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廢水處理與海水淡化的創新應用
.2018/02/09
摘要 因全球人口持續成長、工業快速發展以及水資源短缺的問題,加速了廢水處理技術的創新發展。很多營運商積極地尋求高效能、高成本效益且具永續性的解決方案,以滿足市場上越來越多的需求及嚴格的法規環境。Frost & Sullivan的報告提出水能源的創新應用案例,包含離網式太陽能(Off grid Solar)海水淡化技術與電化學廢水淨化系統。

一、 具環保與成本效益的電化學廢水淨化系統
儘管廢水處理方面已有許多進展,但棘手的有機化合物去除仍面臨著經濟與環境方面的挑戰。新加坡國立大學(NUS)工程學院開發了一種創新的廢水淨化系統,新技術利用電氣化(Electrify)作為淨化劑,去除難以處理的有機化合物,傳統的廢水處理並不處理這類有機化合物。
廢水淨化系統利用電化學,不需要透過腐蝕性化學品來處理廢水,並具有去除廢水中99%有機化合物的潛力。新型電化學廢水系統能與既有污水處理設施結合,並作為預先處理系統,且處理過程不會產生二次廢棄物,例如:淨化後的污泥,可減少廢棄物處理步驟。
當廢水被抽入系統的腔室(Chamber),將與一組透過電極產生的氧化劑(如過氧化氫與氫氧自由基)反應,氧化劑則將複雜的有機化合物分解成更簡單的分子,如:水與二氧化碳。此外,研究人員已開發出作為電極用的石墨烯(Graphene),以提高廢水處理效率。

二、 奈米光子學(Nanophotonics)的離網式太陽能(Off grid Solar)海水淡化技術
目前海水淡化廠通常需要大量熱能產生蒸氣,將鹽從水中分離,此技術的能源效率低且耗電,使得能源支出占海水淡化總運營成本的一半以上。由德州萊斯大學(Rice University)的奈米技術水處理(Nanotechnology Enabled Water Treatment, NEWT)中心開發出一種創新的海水淡化方法,稱為奈米光子學太陽能膜蒸餾(Nanophotonics-enabled Solar Membrane Distillation, NESMD )技術,不像其他淡化方法,此方法可以利用陽光產生蒸汽,透過黑碳奈米粒子,能將陽光轉換成熱,並將其添加到薄膜以強化海水淡化效率,較傳統蒸餾方法減少40%能源需求。
目前研發團隊正在開發能讓使用者更靈活地使用多個太陽能板的海水淡化系統。此外,若在NESMD技術方面取得進展,將有助於太陽能驅動的海水淡化市場發展。
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資料來源 Frost & Sullivan