在电磁场辅助水力冲洗条件下调控再生水分配系统中的复合污垢脱落性

《npj Clean Water》：Regulating composite fouling detachability in reclaimed water distribution systems under electromagnetic field-assisted hydraulic flushing

　　

摘要

复合污垢仍然是再生水分配系统运行中的重大难题。传统的液压冲洗方法往往难以长期有效，这不仅仅是因为污垢积累过多，还因为这些沉积物具有很强的内部凝聚力以及紧密的界面粘附力，从而难以通过剪切力清除。本文提出了一种非化学策略，将电磁场与液压冲洗相结合，以此调控污垢的去除难易程度——这里所说的去除难易程度是指通过剪切力清除沉积物的容易程度，而非仅仅试图减少污垢的总量。该策略在经过600小时实际再生水条件测试的试点规模分配系统中得到了验证。与单独使用电磁场或液压冲洗相比，电磁场与液压冲洗联合处理显著减少了总污垢积累量（64.8–80.8%），并提升了系统流量（70.4–81.3%）。多尺度分析表明，电磁场处理改变了复合污垢的物理化学状态，包括削弱矿物结构、减少细胞外聚合物含量以及破坏有机结合基质。这些变化共同降低了污垢的粘附力，使得沉积物在后续冲洗时更容易被剪切力清除，这一结论也得到了纳米级粘附度测量和冲洗出水分析的支持。该策略使复合污垢从以粘附为主的状态转变为对剪切力敏感的状态，从而证明污垢的去除难易程度是一种可调控的特性，而非污垢积累的被动结果。在相同的液压条件下，这种转变显著提升了清洁效率，也为再生水分配系统中的低能耗、无化学物质污垢控制提供了理论依据。