NANOFILTRATION REMOVES CONTAMINANTS

FOR IPR IN LEÓN

纳滤除污技术成功用于

莱昂水回用项目

正如墨西哥大部分地区所处的困境一样，莱昂市所面临的水资源挑战已延伸至各个层面。简而言之，该市即将面临水资源枯竭的局面。目前，该市95%的供水源自地下水源；然而，其年取水量高达5100万立方米，远超出水补给量；且该市的地下主含水层在24年间已下降了36米。显然，在水资源彻底枯竭之前，必须采取相应措施改变这种状况。本文讲述的一个应对项目就是通过间接饮用水回用（IPR）技术解决缺水问题。该项目与其他水回用项目的不同之处在于，过滤工序中并未采用反渗透膜。

采访之初，Zarate就表明，虽然他讲述的是莱昂市的水回用探索经验，但放之墨西哥境内其他城市也是行之有效的办法。“如果我们不妥善保护水资源并努力实现水量平衡，那么终有一天我们将行至无水可用的境地”，他说道。

讲一个即将照进现实的噩梦：两年前，有座为当地居民5%的人口供水的水库彻底干涸了。Zarate说：“你甚至可以将车直接开进水库中央。想想都可怕。但我们预计，随着气候变化，以后可能会变得更糟糕。因此，我们决定探索一种替代水源——一种非常规水源。”

海水淡化并非可行方案。“因为我们距离海洋太远，而地表水与地下水，未来的不确定性太多，因此我们决定采用饮用水回用的方案”，他解释道。

起初，他们计划从其他水库调水，但该提议被否决。2020年左右，首个水回用试点项目正式启动，供水源自该市的市污水处理厂。

“试点从纳米过滤技术开始，因为纳滤处理后的水质已经能够满足我们需求，”Zarate说道，“但随着对渗透液效果的深入研究，我们发现了一些有趣的现象——我们成功去除了超过50%的盐分（TDS）。”

这个结果出乎意料，因为（按预期）过滤本来是不会去除盐分的。“因此，我们决定扩大规模，将这个小型试点的规模升级。”

就规模而言，试点最初的产水量为每分钟1升，Zarate解释道，这属于“实验室规模”。接下来是实现每秒10升的产水量；Zarate将这个规模称为“中试”，但本质上这还是个试点项目。

为推进下一步工作，Zarate与SAPAL的机构代表参观了美国境内多个已落实运行的水回用项目。“我们走访了橙县和威奇托福尔斯（Wichita Falls），实地考察了厂区设施，与操作人员面对面进行交流，并了解了他们所在的加利福尼亚州和德克萨斯州的适用法规，”萨拉特提道。

这些工厂的共同点在于，它们都将反渗透技术作为最终处理环节；然而，这并不适用于 SAPAL的水回用项目。“对我们而言，采用反渗透技术并不经济——其建设和运营成本过高，”Zarate 解释道，“因此，我们转而深入研究纳滤技术。”

此次行程包括对美国休斯敦莱斯大学 WaTER 研究所的访问。该研究所是莱斯大学牵头、耶鲁大学、亚利桑那州立大学及德克萨斯大学共同参建的“纳米技术赋能水处理中心”（NEWT）的下属单位。“我们发现在部分试点中，国内外广泛关注的高浓度新污染物也能被去除。”Zarate说道，“也就是说，与反渗透技术相比，我们的试点项目去污效果更为出色。因此，我们加深了试验程度，将纳滤处理提升至每秒10升。”

随后，他们还拜访参观了荷兰KWR水资源研究所

“我们发现我们能够去除高达 90% 以上的PFAS。因此，我们认为纳米过滤技术能够满足我们的要求；当然这里暂不涉及合规要求，因为我们尚无明确的相关法规。”Zarate期望在墨西哥总统Claudia Sheinbaum 任职期间这一局面将得以改善。但就目前来讲，为推进项目进展，各方决定暂以德克萨斯州的水回用法规作为指导。

美国和荷兰的考察结束后，公司决定将产出水量提升至每秒 60 升，“这已经是一个相当可观的出水量。”；“我们发现新污染物的去除效果基本稳定。”Zarate 说道，“因此我们决定项目进入终试阶段，即将流量设定为每秒400升。”

我们期望截至2026 年下半年能够实现出水量每秒400升。一旦实现这一目标，该项目产出的供水量将足够满足当地20%的人口用水需求；而目前该水库只能为5%的人口供应用水。届时地下含水层也终将得到补充，取水量降至补水量以下。

我们其中一个项目目标是促进水回用规模化。这就涉及到多方协作，例如与 NEWT 以及 KWR研究所协同合作。Zarate 及其团队还与西班牙加泰罗尼亚大学开展了合作：“我们开发了一个模型，用以展示水处理后排水入库对整体水质的影响。”

他们发现总体来讲影响是积极的，“因为处理后排放水的水质优于水库中的水。”，同时人们也清楚地认识到，技术层面并非需要考虑的唯一因素。“在获得当局的支持后，我们发现社会接受度与经济因素对项目的意义同样重要。”Zarate解释道。

这种大型工程项目耗资不菲。Zarate认为，莱昂市之所以取得成功而墨西哥其他城市仍在苦苦挣扎，有其特定的原因。“我们在该项目上投入了1亿欧元，”他说道，“这些资金全部来自水务公司收取的水费。资金充足让我们能够自由地开展各项工作——毕竟这是我们自己的钱。当然，这是一次冒险的赌注，但事实证明，我们投资成功了。”

其他城市比如Guadalajara和Monterrey，也在探索或已开展了饮用水回用项目，但没有国家政策扶持，这些城市在融资信贷方面困难重重。

水回用项目的最大阻碍往往并非技术或资金问题，而是社会接受度。正如Zarate所言，即使你成功生产出了水，但如果没有客户购买，项目也将以失败告终。彰显社会接纳度重要性的一个典型案例就是圣地亚哥的Toilet to Tap水回用项目，该项目因公众抵制而宣告失败。

“十年挣扎，梦醒成空。”Zarate指出，“如今，圣地亚哥启用了圣地亚哥纯净水项目(Pure Water San Diego)，这是该市历史上规模最大的基础设施项目，本应在10年前就可以启动，考虑到社会接受度而延缓至今。”

巧的是，水库的干涸刚好成为推动公众接受水回用方案的催化剂，从而解决水资源短缺问题。Palote Dam水库坐落于莱昂市中心区，它不仅是一座大型蓄水设施，更是都市生活的核心所在。

“就像伦敦的地标海德公园。”Zarate解释道，“它就是我们的海德公园。人们周末常来这里聚会玩耍，一些节日欢庆诸如国际气球节也在这里举行，平日里这里也会举办丰富多彩的各种活动。因此，两年前水库干枯时，很多人表示非常担忧。”

SAPAL是莱昂市评级较高的公共水务机构，因此当它宣布将启动间接饮用水回用项目时，公众纷纷表示赞同和支持。得知该项目已在加利福尼亚州和德克萨斯州得到应用，加之荷兰KWR水资源研究所测试结果背书，人们对水回用项目的安全性充满了信心。

纳滤是水回用工艺的一个环节。水处理还需经过臭氧、紫外线、氯消毒及活性炭处理等多个阶段。水回用从污水处理厂的预处理工序开始，随后进入一级处理阶段中的初沉池。

“接下来，污水进入序批式反应器（SBR），再进入20微米过滤系统，”Zarate 介绍道，“其中SBR就包含了生物处理工艺，去除水中的营养物。此外，二沉池的功能也集成在同一个 SBR装置内。”

“在SBR反应池中，我们采用了先进设备技术，并配备三级过滤装置。然后进入下一步，臭氧处理系统；最后将处理后的水输送至水库。”

处理工艺新增了一项非常规装置：溶气气浮系统。考虑到水库可能发生的藻类水华现象，这一装置是必要的。藻类水华虽然有可能去除部分药物污染物，但同时也能释放出出多种有害物质，例如霉菌毒素。“因此，我们增设溶气气浮系统对水处理厂进行了升级改造；这样我们就能够去除 98% 的藻类而无需将其灭活——因为若将藻类灭活，它们便会释放出毒素。经过溶气浮选处理后，水流进入过滤工序，随后依次经过臭氧处理、活性炭吸附以及氯消毒工序。”

目前，这些处理后的水已经供应给皮革厂，因为该市皮革处理行业约占全市需水总量的7%。

目前还没有将水处理量提高到每秒 400 升以上的计划。“我认为水库也应设定限制，”Zarate说道，“否则就变成了直接饮用水回用，而我们尚未做好相应的准备。但每秒 400 升的处理能力，给了我们停止开采地下水的选择自由，也让我们得以可持续用水。”他还展望了未来的其他可能：“或许我们可以再造一个水库，启动其他新项目。”

如果其他市的供水部门或水务顾问也面临类似困境，Zarate认为可以从以下六个方面考虑：

• 技术方面：“纳米过滤技术解决了我们当时面临的巨大难题。”

• 经济方面：“资金必不可少。毕竟，1亿欧元可不是一笔小数目，即便是对我们而言也是如此。”

• 财务方面：“并非墨西哥每个城市的公用事业部门都有如此雄厚的融资能力，因此必须设法获得信贷支持。”

• 第四点是监管，第五点是立法，第六点则是公众接受度，包括政治与社会层面。“我们有市长的支持，各政界人士也在大力推广该项目，这些对我们来讲至关重要。水库的干涸让我们甚至感到一丝‘侥幸’，因为它让民众开始饮水思源，而这水源已经干涸。某种程度上讲，该项目最成功的方面就是社会接受度。”

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