Việc tiếp cận với nước sạch và an toàn vẫn là một thách thức nghiêm trọng cho toàn cầu, đặc biệt đối với dân số sống ở những vùng hẻo lánh. các cơ sở điều trị trung tâm truyền thống thường không đủ dinh dưỡng ở những vùng này vì giá cả cao, dây chuyền cung cấp phức tạp, và nhu cầu về các hoạt động liên tục. giảm thiểu hiệu quả của hệ thống xử lý nước, hoặc sử dụng những loại cây tầm cỡ nhỏ hoặc những loại thực tế thay thế. tại trung tâm của nhiều hệ thống này, hệ thống phân hủy các màng cung cấp, cung cấp một rào chắn đáng tin cậy chống lại các hệ thống xử lý chất thải rộng lớn mà không có hệ thống hóa học thông thường.

Những căn bản của sự ô uế membrane

Một màng là một rào cản mỏng, có thể thay đổi được, giúp cho một số chất có thể đi qua trong khi giữ lại những chất khác. Trong việc điều trị nước, màng được thiết kế để loại bỏ các hạt, vi sinh vật, và giải tán solutes dựa trên kích thước, giảm điện tích, hoặc sử dụng một cách có tính năng lượng cao, hoặc quá trình phân bổ. Lực điều khiển thường là áp suất hoặc chuyển đổi độ tập trung. Tính hiệu quả của màng lọc phụ thuộc vào kích thước pore, cấu tạo vật chất lượng vật chất (tlymer hay đồ gốm), và điều kiện hoạt động. Các nguyên tắc được hỗ trợ bởi các tổ chức như [F: 0] (FT], như là một tổ chức có khả năng tăng cường) (F: sức khỏe [FL], tức là: thiết lập lớp màng, dựa trên các thiết lập lớp màng bảo vệ chất lượng, dựa trên các thiết lập tính chất lượng lớp vỏ bọc.

Các loại công nghệ Membrane trong hệ thống phân hủy

Ứng dụng xử lý nước bị phân hủy chủ yếu sử dụng bốn quá trình màng dẫn áp suất, mỗi bộ phận phù hợp với các hồ sơ ô nhiễm và nguồn nước khác nhau.

Vi lọc (MF) và siêu lọc (UF)

Vi khuẩn và chất protzoa như Giradia và Cryptospoliidium sử dụng kích cỡ pore giữa 1. 1 micromet, loại bỏ chất rắn bị ngưng hoạt động, vi khuẩn và protzoa như corania và Pcrapospopidium. Các màng lọc siêu nhẹ hơn (0- 1–0.01 mét), có khả năng loại bỏ các vi khuẩn, có khả năng loại bỏ các phân tử collzora, và các phân tử hữu cơ lớn hơn. Cả MF và UF hoạt động ở áp suất tương đối thấp, làm cho chúng hiệu hóa năng lượng và thích hợp với hệ mặt trời. Những công nghệ này lý tưởng là bước được xử lý trước, hoặc đứng như một giải pháp bề mặt nước có thể giải quyết với chất rắn.

Nnoctrip (NF) và Reverse Osmisis (RO)

Nno lọc cầu nối khoảng cách giữa UF và RO, với kích cỡ chân lông khoảng 0.001 micrometers. NF là hiệu quả để làm mềm nước (đang dipp cặp như can-xi và magie) và loại bỏ một số chất ô nhiễm hữu cơ. Hậu môn này dùng màng kín nhất (hình thái [FLT: 0] DN [FT] Quốc tế [FT:1] cung cấp những tiêu chuẩn thử nghiệm cho các màng này để đảm bảo hiệu quả và an toàn.

Ứng dụng và Hợp nhất trong hệ thống phân hủy

Trong cấu hình phân cấp, màng thường được hòa trộn vào các đơn vị được lát hoặc các thiết bị di động có thể được triển khai nhanh chóng. Các ứng dụng điển hình bao gồm:

  • Bộ lọc nước nhà:) Trọng trường được nuôi dưỡng hoặc đơn vị UF dựa trên bơm phục vụ một gia đình.
  • Hệ thống RO năng lượng mặt trời có khả năng sản xuất hàng trăm lít một giờ cho một ngôi làng.
  • bộ dụng cụ phản ứng khẩn cấp:) Các màng có thể được sử dụng bởi các tổ chức nhân đạo trong vùng có thảm họa.
  • Hệ thống thu hoạch Rainwater:) MF hoặc UF màng để đánh bóng nước mưa để dùng cho việc lọc.

Ví dụ, hệ thống bơm nước ngầm Watson-Marlow Fluid Technology ) cung cấp các màng trong các cài đặt từ xa, duy trì dòng chảy chính xác mà không bị nhiễm trùng do hải cẩu bơm.

Lợi thế của công nghệ Membrane cho những vùng hẻo lánh

Hệ thống phân cấp dựa trên phương pháp phân cấp mang lại lợi ích riêng biệt cho việc điều trị thông thường khi được triển khai trong môi trường không nhiệt hoặc ít cơ sở hạ tầng:

Thiết kế tính toán và cấu hình mẫu

Các mô- đun Membrane vốn đã được gọn gàng - một yếu tố R có xoắn ốc có thể điều trị hàng ngàn lít mỗi ngày trong một nhà ở có đường kính 4 inch. Điều này cho phép hệ thống được vận chuyển bằng phương tiện nhỏ hoặc thậm chí bằng cách gói các con vật đến các địa điểm núi hoặc đảo. Tính đa dạng cũng giúp tăng khả năng mở rộng khi cộng đồng cần thiết.

Năng lượng và sự hợp nhất có thể phục hồi

Các màng áp suất thấp (MF/UF) cần chỉ 0.2–0.5 kWh trên mét khối nước sản xuất. Khi kết hợp với các tấm quang và lưu trữ pin, chúng có thể hoạt động hoàn toàn ngoài luồng. Đối với tiến trình tăng áp suất RO, thiết bị phục hồi năng lượng (như máy thay đổi áp suất) có thể cắt giảm tiêu thụ năng lượng đến 60%, tạo ra các tùy chọn khả năng sử dụng năng năng năng năng năng lượng mặt trời RO cho vùng duyên hải hay sa mạc.

Loại bỏ chất lượng cao mà không cần hóa chất

Chất kháng sinh có thể loại trừ mầm bệnh và các hạt, giảm hoặc loại bỏ nhu cầu về khử trùng như chlorine. nó làm giảm hệ thống cung cấp hóa chất và tránh sự hình thành của thuốc khử trùng độc hại bằng sản phẩm. đối với các cộng đồng nơi mà các tiền tố hóa học khó khai thác nguồn, đây là một lợi thế hoạt động lớn.

Chất lượng nước nhất quán

Không giống như việc điều trị bằng hóa chất có thể bị ảnh hưởng bởi bệnh pH, nhiệt độ, hoặc tổng hợp các lỗi, việc lọc màng cung cấp một rào cản nhất định về thể chất. Một khi hoạt động đúng, chất lượng trong cơ thể rất dễ đoán. Tính đáng tin cậy này rất quan trọng khi hậu quả của việc điều trị bị suy nhược nghiêm trọng.

Những thử thách và động lực gây rối

Bất chấp những lợi thế của chúng, hệ thống màng ở những vùng xa xôi phải đối mặt với những chướng ngại vật cụ thể cần phải được giải quyết để có thể bền vững lâu dài.

Name

Trong các thiết lập ở xa, việc tiếp cận để làm sạch hóa chất và thay thế các phần có thể bị hạn chế.

  • Cách điều trị: bộ lọc hộp sọ hoặc trầm tích để loại bỏ khối rắn lớn trước màng.
  • giao thức làm sạch được tổ chức:) thường xuyên xả nước với các chất axit điều trị hoặc các chất phân tâm thấp, sử dụng các vật liệu có sẵn ở địa phương như axit citric từ trái cây citrus.
  • Chọn Membrane:) chống lớp màng bao phủ (v. d., hydrophilic polyethulfone) làm giảm sự kết hợp của chất bẩn.

Name

Những vùng xa thường bị ảnh hưởng bởi điện lưới thất thường hoặc không có kết nối lưới điện. Hệ thống quang điện mặt trời với kho ắc quy là giải pháp phổ biến nhất, nhưng chúng đòi hỏi sự phân tách thích hợp cho các biến thể theo mùa. Hệ thống kết hợp mặt trời với gió hoặc động lượng nhỏ cũng đang được triển khai. Nguyên tắc [FLT: 0] (FLT: 1) đã nghiên cứu sự giảm thiểu năng lượng tái tạo quy mô nhỏ, cung cấp hướng dẫn tối ưu cho hệ thống thiết kế tối ưu.

Kỹ năng bảo trì và kỹ thuật

Hệ thống màng phức tạp yêu cầu các nhà điều hành có thể gặp khó khăn bắn, thực hiện làm sạch và thay thế thành phần đã mặc. Để giải quyết vấn đề này, nhiều tổ chức thực hiện các chương trình đào tạo và sử dụng từ xa giám sát thông qua các cảm biến IoT. Giao diện người dùng đơn giản và điều khiển màu sắc giúp giảm đường cong học tập.

Phân hủy mật (hệ thống F)

Ở vùng xa xôi hẻo lánh mà không có đường cống phải quản lý được nước muối. Các tùy chọn bao gồm ao bốc hơi, hệ thống thải không khí, hoặc phân hủy với chất thải có hiệu ứng nhỏ. Đối với hệ thống nhỏ, lượng nước muối thấp, tạo ra các lỗ thông hơi trong khoang xếp hàng một giải pháp khả thi.

Những cải cách và sự hướng dẫn trong tương lai

Các lĩnh vực của công nghệ màng đang tiến hóa nhanh chóng, với những cải tiến đặc biệt liên quan đến hệ thống phân cấp:

  • màng ô-xít Graphene: màng siêu mỏng, lớp màng cao-fux có thể điều chỉnh độ phân giải cho các ions cụ thể, có khả năng giảm năng lượng cần cho việc khử muối.
  • Quá trình chưng cất Membrane:) một quá trình điều khiển nhiệt độ có thể sử dụng nhiệt độ thấp (v. d., từ các bộ sưu tập nhiệt năng mặt trời) để điều trị nước muối cao, với việc sử dụng gần 0 hóa chất.
  • màng màng được tạo cảm hứng bởi Bio: Các màng thủy phin bắt chước các kênh nước sinh học cho việc lọc siêu hiệu quả ở áp suất thấp.
  • lò phản ứng sinh học trên giường (MBBR) + màng: ) hệ thống kết hợp sinh học với màng lọc, cho phép loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ và chất dinh dưỡng trong một đơn vị gọn gàng.
  • Các màng làm sạch nửa: sửa đổi bề mặt (như là ảnh phân tích TiO2) làm suy giảm chất hữu cơ khi phơi nắng.

Những tiến bộ này nhằm giảm năng lượng tiêu thụ, kéo dài tuổi thọ, và giảm những rào cản để nhận nuôi những cộng đồng hẻo lánh nhất trên thế giới.

Kết luận

Những người thuộc các hệ thống xử lý nước phân cấp phục vụ cho những người ở vùng xa và không được cung cấp đủ năng lượng, khả năng cung cấp những chất lượng nước an toàn, nhất định trong một gói gọn gàng và năng lượng có hiệu quả giải quyết những giới hạn cốt lõi của cơ sở hạ tầng tập trung. trong khi những thách thức như làm bẩn, tiếp cận năng lượng, và bảo trì, tiếp tục tiến hành sự đổi mới trong các vật liệu màng, sự kết hợp năng lượng tái tạo và giám sát từ xa đang dần vượt qua những rào cản này. đối với các tổ chức nhân đạo, chính phủ và doanh nghiệp tư nhân, tìm cách mở rộng quyền truy cập vào nước, trong hệ thống phân cấp dựa trên màng cung cấp cho các hệ thống điều hành và hướng dẫn đến chiến lược được chứng minh và hướng tiến bộ.