环保界的大忽悠们,推销产品时经常忽略这条铁律:“物质的量守恒!”

文摘   2024-12-25 11:44   浙江  

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编辑|胖先生的水处理日记

来源|同行交流

以下正文:
大家好,我是胖工,欢迎打开我的水处理日记。
前段时间,我在网上围观了一场论战。
事情的起因是某位环保工程师在做直播时,有人主动找他连线,说自己研发了一种催化剂,效果老好了,COD、氨氮、硝氮能一起降,问博主有没有兴趣试一试。
那位博主一看也是个技术男,一听对方说的这么神奇,好奇心就被勾了起来,就答应了。
并表示收到货后就立马测试,如果真有效果,那一定帮他免费推广。
但如果没效果,那不好意思,到时候也会实打实的说出来,影响了他产品的销路,可别怪没提前说明。
对方连说没问题,还打保票说一定有效果,他已经自己测试了好多轮了。
我虽然只是个吃瓜群众,但说实话,我是不太相信那款催化剂的功效的。
按照那人自己的说法,他们这款催化剂不需要投加任何氧化剂,甚至连曝气都不需要,加进去就能实现诸多有益效果。
这就有点太神奇了!
要说COD能在催化剂的加持下,直接被氧气氧化,我凑合还信3分,氨氮能被氧化,我最多只信1分。
问题是硝酸要想被去除,那只能是还原。
难道一款催化剂还能同时拥有氧化还原的性能?这是不是就有点太扯了?
于是接下来的几天,好奇的我没事儿就刷一刷博主的视频,想看看最终的评测的结果如何。
几天之后,博主终于更新了视频。
我看完后,果不其然,和我预想的差不多,博主说他按照对方给的使用说明测试,COD在前期还能降一降,氨氮也稍微能降一点,硝酸根则是一点动静都没有。
要说那位博主也是够毒舌的,他直言不讳的分析说:
“这款催化剂的外观像是碳基的,COD降解很可能是因为吸附作用,氨氮的降解则是因为碱性条件下的挥发作用!”
总之,就是说这款催化剂是一款地地道道的吸附剂,一旦吸附作用没有了,那污染物的降解效应也就没了。
博主言辞犀利,让那个厂家很没面子,在评论区象征性的说了几句牢骚话,比如“你不专业”、“老顽固”、“不接受新事物”等等,就销声匿迹了。
围观的众人则分成了两派,有少数人支持厂家的创新产品,但多数人还是支持博主,并认为这个厂家又是另外一个“大忽悠”。
说到这,我也不得不承认,这些年咱们环保圈里面,的确是出了不少大忽悠。
他们最典型的一个特点,就是不承认物质守恒定律,单方面吹嘘自己的产品能“少花钱办大事儿”,让人哭笑不得。
说起物质守恒定律,我估计连个小学生都明白,就是说物质不会凭空产生但也不会凭空消失的,它只能由一种形态转化成另一种形态。
物质的量守恒,既包括能量守恒,又包括质量守恒,这在咱们水处理领域有很多经典的应用。
例如在计算反渗透回收率时,用的就是物质守恒定律。
一般项目上,反渗透膜系统在运行时,会因为各种原因导致流量计不准,因此最终系统淡水的回收率会发生波动,从而偏离设计值。
这可不是什么好现象,因为回收率太高了,淡水电导率就上升,而回收率太低了,产水量又不够。
那怎么在现场快速判断回收率是否合格呢?
很简单,根据物质守恒定律,或者说进出水的盐分守恒这一规律来算就行了。

▲反渗透的水质水量示意图(其中Q₁是进水水量,S₁是进水盐含量,Q₂是淡水产水量,S₂是淡水盐含量,Q₃是浓水产水量,S₃是浓水盐含量)
通过上述简图,我们就可以得到一个水质水量平衡的公式,如下所示:
Q1×S1=Q2×S2+Q3×S3
淡水回收率R的计算公式,如下所示:
R=Q2/Q1
把两个公式一合并,就可以得到一个新的公式,如下所示:
R=(S3-S1)/(S3-S2
这三个S的值都是可以测出来的,或者你嫌麻烦,不想用传统的烘干-称量法,那么用简单的电导率也可以表征下。
但该说不说,电导率和全盐量虽然有一定的关系,但并非定值,因此有条件的话最好还是用称量法来测。
这里插一句,关于电导率和TDS的关系,详细可以阅读这篇文章:

我做污水处理的,从来都只看TDS,不关心电导率的!

另外,TDS和全盐量还是有差别的,TDS的数值一般要大于全盐量,因为TDS不但包括溶解在水中的盐分,还包括一部分构成COD的有机物。
但在反渗透系统中,进水COD已经很低了,所以可以默认TDS就等于全盐量。
假设我一个项目,反渗透原水的TDS=1050mg/L,淡水TDS=10mg/L,浓水TDS=3000mg/L。
那么我这个系统的淡水回收率R就是65.22%,详细计算过程如下所示:
R=(3000-1050)÷(3000-10)=65.22%
说到这,再说一个我以前遇到过的“大忽悠”,也是一个典型的不遵守物质守恒定律的主儿。
我当初遇到的那个很高大上的技术,是一种处理高氨氮废水的技术,号称可以用几块钱的成本,去除掉几百上千的氨氮。
具体过程是先将高氨氮废水流经电化学反应器的阳极,然后再经过阴极,依靠连续的氧化还原过程,把水中NH⁺干掉。
很不巧,他的产品正好撞上了我最擅长的领域:电化学。
然后我就质疑他的工艺,运行成本不可能只有几块钱,电费都不够!
但对方却信誓旦旦,说完全没问题,他们都已经做过项目了。
我一看,必须得给对方上点干货了,于是就把法拉第电解定律给他发了过去。
Q=nZF
式中:
Q-电量,单位C;
n-摩尔数,单位mol;
Z-每mol物质在电化学反应中转移的电子数,也是其化合价的变化;
F-法拉第常数,96485。
咱就说每吨水去除100mg/L的氨氮吧。
要想把1mol的NH⁺转化为N₂,就得转移3mol的电子。
因此每吨水去除100mg/L的氨氮,就需要至少转移21.42mol的电子,因此至少需要2.07×10⁻⁶C电量。
折算成电流,那就是每小时574A。
电压咱就算5V吧,这样算下来每小时每吨水的电耗也得在2.87kW·h。
按照工业用电每度电1元计算,这就是2.87元/t的运行成本。
看着不多是吧?
其实不然!
一方面,我得这个计算是按照电流利用效率100%计算得来的,实际上不可能有这么高的效率,一般也就20%~30%左右。
另一方面,咱只算了100mg/L的氨氮,要是更高浓度得废水,那就算是100%的电流效率,成本不得翻几番啊?
所以我才说对方是个大忽悠,他完全不考虑反应过程中的物质守恒定律,就那么肆意胡吹。
自从我甩出了法拉第定律,对方也不吱声了,不知道是被我说中了,还是觉得和我道不同不足与谋,拉黑我了。
总之,对于厂家想要宣传自家产品,好让它快速“出圈”的心理,我是理解的。
但今时早已不同往昔,圈内从业人员的整体专业水平有了很大的提升,你再想靠以前那种无脑忽悠的方式,不但不能起到正面作用,恐怕还会被反噬......
不知道您各位认同我说的这个观点吗?
好了,今天的话题就说到这吧。
如果您各位还有其他看法,欢迎留言区补充。
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