水是新污染物的主要载体,超过90%的新污染物会通过多源点或非点源方式进入自然水体。如何高效去除水中的新污染物?
近日,在第19届POPs论坛上,国家新污染物治理专家委员会副主任侯立安表示,应加强技术攻坚,充分释放新型膜技术在新污染物治理领域的潜力,大力推动水中新污染物去除技术的工程化应用。
常规水处理工艺面对新污染物“力不从心”
新污染物易以水为媒介,通过食物链富集,造成严重的生态环境健康风险。研究指出,目前河湖水检出抗生素、微塑料、内分泌干扰物等新污染物的浓度多处于纳克每升(ng/L)的较低水平,常规水处理工艺尚难完全满足对新污染物的处理需要。
侯立安指出,目前新污染物的水处理工艺,尤其是综合性的去除技术工程应用较为匮乏。多数去除技术还停留在试验研究阶段,未达到中试和实际运行规模,技术经济的可行性有待充分验证,真正能在实际中起到示范作用的应用工程少之又少。
在污水处理领域,由于缺乏相关标准限制和专门管控,大量含有新污染物的污水涌入城市污水处理厂,使其成为新污染物重要的 “源”和“汇”。但污水处理厂的常规工艺难以高效去除低浓度新污染物,亟待开发高效、绿色、低碳的新型处理技术。
在饮用水处理领域,我国历经三代净水工艺革新:第一代“混凝—沉淀—过滤—消毒”四步法有效去除细菌,保障传统生物安全性;第二代增加预处理及臭氧+活性工艺,有效去除TOC等,确保化学安全性;第三代引入超滤技术,去除病毒等,强化新生物安全性。但即便如此,这些技术在彻底去除新污染物方面,仍面临巨大挑战。
对此,侯立安提出,把人工智能与新型膜技术相结合,开发饮用水深度处理新工艺,建立智慧水厂,是攻克饮用水中新污染物的核心路径。
突破技术堵点,释放新型膜技术治水潜力
新型膜技术凭借“从膜制备、膜法水处理技术应用、膜浓缩液处理到废弃膜处置”的全过程绿色低碳优势,成为新污染物在水处理领域的“潜力股”。
然而,这一技术要真正发挥作用,仍需跨越诸多阻碍。
侯立安表示,当前,新型膜技术面临多重技术堵点。首先,行业内对新型膜的概念尚未达成统一认知,其分离机制、膜组件的修复与再生技术体系也有待完善;其次,部分特殊膜材料原料依赖进口,严重制约了规模化生产进程;此外,针对多种新污染物协同去除的新型膜材料研发仍处于起步阶段,这些问题都成为新型膜技术发展的“绊脚石”。
对此,侯立安提出系统性解决方案。在顶层设计层面,建立新污染物环境健康风险评估体系,完善相关政策、标准、法规。制定饮用水水源地新污染物清单,全面开展新污染物环境健康风险评估,研究新污染物迁移转化规律,结合多模型联动和耦合方法,建立多污染物复合的环境健康风险评估体系。
在膜基础理论方面,应强化新型膜与新污染物相关理论研究,加快新型膜技术强制标准制定,深入研究新型膜的成膜机理及去除机理,进一步指导新型膜在新污染物去除中应用。“比如,新膜技术对于微塑料和持久性有机污染物的分离机理有什么差异,这方面仍需进一步加强研究。”侯立安说。
在膜材料研发方面,侯立安建议加快新型膜材料研发,开发材料用料少、选择性高、透过性好、耐污染性强的新型膜材料,增强膜的抗污染能力。可以研发基于纳米材料、新膜、吸附/高级氧化耦合等新材料、新装备、新工艺的新污染物高效去除技术,实现水处理系统中新污染物的精准控制与矿物质的保留。他提出,可以借助人工智能建立膜材料性能预测模型,快速筛选出性能优异的新型膜材料,缩短研发周期。
对于退役膜组件,侯立安还建议开发清洁修复技术,实现对膜表面破损区域的靶向修复。“水处理量越大,膜组件越多,其中一个组件坏了,就会影响水处理的指标,要能够迅速发现问题,快速对其修复,甚至实现处理不停运,就能够恢复退役膜组件性能。”侯立安说。
面向未来,侯立安认为,可以基于大数据的综合利用和全膜法组合工艺技术的突破,开发建设前瞻性的“智慧水厂”,提升新污染物去除效率和健康保障水平,从而实现水厂工艺灵活化、管理智能化、水质多级化等目标,成为真正与社会融合、互利共生的城市基础设施,实现安全和减排的双重目标。