斯坦福实验室建造了一个防水的未来 一次处理一加仑的污水

  • 发布时间:2021-09-23 18:16:17
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由于美国西部面临前所未有的干旱,一个有希望的解决方案是扩大水回收计划和技术。斯坦福大学的威廉和克洛伊科迪加资源回收中心 (CR2C) 受到解决方案需求的鼓舞,并在执行其研究水和能源资源回收和再循环的使命时继续扩大。

近年来,美国西部的供水系统承受着越来越大的压力,最终导致了今天的严重干旱。西部水资源稀缺,但人口持续增长,迫切需要寻求可持续的解决方案。

斯坦福大学西部水资源项目的城市水资源政策主管纽莎·阿贾米说:“事实上,我们在经历严重干旱几年后又重新陷入干旱——这是有问题的,这是一个真正的问题。” .“这是一个非常有问题的问题,特别是因为我们正在经历比以往更干燥、更热的干旱。”

但由于干旱的历史,加利福尼亚州的大多数司法管辖区都解决了节水方面“悬而未决的问题”,CR2C 执行董事 Sebastien Tilmans MS '10 Ph.D.'15 说。因此,解决方案不是简单地减少用水量,因为当前的大部分用水需求都相当刚性;蒂尔曼斯说,相反,从长远来看,水循环对于可持续的水系统至关重要。

但资金和监管滞后。加利福尼亚州目前的许多水回收系统,包括许多围绕 1972 年《清洁水法案》的通过而建造的水循环系统,已接近或超过其生命周期的终点。更重要的是,他们使用消耗大量电力的技术来运行。而这个缺点正是 CR2C 的研究计划的用武之地。

CR2C 是斯坦福大学校园内一个活跃的研究机构,隐藏在警察局和银行后面。它由一组不起眼的人行道、彩色管道、水箱和仪表组成,所有这些都被金属天篷屏蔽。水箱和管道允许对从斯坦福大学废水输出中虹吸的真实废水进行积极的实验。

然后将实验产生的任何材料重新插入斯坦福大学的常规废水流中,该流向帕洛阿尔托的废水处理厂作为普通污水进行处理。尽管 CR2C 目前在其水箱中生产的所有产品都严格用于研究目的,但其最终目标是将处理过的废水重新引入饮用水系统。

CR2C 进行的研究各不相同,但该计划的亮点是一个测试新的厌氧生物废水处理方法的项目。目前,这种生物处理通常是有氧的,使用需要不断泵入氧气的细菌类型来完成。该过程使用大量能源并产生不良副产品,包括二氧化碳。

不需要氧气的厌氧处理通常被认为对于商业大规模使用来说太慢了。但 CR2C 正在测试的厌氧系统称为分级厌氧流化膜生物反应器 (SAF-MBR),它不仅不需要泵送氧气,而且还能产生甲烷,然后可将其用于产生能量。

根据 Tilmans 的说法,与当今常见的耗电处理厂相比,在 SAF-MBR 设施中燃烧产生的甲烷所产生的模拟能量输出大于系统全面运行所需的能量。

“你可以看到未来这些处理厂可以转变为绿色发电厂,”蒂尔曼斯说。“因此,您不仅生产清洁水,而且还生产可再生能源。”

作为 SAF-MBR 测试的延伸,CR2C 最近与湾区污水处理集团 Silicon Valley Clean Water 合作,在红木城建立了一个二级测试处理场。第二个站点本质上是斯坦福校园站点的更大版本,旨在进行更大规模的进一步实验。

红木城系统于今年早些时候上线,SAF-MBR 取得了可喜的成果。自上个月满负荷运行以来,水质已达到目标水平。

目前,废水只能回收到可以安全排放到环境中的程度。研究的下一阶段是测试 CR2C 希望能够使废水达到饮用质量的技术。

当前西部的干旱独特地加速了 CR2C 正在开展的工作的紧迫性。根据西部水资源项目的阿贾米(Ajami)的说法,虽然干旱在该地区很常见,但这次围绕积雪、地下水盆地和水库等传统水资源储备并没有像往常一样在干旱之间恢复的机会。

“因为我们经历了干旱,离开了几年,然后又回到了干旱中,我们的系统还没有完全恢复,”Ajami 说。“这绝对是在测试我们的环境和整个系统的弹性。”

测试弹性是废水回收的用武之地,CR2C 希望展示其潜力。“我们正试图改变人们对废水的看法,从它是一种需要减轻的危险废物,转而将其视为一种需要净化的矿石,”蒂尔曼斯说。

“我认为水回收对我们在加利福尼亚的战略至关重要,我认为这不是我们是否要回收水的问题,而是何时以及如何回收的问题,”他补充道。

大学也不能幸免于干旱,并且正在批判性地思考这些水资源保护和管理问题——尤其是在大学计划扩大规模的情况下。用水量从 2000 年的每天 250 万加仑减少到现在的每天 150 万加仑,部分原因是新建筑的厕所使用灰水(厕所以外的废水,如水槽和洗衣机)和调整灌溉。

但正如蒂尔曼斯在谈到加州各市镇时所说的那样,“已经实现了‘简单’的节约,”斯坦福大学水资源和民用基础设施高级主管汤姆齐格特曼在一封电子邮件中写道。“但我们可以做得更多,”他补充说,列出了从雨水收集到使用非饮用湖水进行灌溉的计划,作为大学正在寻求进一步缓解干旱状况的途径。

Tilmans 和 CR2C 希望他们能进入这个名单;已经与大学讨论了在校园内建立一个全面的水回收设施的合作伙伴关系。但到目前为止,大学还没有做出任何承诺。

蒂尔曼斯希望斯坦福最终能够实现这一飞跃。

“在当今世界,这有点必要——这是谨慎的做法,”他谈到实施强有力的水回收计划时说。“我们认为这毫无疑问是正确的做法,并且基本上可以让斯坦福通过展示前进的道路继续在可持续性问题上领先。”

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