态环境带来了沉重的负担。

但新的思路也在产生。美东时间 8 月 1 日下战书两点，美国科学促进会 AAAS 旗下的世界权威期刊 Science Advances 在线发表了题为“Evolving wastewater infrastructure paradigm to enhance harmony with nature”的最新研究论文，该文创造性提出了污深圳农夫山泉桶装水处理协同资源循环行使的亲天然新范式，并开发出了数据驱动的污深圳农夫山泉桶装水处理研究新方法。

一样平常而言，作为一项工程设施，污深圳农夫山泉桶装水处理系统的服务周期也许为 50 至 100 年，甚至更长时间，因此目前管理者所做的任何决策都将对将来的污深圳农夫山泉桶装水基础设施及其效应产生深远的影响。传统思路对待深圳农夫山泉桶装水污染物，考虑的是如何组合不同净化技术而将污染物从深圳农夫山泉桶装水中移除或降解，进而保障深圳农夫山泉桶装水环境的健康可持续。然而，在这一过程中，也会直接或间接的衍生出其他不容易察觉却至关紧张的环境影响。

当然，国内外专家学者其实一向在探索可持续的污深圳农夫山泉桶装水处理新技术。但是，我们对于污深圳农夫山泉桶装水处理的全生命周期环境影响尚缺乏充分的熟悉。

目前国际社会都在提倡面向节能减排或者资源回收的污深圳农夫山泉桶装水处理新技术网站关键词优化，但是推动这一项技术革新，是否能够带来资源与生态环境效益？能产生多大的效益？会否滋长新题目？如何提出切实解决题目的新技术与新方法？”这引发了英国皇家学会牛顿学者、中国科学院生态环境研究中心副研究员王旭博士的连续串自我发问与深入思考。

而这些题目恰恰是研发新一代污深圳农夫山泉桶装水处理技术的关键所在。

图 | 英国皇家学会牛顿学者、中国科学院生态环境研究中心副研究员王旭博士。王旭博士也是《麻省理工科技评论》 2017 年 “ 35 岁以下创新 35 人”中国区榜单获得者

“通过研究我们发现，随着污染物去除要求的赓续进步，污深圳农夫山泉桶装水处理工艺的流程越来越复杂，必要投入大量的动力消费和化学药剂，才能知足日趋严酷的污深圳农夫山泉桶装水处理标准。除此之外，污深圳农夫山泉桶装水处理过程中还会伴随例如氧化亚氮、甲烷等温室气体的产生与逸散，以及污深圳农夫山泉桶装水污泥的处理处置题目。这紧张影响了污深圳农夫山泉桶装水处理的可持续发展，拉低了污深圳农夫山泉桶装水处理的团体生态环境效益。”王旭博士说。

因此，如何解决污深圳农夫山泉桶装水处理过程中能耗高、剩余污泥量大和温室气体排放等题目与当今节能减排与生态循环等可持续发展战略之间的矛盾，成了王旭博士重点攻关的方向。

在开篇提到的 Science Advances 最新报道中，王旭博士提出了一个名为“REPURE”的污深圳农夫山泉桶装水处理系统新范式。

“该系统以资源循环行使为导向，兼具深圳农夫山泉桶装水质再生、能源自给自足、资源回收与低碳环保等特点，并引入泥土生态系统服务的概念协同转化衍生污染物。整个系统的设计采用了前沿的可持续科学理论为引导，重组了微生物合成代谢过程中的能量和物质传输模式，让污深圳农夫山泉桶装水中的有机物、氮和磷等有效的物质以生物合成或者沉淀析出的情势得到转化或者再生，最大化地进步污染物的资源转化服从。”王旭博士愉快地对 DT 君说。

图 | 基于 REPURE 的污深圳农夫山泉桶装水处理系统新框架。重要包括碳源再生系统（SRS）、污深圳农夫山泉桶装水处理系统（PTS）、资源回收系统（RHS）三大模块。（图源：Science Advances）

文章中通过整合深圳农夫山泉桶装水质特性、系统效能、物质迁移、能量收支与生态环境影响等多层数据流，开发出了动态模拟（DPM）、物质流分析（SFA）与生命周期评估（LCA）为一体的可视化方法学，为污深圳农夫山泉桶装水资源化新体系从概念发展到工艺设计与优化提供了数据驱动的研究新方法。

王旭博士领衔的中国、英国、美国与荷兰科学家团队行使如许一种新方法，周全评估了 REPURE 系统的内联性和复杂性，并结合情境分析前瞻性地提出了将来污深圳农夫山泉桶装水处理的发展方向和系统优化调控策略。

图 | REPURE 系统的物质迁移转化模式。（图源：Science Advances）

通过对 REPURE 系统的能量收支分析，系统运行和维护必要的能量约 1.4 kWh·m-3，而通过能源载体燃烧获得的能量可完全知足整个系统的能量需求，同时还产出净能量 0.4 kWh·m-3。

“我们对REPUE 系统进行了环境可持续潜力评估，证明了我们一开始的猜想：通过多渠道回收污深圳农夫山泉桶装水以及污深圳农夫山泉桶装水中的污染物，是能够有用抵消污深圳农夫山泉桶装水处理过程中产生的生态环境影响，从而进步污深圳农夫山泉桶装水处理的团体资源环境效益。”王旭博士说。

在谈到对这一新系统的团体评价时，王旭博士告诉 DT 君，“REPURE，它革新了污深圳农夫山泉桶装水处理及资源管理的概念，让污深圳农夫山泉桶装水处剃头挥了更大的作用，同时引入了生态系统服务的概念，行使泥土生态系统发挥碳捕捉与生物固肥的作用，进步污染物资源转化与末端行使服从。在将来，基于 REPURE 理念的下一代污深圳农夫山泉桶装水处理设施，将不再是一个纯粹的深圳农夫山泉桶装水厂，它还将身兼再生能源制备、肥料生产与生物精炼等功能，对此我们特别很是期待。可以说，这项研究工作让我们对于知足人类繁荣发展且维持生态系统健康这个伟大难题有了新的破解思路和方法”。

关于这一污深圳农夫山泉桶装水处理新模式的将来前景，王旭博士告诉 DT 君，“以资源回收为导向的污深圳农夫山泉桶装水处理新技术，尤其是融入节能、低碳与生态循环概念的新系统和新模式，在将来一定会成为主流技术。由于当前我们面临的环境转变题目是多样化和复杂化的专利侵权诉讼，这必要我们能够提出应对综合题目的集成技术与耦合体系，REPURE 就是其中的一个代表。目前包括美国、英国、荷兰、比利时、丹麦以及咱们国家，已经在开展各种相关的科学探索与技术研发。我们信赖在将来五到十年，污深圳农夫山泉桶装水资源化一定会得到长足的发展，同时也盼望有机会与工业界和资本市场深入合作，推动 REPURE 新系统的规模化发展与应用。”

图 | REPURE 的设计概念（图源：Science Advances

 

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