观点速递 | 水业需“另辟蹊径”

DavidSedlak教授在最近举行的IWA数字世界水大会主题演讲中分享了他对水处理新方法未来机会的看法。加州大学伯克利分校David Sedlak教授认为，自20世纪中叶以来，人们采用了两种截然不同的水资源管理方式。

第一种是在二战后50年的消费热期间，他将此方式称为“硬路径”（Hard Path）。尽管它为“经济大加速”提供了工业用水，但Sedlak教授也看到了我们正在为此付出巨大代价，数百万人流离失所，很多宝贵生态系统处于崩溃边缘。他认为，到20世纪末，“硬路径”已经失去它昔日光彩。他还认为，这个水资源丰富的时代为被称之为“软路径”的用水方式的后来居上提供了可能，以实现我们更高效用水，允许城市在近年无需大兴土木的情况下仍然满足其日益增长的用水需要。

但Sedlak教授警告说，软路径可能已触及天花板，水系统已不再具有增效空间。他说：“简单的步骤可能对我们不再有效”。随着全球人口增长和更加频繁的干旱带给城市的压力，水资源短缺也因此已成为亟待解决的环境问题。

随着水资源紧张的局势加剧，Sedlak教授请人们密切关注目前公共供水与农业、电力和制造业之间的不断冲突。他指出“农业部门是不会轻易放弃使用水资源的”。最近发生在凤凰城、墨西哥城、珀斯、金奈和开普敦等地的水危机也已显示出其影响的强度和复杂性。他表示 “单靠软路径可能已无法解决”。

01 另辟蹊径

Sedlak教授看到了他所谓的“另辟蹊径”的需要。他警告说，水务部门不再有逐渐适应的余地。这一新路径要求彻底改变对研发和新思路实施的讨论，它将被技术催化。在他的设想中，“另辟蹊径”将是以往方式的混合体，但与之有很大不同的是，他看到了“获得我们以前认为不可用的水形式”之机会。

根据他作为美国国家水创新联盟（NAWI）成员的经验，Sedlak教授描述了另辟蹊径的三个基本主题。

首先，是IT革命。Sedlak教授专注在线监控设备和数据算法中“数字水”的真正潜力。他说 “从我们现有的基础设施中获得更多数据基础，并可能在小规模范围内创建一些自主数字系统”。

在提到加州研究人员时，Sedlak教授指出，利用先进天气预报信息，取代20世纪60年代规则曲线，通过更好地平衡洪水风险和蓄水能力，将水库蓄水量扩大了三分之一。他说“基础设施有效规模扩大，使现有资产得到更有效的利用”，同时也补充说到，在现有雨水基础设施中也观察到类似的结果。

对于Sedlak教授来说，这样的初步胜利让他尝到了整合数据流的滋味，他预计数据流将有机会与研究人员共享，从而创建“活生生实验室”。他认为当前的挑战是实现数据交互操作性，并认识到嵌入式技术可以持续几十年。“每一件设备都与来自不同计算时代的硬件和软件进行通信”，他补充道。

Sedlak教授第二个主题是关于将海水和处理过的废水作为水源的主流化，他提供了来自以色列、澳大利亚和南加州的实证。他说“海水淡化已经成熟到一定程度，在水资源紧张的城市，它通常比其他来源更便宜。”他还对使用同样脱盐技术项目进展缓慢提出了质疑。

他认为，如果没有简单的处理方案，使用当前零排放(ZLD)技术处理淡化卤水可能过于昂贵，但解决这一问题的思路并不缺乏。其中，包括使用新型3D打印材料来替代ZLD浓缩器、结晶器和聚合物膜，以及提高低技术含量的盐水管理方法之效率。Sedlak教授引用了加州大学研究人员工作作为一个例子，他们通过使用涂有吸收阳光的氧化石墨烯纤维素来全面设计植物强大蒸发、蒸腾过程。这有可能将蒸发池的大小减少两个数量级。然而，他明确表示，尽管在循环经济中使用回收盐做了很多努力，但回收盐的处理仍然是整个过程中最薄弱的环节。

最后，Sedlak教授认为，结合IT和模块化水处理技术的进步，可以“实现小规模处理和供应网络安全运行的潜力”。他说，这将实现更灵活的分散系统，在这种系统中，个人可以定制治理方案。

Sedlak教授认为这样的选择令人兴奋，但他也承认非电网和混合供水处理进展缓慢，部分原因是公共健康风险。然而，他敦促该行业考虑能够解决这个问题的“电气化技术”。他强调了它们的多功能性和“无需补充化学试剂和清除处理设施中废物”的能力，因为它们有可能根据需要在现场生产消毒剂、氧化剂、酸和碱。

认识到这项技术的投机状态，他热情地强调了根特大学研究人员领导的一个项目，在该项目中，住户“不仅可以饮用屋顶水、灰水、黑水或浅层地下水，而且还可以根据自己的需要以及他们个人的喜好调整水质。所有这一切都得益于海水淡化成本的降低”。

02 行动倡议

获取更多样化水源面临着挑战。他说“我们将不得不更加关注并更加系统地思考我们用水对他人和下游环境的影响”。“另辟蹊径的另一个挑战是它必须保证在将会应用的所有不同场景都具有意义。它必须能够在干旱和潮湿环境中工作；它必须对生活在富裕国家和贫穷国家的人均有意义；它甚至必须在城市和农村环境中发挥作用。”

“这是一项艰巨的任务，是一条我们即将共同踏上的不易之路，”他补充道。他认为有必要迅速地将新旧事物结合起来。“我们必须从硬路径和软路径时代吸取教训，并接受新技术，使之与我们的水机构和现有水系统合作，所有这一切都发生在气候变化和关于水系统应该提供什么理念的不断变化时期”，他说。但是，在向大会听众发表讲话时，他对该行业能够做出的回应表示乐观：“我认为没有哪个团体更适合接受这一挑战。”

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