隨著全球環(huán)境問題的日益凸顯和科技水平的不斷進(jìn)步，針對不同區(qū)域不同類型的水資源短缺等問題，水處理行業(yè)不斷衍生出新穎的、小型的、模塊式的水處理技術(shù)。本文主要從飲用水凈化和污水處理兩個方面介紹凈水行業(yè)的黑科技，也即凈水行業(yè)的非常規(guī)工藝和技術(shù)。

　　傳統(tǒng)飲用水處理工藝可以分為：混凝-沉淀-過濾-消毒四個部分。那么現(xiàn)有的凈水處理黑科技是徹底擺脫了傳統(tǒng)水處理工藝而進(jìn)行的創(chuàng)新呢，還是基于這一傳統(tǒng)工藝進(jìn)行的改進(jìn)呢?

　　現(xiàn)有飲用水領(lǐng)域的凈水黑科技主要是基于過濾和蒸餾兩種工藝，另外也有一些基于其它原理的凈水黑科技出現(xiàn)，如超聲波凈水。

　　基于過濾的凈水黑科技

　　陶瓷凈化器

　　【技術(shù)簡析】陶瓷凈化器由聯(lián)合國兒童基金會和水源與環(huán)境衛(wèi)生計劃共同推出。該凈化器可以去除水中99.99%的大腸桿菌。有些陶瓷過濾器鍍有膠體銀，膠體銀可以徹底抑制細(xì)菌增長或者殺滅細(xì)菌。

　　【成本分析】50-400美元

　　【實際應(yīng)用】由于陶瓷凈化器的推廣，2001年柬埔寨腹瀉率降低了50%，因此2007年柬埔寨的共生產(chǎn)陶瓷凈化器5500個。

　　生命之袋

　　【技術(shù)簡析】起初“生命之袋”用來向發(fā)展中國家的各個社區(qū)發(fā)放糧食，后來也逐漸用來做太陽能凈水裝置。“生命之袋”利用太陽能來對水進(jìn)行消毒，太陽產(chǎn)生的熱能和陽光中的紫外線UV-A可以殺滅水中的微生物和細(xì)菌。同時“生命之袋”中過濾裝置可以濾除水中的顆粒物和細(xì)菌等微生物。

　　【成本分析】10-50美元。

　　【實際應(yīng)用】在發(fā)展中國家已經(jīng)有應(yīng)用。

　　印度生物砂濾池

　　【技術(shù)簡析】生物砂濾池池體為水泥構(gòu)建，內(nèi)部過濾層由砂子和鵝卵石基層組成。污水在濾層上部逐漸向下擴(kuò)散，首先與生物層接觸，病毒和細(xì)菌通過靜電作用被吸附于細(xì)沙區(qū)域，由于該區(qū)域沒有病毒和細(xì)菌需要的營養(yǎng)物質(zhì)、光和氧氣，因而微生物將全部餓死。濾除微生物和顆粒物的水可以繼續(xù)向下流過鵝卵石基層，然后通過管道返回到上部的出水口。

　　【成本分析】生物砂濾池成本較低，僅3000盧比，可以穩(wěn)定運行30年，單個生物砂濾池每天的產(chǎn)水量為84升，足夠供應(yīng)10-12名成年或者70名在校兒童使用。并且運行中無后續(xù)費用，無需特殊維護(hù)和電能消耗。

　　【實際應(yīng)用】生物濾池已經(jīng)含印度等66個國家接納。

　　紫外消毒純水杯

　　【技術(shù)簡析】純水杯可以在2分鐘內(nèi)對含有泥沙的水完成過濾。純水杯外形與一般的普通杯子無異，但是它有內(nèi)杯和外杯，過濾時將外杯裝滿待凈化的水，然后從外杯上面插入內(nèi)杯，打開UV消毒裝置，在2分鐘內(nèi)即得到安全可口的純凈水。內(nèi)杯底部濾膜(孔徑4微米)和紫外燈聯(lián)合可以去除水中99.9%的雜質(zhì)。

　　【成本分析】參考價格幾十美元。

　　【實際應(yīng)用】目前市場有各類改良版的純水杯。

　　“生命吸管”

　　【技術(shù)簡析】生命吸管內(nèi)有2段式濾芯，可有效去除水中細(xì)菌和原生動物，人喝水時產(chǎn)生的抽吸力作為水過濾的動力。針對不同的應(yīng)用，目前還衍生出了更加便攜的小型吸管以及針對社區(qū)使用的大型裝置。

　　【成本分析】生命吸管杯39.95美元/個;野外用生命吸管54.95美元/個;社區(qū)生命吸管329.95美元/個

　　【實際應(yīng)用】2010年海地地震、2010年巴基斯坦地震、2011年泰國地震和2016年厄瓜多爾地震中均使用生命吸管制取飲用水。在肯尼亞長期干旱時，紅十字會也曾發(fā)放生命吸管過濾器給3750個學(xué)校兒童和6750個家庭。

　　會凈水的自行車

　　【技術(shù)簡析】日本Nippon Basic Company 開發(fā)的凈水自行車采用騎行中產(chǎn)生的動力作為驅(qū)動力來制取清潔飲用水。凈水自行車由自行車和四個過濾器組成，一個過濾器為預(yù)過濾器，其它三個為凈水過濾器。凈水自行車主要應(yīng)用于其它機(jī)動車輛難以抵達(dá)的區(qū)域，如山區(qū)。使用者只需要騎行一分鐘就可以制得5升清潔飲用水。水源水可以為河水、湖水、游泳池水和洗浴水，但不可為海水。

　　【成本分析】目前該車的價格為每輛6600美元。

　　【實際應(yīng)用】目前該車主要是出售給日本的政府部門，只有很小一部分出售給鄰國。Nippon Basic Company計劃將該自行車推廣至孟加拉國，一方面是降低生產(chǎn)成本，另一方面是幫助孟加拉國民獲取清潔飲用水

　　基于蒸餾的凈水黑科技

　　Slingshot設(shè)備

　　【技術(shù)簡析】Slingshot設(shè)備為一個發(fā)電機(jī)和一個水蒸餾器，發(fā)電機(jī)可以使用任何可燃燒物質(zhì)作為燃料，水蒸餾器則利用發(fā)電機(jī)的電能將收集到的污水進(jìn)行蒸餾，即可得到干凈的水，每天可以生產(chǎn)約~946升，足夠100人使用。該設(shè)備對進(jìn)水的水質(zhì)沒有任何要求，進(jìn)水可以為被污染的河水、海水和生活污水。

　　【成本分析】Slingshot設(shè)備的大小與小型冰箱接近，初期設(shè)備的成本為幾十萬美元一臺，發(fā)明人Dean Kamen預(yù)測隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大可以將每臺設(shè)備的成本降低為2000美元。

　　【實際應(yīng)用】Slingshot凈水設(shè)備在洪都拉斯、加納都取得了良好的運行效果。2013年發(fā)明人Kamen與可口可樂公司合作，宣布將于2015年底將Slingshot 設(shè)備推廣至亞洲、拉丁美洲和非洲，預(yù)期安裝運行2000臺。

　　2013年8月可口可樂公司在南非海德爾堡推出了第一個Ekocenter，Slingshot設(shè)備作為其組成部分，用于提供清潔水。

　　向空氣要水

　　【技術(shù)簡析】在地表水源和地下水源都無法獲得時，地球大氣層中儲存的約13,000km3淡水蒸汽則成為唯一的可能水源。Eole Water公司發(fā)明的新型冷凝設(shè)備可以收集空氣中水蒸氣將其轉(zhuǎn)化為清潔的可飲用水。冷凝器采用食品安全級不銹鋼合金制成，寬約1米，長5千米，使用壽命約幾十年，不易被腐蝕。冷凝水經(jīng)過五級處理得到適合飲用的純凈水，其水質(zhì)優(yōu)于世界衛(wèi)生組織的標(biāo)準(zhǔn)。

　　同時該公司還發(fā)明了另外一種通過冷凝空氣獲取清潔水的小型裝置，名為LA MICRO。該裝置中旋流凈化器和活性炭過濾器可以除去空氣中的灰塵、花粉、細(xì)小顆粒物，凈化后的空氣用于提取清潔水。該裝置可以采用車載24V電池驅(qū)動，在不工作時，該裝置可以連接常規(guī)電網(wǎng)或者光伏發(fā)電板充電。

　　【成本分析】該技術(shù)主要在極端環(huán)境下應(yīng)用，相比技術(shù)的實用性，成本不再是首要需要考慮的因素。

　　【實際應(yīng)用】可以用于極端無水環(huán)境，尤其是在作戰(zhàn)過程中，當(dāng)不能確定水源水是否安全時。另外該工藝還可以用于與其他城鎮(zhèn)隔離的干旱地區(qū)，免去給水管網(wǎng)的鋪設(shè)，可以采用太陽能或者風(fēng)能作為該取水裝置的能源。

　　利用太陽能作為能源的簡易蒸餾設(shè)備

　　Eliodomestico

　　【技術(shù)簡析】Eliodomestico凈水過程完全依靠太陽能，無需電源、馬達(dá)或者人力驅(qū)動。只需要將待凈化的水放置于Eliodomestico上部的儲水槽，然后將其在太陽下靜置8小時，就可以得到5升飲用水。

　　Solarball

　　【技術(shù)簡析】Solarball每天可產(chǎn)水3升，其上半部分是透明的，因而太陽光可以通過，照射在下部的黑色儲水槽中，水蒸氣可以源源不斷的進(jìn)入上部的冷凝水槽，水中的雜質(zhì)則滯留于下部儲水槽。

　　【成本分析】這些利用太陽能來蒸餾凈化的水的簡易裝置成本一般較低。

　　【實際應(yīng)用】因而該類設(shè)備適用于偏遠(yuǎn)落后并且日照充足的區(qū)域。

　　其他凈水黑科技

　　超聲波凈水技術(shù)

　　【技術(shù)簡析】Aquavus設(shè)備采用超聲波技術(shù)，將不清潔的水轉(zhuǎn)化成 10微米的小水滴，這些小水滴經(jīng)過揮發(fā)-冷凝后即可轉(zhuǎn)化為純凈水，而水中鹽分、污染物和顆粒物則在揮發(fā)過程中被分離。

　　Aquavus的產(chǎn)水量為2升/分鐘， 海水淡化設(shè)備的體積為1.5米×1.5米×1.5米，地下水和地表水凈化設(shè)備的體積為1米×1米×1米，其產(chǎn)水量均為120升/小時。

　　第三世界國家村莊的用水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家的城市或者郊區(qū)，每個村民平均每天飲用、烹飪和洗浴的水為20升，因此一臺Aquavus設(shè)備每天產(chǎn)生的水量足以供給150位村民。Aquavus 設(shè)備采用模塊化設(shè)計，可移動性好，因此可以用于地震、海嘯、洪災(zāi)、干旱或者戰(zhàn)地中。采用的水源主要是海水、地下水和被污染的地表水。

　　【成本分析】該設(shè)備能耗較低，因此具有大規(guī)模應(yīng)用的前景。海水淡化設(shè)備的預(yù)期價格為每臺1000美元，地下水和地表水凈化設(shè)備的預(yù)期價格為每臺500美元。

　　【實際應(yīng)用】Aquavus設(shè)備仍處于研發(fā)階段，目前已經(jīng)在實驗室完成一期測試，二期測試正在進(jìn)行，二期測試主要內(nèi)容是確保該設(shè)備在偏遠(yuǎn)、不宜人居和熱帶地區(qū)的耐用性。