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纯天然的水处理“特种部队”——生物酶缓蚀阻垢循环水处理技术
中国水利报 陈思 陈思杰 / 时间:2020-12-04 21:13:32

中国水利报12月3日讯:"十三五"期间,水利科技工作深入贯彻节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力的治水思路和国家创新驱动发展战略,聚焦水利改革发展实际需求,坚持改革创新,重大科技成果不断涌现。为加快推进水利科技推广工作,切实发挥先进适用技术对保障水安全的重要支撑作用,水利部特制定《水利科技推广工作三年行动计划(2020—2022年)》。

为此,本版推出《走进水利科技》栏目,以科普文章配发图片的形式,集中展现水利科技成果的必要性、先进性以及实用性,重点做好"水利部年度成熟适用水利科技成果推广清单"中成果的推广运用。

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生物酶水处理实验 资料图片

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生物酶结合钙离子示意图 资料图片

玉米粉、红糖、蛋白胨……看到这些耳熟能详的词,您想到什么?营养、绿色、纯净、原始……除此之外,还有去垢、缓蚀、节水?

没错!玉米粉、红糖、蛋白胨是培育、提取生物酶的主要成分。中国水利水电科学研究院水生态环境研究所研究团队经过十多年科技攻关,研发了一项生物酶缓蚀阻垢技术。这种生物酶是工业循环水污垢的克星,可以称之为水处理的"特种部队",既能够减缓管道腐蚀,又能够阻止管道结垢。接下来,让大家一起见证这支"神秘部队"的奇迹吧!

据统计,截至2017年,我国年工业用水总量可达1277亿立方米,其中用于冷却的循环用水占工业用水总量的70%~80%,而冶金、电力行业则高达80%~90%。

当水循环到一定次数后,循环水系统会出现结垢、腐蚀的情况,水中也会产生细菌、藻类等物质。为了处理这些污垢,往往会在循环水中加入十余种化学药剂来提高浓缩倍数,也就是循环利用率。

化学药剂中含有大量的锌、磷以及难降解的有害物质,这些物质在循环系统中无法被分解,只能随着工业废水排出,这些排出的工业废水会导致水体富营养化。另外,大量的化学药剂将会对环境造成严重污染,尤其是锌、苯环类等化学物质。当它们排入湖泊时,由于水体污染会导致部分水源被迫弃用,这更加剧了水资源的短缺。

"生物酶循环水处理技术不仅对工业循环水起到缓蚀、阻垢、抑制藻类生长的作用,与传统化学药剂相比,还增添了生态环保的优势,既能够提高工业循环水的重复利用率,产生节水效益,也使得运行成本大大降低。"中国水利水电科学研究院水生态环境研究所刘来胜教授向记者先容。

尽管生物药剂的功效不言而喻,但是开发出替代化学药剂的生物药剂,并不是空言无补谈出来的。

"驯化、培育、提取生物酶是在上万个微生物中做了上万次实验才做到的,再从中提取出大家需要的优势菌群加以培养,让它能够有效应对工业循环水体的‘污垢’。这么一看,这些生物酶也算是菌种里针对循环水的‘精兵强将’了。"刘来胜教授风趣地说明道,"这些生物酶可谓多才多艺,有用于溶解坚硬水垢的,有用于吸附水垢溶解后的悬浮物的,有用于抑制细菌繁殖的,还有用来抑制藻类滋生的。"

这种微生物菌群具有广泛的食物来源,其中就包括循环水中的碳、氮、硫、磷等有害物质,它们作为营养源供生物酶存活和繁殖。除了"吃"有害物质,它们还用来对抗水垢。由于循环水传输管道壁上有常年堆积的水垢,影响到循环水的冷却效率,无形当中使工业链能耗增加。当使用生物酶对抗水垢后,可大大减少水垢对管道的附着,比采用化学药剂节能效率提升了30%。

"它们的作用就像一只螃蟹张开它的钳子,紧紧地钳住了它们要应对的菌群或物质,这就是螯合反应。"刘来胜教授形象地说明道。生物酶就是在生物作用下促进污染物降解和水垢溶解,提高循环水浓缩倍数。

用生物药剂替代化学药剂,不仅节约了能耗,更减少了排污量。相比于使用化学药剂,排污量减少了30%~50%。另外,磷减排率大于99%,基本实现了磷的"零排放"。

除此之外,生物酶缓蚀阻垢循环水处理技术的节水效果明显。比如,按工业循环水量10万立方米每小时为标准,在循环水中加入化学药剂时,每小时需补水2400立方米,浓缩倍数为3。然而采用了生物酶循环水处理技术后,在水中加入生物酶药剂,每小时补水量降至2000立方米,浓缩倍数为5,节约补水率提升16.7%。

目前,生物酶缓蚀阻垢循环水处理技术已经实现了"产学研"的深度融合,重庆融极环保工程有限企业已经在80多家化工、电力等企业进行了技术推广应用。此技术运行处理的循环水量大于60万吨每小时,按节水率15%计算,每年可节水712.8万吨。

科技引领未来,创新驱动发展。生物酶就像是一群在循环水中舞动的精灵,尽显青春"酶"力,它正在悄然改变着大家赖以生存的水环境,倾尽全力守护着大家的水安全。


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