A modern városi szennyvíztisztító telep víztisztítása magában foglalja a nemkívánatos vegyi anyagok, szuszpendált szilárd anyagok és gázok eltávolítását a szennyezett vízből. arhendrix / Shutterstock.com
Csapatom felfedezte egy másik mikrohullámú sütő használatát, amely meglepni fog.
A szennyvíztisztító növényekből származó bio-szilárd anyagokat - elsősorban elhalt baktériumokat - általában hulladéklerakókba helyezik. Gazdag tápanyagokban és potenciálisan műtrágyaként felhasználhatók. A mezőgazdasági termelők nem helyettesíthetik a szokásos műtrágyákat, amelyeket a mezőgazdasági talajban használnak ezekkel a bio-szilárd anyagokkal. Ennek oka az, hogy gyakran szennyeződnek mérgező nehézfémekkel, mint például az arzén, ólom, higany és kadmium az iparból. De a hulladéklerakókba történő lerakása értékes erőforrásokat pazarol el. Szóval mi a megoldás?
Környezetvédelmi mérnök vagyok és szennyvízkezelő szakértő. Kollégáim és én kitaláltuk, hogyan kell kezelni ezeket a bio-szilárd anyagokat és eltávolítani a nehézfémeket annak érdekében, hogy biztonságosan felhasználhatók műtrágyaként.
Hogyan tisztítják a szennyvíztisztító telepek?
A szennyvíz olyan szerves hulladékokat tartalmaz, mint például fehérjék, szénhidrátok, zsírok, olajok és karbamid, amelyek olyan ételekből és emberi hulladékokból származnak, amelyeket mosogatunk a konyhai mosdókban és WC-kben. A tisztítóüzemekben a baktériumok lebontják ezeket a szerves anyagokat, megtisztítva a vizet, amelyet a folyókba, tavakba vagy óceánokba vezetnek.
A baktériumok nem végeznek munkát hiába. Ennek a folyamatnak az a haszna, hogy megsokszorozódik, amikor emberi hulladékra vacsoráznak. Miután a vizet eltávolítják a hulladékból, fennmarad a szilárd baktériumcsomó, úgynevezett bioszolid.
Ezt bonyolítja az a tény, hogy a szennyvíztisztító telepek nemcsak a lakossági szennyvízhez, hanem az ipari szennyvízhez is hozzájutnak, ideértve a hulladéklerakódásnak nevezett folyadékot is, amely a hulladéklerakókból kicsapódik a szilárd hulladékokból, és amely mérgező fémekkel, köztük arzén, ólom, higany és kadmium szennyezett. A szennyvízkezelés során a nehézfémeket vonzza a baktérium, és felületükön felhalmozódik.
Ha a mezőgazdasági termelők ebben a szakaszban alkalmazzák a bio-szilárd anyagokat, akkor ezek a fémek elkülönülnek a bio-szilárd anyagoktól és szennyezik a növényeket emberi fogyasztásra. A nehézfémek eltávolítása azonban nem könnyű, mivel a nehézfémek és a bio-szilárd anyagok közötti kémiai kötés nagyon erős.
A Gang Chen mikrohullámú biológiai szilárd anyagokat tartalmaz, elválasztva a szerves anyagot a mérgező fémektől. Gang Chen / FAMU-FSU Műszaki Főiskola, CC BY-SA
A mikrohullámú hulladék nehézfémeket bocsát ki
Ezeket a fémeket hagyományosan savakkal foglalkozó kémiai módszerekkel távolítják el a bio-szilárd anyagokból, de ez költséges és veszélyesebb hulladékot eredményez. Ezt néhány mezőgazdasági területen kismértékben gyakorolták.
A nehézfémeknek a kapcsolódó baktériumokból történő felszabadításához szükséges energiaigény alapos kiszámítása után megvizsgáltam az összes lehetséges energiaforrást, amely elegendő energiát képes biztosítani a kötések megszakításához, de nem túl sok ahhoz, hogy elpusztítsák a bioszolid tápanyagokat. Ekkor várakozóan észrevettem a mikrohullámú sütőt otthoni konyhámban, és azon tűnődtem, vajon a mikrohullámú megoldás volt-e.
Csapatommal és én kipróbáltuk, vajon a bio-szilárd anyagok mikrohullámozása megszakítja-e a kötéseket a nehézfémek és a baktériumsejtek között. Felfedeztük, hogy hatékony és környezetbarát. A munka volt megjelent a Journal of Cleaner Production-ben. Ez a koncepció ipari méretekhez adaptálható elektromágneses hullámok felhasználásával a mikrohullámok előállításához.
Ez egy olyan megoldás, amely sok ember számára előnyös lehet. Például a szennyvíztisztító telepek vezetői potenciálisan bevételt szerezhetnek, ha a bio-szilárd anyagokat eladják, ahelyett, hogy a hulladéklerakókba dobni kívánt anyag ártalmatlanítási díját fizetnék.
Bioszolidok a hulladékkezelő létesítményből történő gyűjtés után. Gang Chen / FAMU-FSU Műszaki Főiskola, CC BY-SA
Ez egy jobb stratégia a környezet számára, mivel amikor a bio-szilárd anyagokat hulladéklerakókban helyezik el, a nehézfémek bejutnak a hulladéklerakó csurgalékába, amelyet a szennyvíztisztító telepeken kezelnek. A nehézfémek tehát egy végtelen hurokban mozognak a szennyvíztisztító telepek és a hulladéklerakók között. Ez a kutatás megszakítja ezt a ciklust azáltal, hogy elválasztja a nehézfémeket a bioszilidektől és visszanyeri őket. A gazdálkodók számára előnyös lenne az olcsó szerves műtrágyák is, amelyek helyettesíthetik a kémiai szintetikus műtrágyákat, megőrizve az értékes erőforrásokat és védve az ökoszisztémát.
Ez a vég? Még nem. Eddig csak a nehézfémek 50% -át tudjuk eltávolítani, de reméljük, hogy továbbfejlesztjük a kísérleti tervekkel 80% -ra. Csapatom jelenleg kisméretű laboratóriumi és terepi kísérleteket folytat annak érdekében, hogy megvizsgálja, új stratégiánk széles körben működik-e.
Egy leckét szeretnék megosztani mindenkivel: Legyen figyelmes. Bármilyen probléma esetén a megoldás az Ön közelében lehet, otthonában, irodájában, akár a használt készülékeknél is.
A szerzőről
Gang Chen, a polgári és környezetvédelmi mérnök professzora, FAMU-FSU Műszaki Főiskola
Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.
könyvek_tudomány
