想要乾淨的水?開啟燈

各公司正在使用從紫外線 (UV) 到微氣泡等新技術來殺死致命細菌並去除水中的重金屬


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大蘋果城希望利用太陽能為其 900 萬居民提供清潔飲用水,而無需新增更多其用作消毒劑的潛在有害氯。更具體地說,紐約市官員正在曼哈頓以北約 30 英里(50 公里)處,在威徹斯特縣普萊森特山和格林堡鎮的一處 153 英畝(62 公頃)的土地上建造一座水消毒設施,該設施將使用 紫外線 (UV) 來破壞水中傳播的病原體,例如 大腸桿菌賈第鞭毛蟲隱孢子蟲,這些病原體存在於為城市居民服務的蓄水池中。

該市目前使用氯對飲用水進行消毒,飲用水透過管道從紐約州特拉華縣和卡茨基爾流域北部約 100 英里(160 公里)處輸送過來。但是,美國 環境保護署 (EPA) — 受 1974 年聯邦安全飲用水法案 (SDWA)(以及 1986 年和 1996 年的修訂)授權制定國家安全標準 — 自 1996 年以來一直敦促各社群減少氯的使用,氯在新增到水中時會產生有害副產品,包括三滷甲烷和滷乙酸,它們是已知的致癌物質。難點在於在不增加水中致病微生物數量的情況下儘可能減少化學物質的使用。

該市最初於 2003 年提出,在 美國環保署 於 2006 年收緊對飲用水中允許的微生物病原體的限制後不久,就開始了紫外線消毒專案。紫外線設施預計將於 2012 年啟動,預計將成為世界上最大的(pdf)。建成後,它將由 56 個 4000 萬加侖(1.51 億升)的紫外線消毒裝置組成,這些裝置旨在每天消毒多達24 億加侖(90 億升)的水(pdf)。

根據紐約州衛生法規和 SDWA 的規定,目前進入紐約市飲用水分配系統的所有地表水和地下水都用 氟化物(pdf)處理,以幫助預防蛀牙,並用氯來殺死有害的微生物。

該市於 2005 年 11 月委託華盛頓特區的丹納赫公司全資子公司特洛伊技術公司建造一套紫外線飲用水消毒系統,以幫助遵守 美國環保署的規定

特洛伊的首席機械設計師傑森·切爾尼說:“紫外線是一種短波長,它會改變水中細菌的 DNA(遺傳物質),使其無法繁殖。”“如果你把一盆水放在外面,光線中的紫外線會將其淨化。我們只是擴大了規模,增加了一個更高效的紫外線源和更大的功率。”

在消毒過程中,水將透過 56 個紫外線裝置,每個裝置包含 144 個低壓、高輸出的紫外線燈,這些燈每平方釐米產生 40 毫焦耳 的光,這些光加在一起平均可以每天處理 13 億加侖(49 億升)的水 (pdf)。這些燈類似於熒光燈泡,但沒有旨在保護人們免受長時間暴露在紫外線下照射的磷光塗層。

根據該市的規格(pdf),當水流達到每天 24 億加侖的最大流量時,該設施的耗電量不會超過 6.3 兆瓦。(在正常情況下,當只有 13 億加侖或升水流動時,能耗不應超過 4.45 兆瓦。)

紐約市不是唯一計劃使用紫外線淨化水的城市。舊金山的特斯拉門戶飲用水設施本月早些時候授予匹茲堡的卡爾貢碳公司一份$500 萬美元的合同,開始安裝 12 個 Sentinel Chevron 48 紫外線反應器,以每天處理多達 3.2 億加侖(1150 萬升)的水。

加州大學默塞德分校的工程副教授兼嵌入式網路感測中心 (CENS) 的聯合創始人托馬斯·哈蒙說,非常需要擴大使用無需化學物質即可淨化水的技術。CENS是一個專門使用無線感測器來測量和監測水汙染的研究小組。“我們的水源變得越來越脆弱,因為我們的人口增長並蔓延到城市之外,”他說。“我們不再擁有城鎮邊緣的原始水庫,這使得保持我們水源的清潔變得困難。”

紐約的卡茨基爾和特拉華流域不需要大量的過濾。(當水透過數千英里的管道、渡槽和隧道流向該市的自來水時,它們能夠去除大部分天然存在的礦物質。)但其他水源需要更多的紫外線輻射和氯才能使其適於飲用。總部位於加州阿納海姆的錫安尼克斯公司生產一種使用微觀氣泡來淨化水的處理系統,該公司正在測試其技術是否也可以降低加州奧蘭治縣 Villa Park 大壩附近聖地亞哥溪的金屬含量,即 (大量攝入對身體都有毒)。

錫安尼克斯執行長吉姆·豪茨說,該溪的水尚未用於飲用水,這意味著它將成為周邊社群的新水源。他還補充說,他的公司也進行紫外線消毒。

Sionix Elixir 系統使用加壓空氣產生微小的氣泡,這些氣泡會附著在水中的懸浮顆粒上。氣泡迫使顆粒浮到水面,系統會將它們撇到單獨的料斗中。豪茨說,該系統可以去除直徑小至一微米的顆粒和寄生生物。(一微米是百萬分之一米,或大約十分之一毫米。)

錫安尼克斯計劃在本月底前向總部位於阿肯色州小石城的 Innovated Water Equipment, Inc. 運送一套價值 200 萬美元的 Elixir 處理系統,該公司與石油鑽探公司合作。Innovated Water 計劃使用 Elixir 處理油井的鹽水排放,以重新利用或安全地返回環境。

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