Wetsus（歐洲卓越可持續(xù)水技術中心）是一家世界頂級水處理領域產(chǎn)、學、研平臺。在短短15年內(nèi)，從無到有構建了極有活力的產(chǎn)學研生態(tài)體系。今年起JIEI研究院正式加入Wetsus國際水科技創(chuàng)新網(wǎng)絡，成為首家中國平臺會員。

由世界水物理領域帶頭人牽頭的荷蘭wetsus應用水物理項目課題組，首次發(fā)現(xiàn)水的第四態(tài)-水橋和新型電化水分子，并在全球范圍內(nèi)首次破解磁化水機制，屬全領域40年首創(chuàng)，并且獲得兩項注冊專利（電化水分子、磁化水檢測）。

目前污水二級處理還是以生物、化學的方法為主，物理方法主要還是以粗放的格柵為主。生化方法不僅能耗高，也容易對環(huán)境造成二次污染。應用水物理研究項目通過探究水的基本物理性質(zhì)，重點探索水和電、磁和電磁場的相互作用及其對水分子和微生態(tài)的影響，在此基礎上建立物理、化學、和生物模型，進行開拓性的系統(tǒng)篩選實驗，以期找出能夠商業(yè)化的水處理新概念。

比如：電、磁及電磁場對水分子和微生態(tài)的影響-利用水的第四態(tài)-水橋電化水分子從而改變水的PH,實現(xiàn)對水中微生物的選擇性的激活與抑制；利用水的曲線渦流形態(tài)實現(xiàn)水增氧提升水質(zhì)；用電介擊穿的方法，回收水中的能量；水的磁化對水中微生物的影響等，希望在這些研究中找出能夠商業(yè)化的水二級處理的物理方法，從而實現(xiàn)節(jié)能和避免化學添加對環(huán)境造成二次污染的目標。

未來，應用水物理方面的突破性研究將為水處理技術掀起繼往開來的篇章。

對這個主題，有荷蘭代爾夫特理工大學和維也納農(nóng)業(yè)與科學大學Brabant Water，H2MOTION等8家荷蘭公司參與研究。其中Brabant Water的Ruud van Nieuwenhuijze擔任項目經(jīng)理，荷蘭代爾夫特理工大學和維也納農(nóng)業(yè)與科學大學則作為主要研究機構參與研究。

目前有3個博士生和一個博士后組成課題組，分別負責4個項目：

（1）電和磁對水分子的結構和動力學作用-中尺度動力學的電場梯度控制；

（2）渦流處理-水曲線渦流-水增氧及水質(zhì)提升；

（3）電介擊穿產(chǎn)能-電介擊穿的能量回收；

（4）水的磁化-非化學方法的水質(zhì)提升。

項目：用雙曲幾何的原理研究旋渦在水處理的應用（增氧及水質(zhì)提升）

項目背景

近幾年，奧地利林務官和仿生學的先驅(qū)Viktor Schauberger關于水和旋渦的理論又重新引起了人們的關注。

在一個雙曲漏斗中，氣液界面是很有趣的。交界面能夠延伸直到排出口，就像一個螺旋的形狀或者是站立的波動圖形。（圖表1）。除此之外，雙曲旋渦可以通過使用特殊的轉(zhuǎn)子在原本的靜水中創(chuàng)造出來。快速混合和大的交界面的混合也許可以讓這種旋渦成為非常有效的充氧裝置。目前，污水處理廠50-70%的能量都被用于這個環(huán)節(jié)。此外，旋渦也可以用來分離顆粒，當重的顆粒被帶到中心后，就從出口排出去了。

圖1 雙曲線漏斗中空氣水分界面的高速照片圖像

課題組的研究目標包括：

建立、測量、計算以及模仿雙曲旋渦的流動形態(tài)；

研究旋渦對水物理和化學性質(zhì)的影響；

研究使用雙曲旋渦作為充氧系統(tǒng)的可行性；

理解雙曲幾何的重要性

研究者將使用PIV測量法來研究雙曲漏斗中旋渦的流動結構。確定艾克曼邊界層的存在并將切線速度與粘性理論模型相比較。

此外，課題組還將研究粘性發(fā)熱的作用以及隨著時間的推進，PH值、導電性、蒸發(fā)率和氣體的吸入等數(shù)值的變化。他們表示對旋渦氣穴現(xiàn)象可能產(chǎn)生的可能性以及它們對于水產(chǎn)生的效果非常感興趣。與此同時，他們會使用ANSYS軟件（圖表3）對這些幾何圖形做數(shù)值仿真，幫助理解理論和實際觀察的聯(lián)系。

圖2 氣泡可能從中心柱脫離然后迅速溶于水

圖3 流線圖和縱坐標軸中速度角度的ANSYS仿真結果

（編輯：Wendy）