Wetsus（歐洲卓越可持續(xù)水技術(shù)中心）是一家世界頂級(jí)水處理領(lǐng)域產(chǎn)、學(xué)、研平臺(tái)。在短短15年內(nèi)，從無(wú)到有構(gòu)建了極有活力的產(chǎn)學(xué)研生態(tài)體系。今年起JIEI研究院正式加入Wetsus國(guó)際水科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，成為首家中國(guó)平臺(tái)會(huì)員。

由世界水物理領(lǐng)域帶頭人牽頭的荷蘭wetsus應(yīng)用水物理項(xiàng)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(jī)制，屬全領(lǐng)域40年首創(chuàng)，并且獲得兩項(xiàng)注冊(cè)專(zhuān)利（電化水分子、磁化水檢測(cè)）。

目前污水二級(jí)處理還是以生物、化學(xué)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(duì)環(huán)境造成二次污染。應(yīng)用水物理研究項(xiàng)目通過(guò)探究水的基本物理性質(zhì)，重點(diǎn)探索水和電、磁和電磁場(chǎng)的相互作用及其對(duì)水分子和微生態(tài)的影響，在此基礎(chǔ)上建立物理、化學(xué)、和生物模型，進(jìn)行開(kāi)拓性的系統(tǒng)篩選實(shí)驗(yàn)，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(chǎng)對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)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(duì)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(jí)處理的物理方法，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能和避免化學(xué)添加對(duì)環(huán)境造成二次污染的目標(biāo)。

未來(lái)，應(yīng)用水物理方面的突破性研究將為水處理技術(shù)掀起繼往開(kāi)來(lái)的篇章。

對(duì)這個(gè)主題，有荷蘭代爾夫特理工大學(xué)和維也納農(nóng)業(yè)與科學(xué)大學(xué)Brabant Water，H2MOTION等8家荷蘭公司參與研究。其中Brabant Water的Ruud van Nieuwenhuijze擔(dān)任項(xiàng)目經(jīng)理，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)和維也納農(nóng)業(yè)與科學(xué)大學(xué)則作為主要研究機(jī)構(gòu)參與研究。

目前有3個(gè)博士生和一個(gè)博士后組成課題組，分別負(fù)責(zé)4個(gè)項(xiàng)目：

（1）電和磁對(duì)水分子的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)作用-中尺度動(dòng)力學(xué)的電場(chǎng)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(xué)方法的水質(zhì)提升。

項(xiàng)目：用雙曲幾何的原理研究旋渦在水處理的應(yīng)用（增氧及水質(zhì)提升）

項(xiàng)目背景

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

在一個(gè)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(gè)螺旋的形狀或者是站立的波動(dòng)圖形。（圖表1）。除此之外，雙曲旋渦可以通過(guò)使用特殊的轉(zhuǎn)子在原本的靜水中創(chuàng)造出來(lái)。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(gè)環(huán)節(jié)。此外，旋渦也可以用來(lái)分離顆粒，當(dāng)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(biāo)包括：

建立、測(cè)量、計(jì)算以及模仿雙曲旋渦的流動(dòng)形態(tài)；

研究旋渦對(duì)水物理和化學(xué)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(cè)量法來(lái)研究雙曲漏斗中旋渦的流動(dòng)結(jié)構(gòu)。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(shí)間的推進(jìn)，PH值、導(dǎo)電性、蒸發(fā)率和氣體的吸入等數(shù)值的變化。他們表示對(duì)旋渦氣穴現(xiàn)象可能產(chǎn)生的可能性以及它們對(duì)于水產(chǎn)生的效果非常感興趣。與此同時(shí)，他們會(huì)使用ANSYS軟件（圖表3）對(duì)這些幾何圖形做數(shù)值仿真，幫助理解理論和實(shí)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(biāo)軸中速度角度的ANSYS仿真結(jié)果

（編輯：Wendy）