Watersuiwering by 'n moderne stedelike afvalwaterbehandelingsaanleg behels die verwydering van ongewenste chemikalieë, gesuspendeerde vaste stowwe en gasse uit besoedelde water. arhendrix / Shutterstock.com
My span het 'n ander gebruik ontdek vir mikrogolfoonde wat u sal verras.
Biosoliede - hoofsaaklik dooie bakterieë - van rioolaanlegte word gewoonlik in stortingsterreine gestort. Hulle is egter ryk aan voedingstowwe en kan potensieel as kunsmis gebruik word. Maar boere kan nie net die normale kunsmisstowwe wat hulle op landbougrond gebruik, vervang met hierdie biosoliede nie. Die rede is dat dit dikwels besoedel is met giftige swaar metale soos arseen, lood, kwik en kadmium uit die industrie. Maar mors dit kosbare hulpbronne deur dit in die stortingsterrein te stort. Dus, wat is die oplossing?
Ek is 'n omgewingsingenieur en 'n kundige in die behandeling van afvalwater. Ek en my kollegas het uitgevind hoe om hierdie biosoliede te behandel en swaar metale te verwyder, sodat dit veilig as kunsmis gebruik kan word.
Hoe behandelingsaanlegte afvalwater skoonmaak
Afvalwater bevat organiese afval soos proteïene, koolhidrate, vette, olies en ureum, wat afkomstig is van voedsel en menslike afval wat ons in kombuise en toilette spoel. Binne-in behandelingsaanlegte ontbind bakterieë hierdie organiese materiale, wat die water wat dan na riviere, mere of oseane gelei word, skoonmaak.
Die bakterieë doen niks vir die werk nie. Hulle trek voordeel uit hierdie proses deur te vermenigvuldig terwyl hulle op menslike afval eet. Sodra water uit die afval verwyder is, is daar 'n soliede bakterie genaamd biosoliede.
Dit word bemoeilik deur die feit dat afvalwaterbehandelingsaanlegte nie net residensiële afvalwater aanvaar nie, maar ook industriële afvalwater, insluitend die vloeistof wat uit vaste afval in stortingsterreine suip - genaamd logwater - wat besoedel is met giftige metale, waaronder arseen, lood, kwik en kadmium. Tydens die afvalwaterbehandelingsproses word swaar metale na die bakterieë aangetrek en op hul oppervlaktes opgeneem.
As boere die biosoliede op hierdie stadium toedien, sal hierdie metale van die biosoliede skei en die gewas vir menslike verbruik besoedel. Maar om swaar metale te verwyder, is nie maklik nie, want die chemiese bindings tussen swaar metale en biosoliede is baie sterk.
Gang Chen mikrogolf sommige biosoliede en skei die organiese materiaal van die giftige metale. Gang Chen / FAMU-FSU College of Engineering, CC BY-SA
Mikrogolfafval stel swaar metale vry
Konvensioneel word hierdie metale uit biosoliede verwyder met behulp van chemiese metodes waarby sure betrokke is, maar dit is duur en lewer gevaarliker afval op. Dit word op klein skaal op sommige landbouvelde beoefen.
Na 'n noukeurige berekening van die energiebehoefte om die swaar metale van die aangehegte bakterieë vry te stel, het ek gesoek na alle moontlike energiebronne wat net genoeg kan bevat om die bindings te verbreek, maar nie te veel is om die voedingstowwe in die biosoliede te vernietig nie. Dit is toe ek die mikrogolfoond in my huis se kombuis serendipiteer en begin wonder of mikrogolf die oplossing is.
Ek en my span het getoets of die biosoliede-mikrogolwe die bindings tussen swaar metale en die bakteriese selle sou verbreek. Ons het ontdek dat dit doeltreffend en omgewingsvriendelik is. Die werk was gepubliseer in die Journal of Cleaner Production. Hierdie konsep kan op 'n industriële skaal aangepas word deur gebruik te maak van elektromagnetiese golwe om die mikrogolwe te vervaardig.
Dit is 'n oplossing wat vir baie mense voordelig moet wees. Bestuurders van afvalwaterbehandelingsaanlegte kan byvoorbeeld inkomste verdien deur die verkoop van biosoliede in plaas van die verwydering van fooie vir die materiaal wat na die stortingsterrein gestort gaan word.
Biosoliede na versameling van 'n afvalbehandeling. Gang Chen / FAMU-FSU College of Engineering, CC BY-SA
Dit is 'n beter strategie vir die omgewing, want wanneer biosoliede in stortingsterreine stort, stort die swaar metale in die stortingsterweek, wat dan in afvalwaterbehandelingsaanlegte behandel word. Die swaar metale beweeg dus tussen afvalwaterbehandelingsaanlegte en stortingsterreine in 'n eindelose lus. Hierdie navorsing verbreek hierdie siklus deur die swaar metale van biosoliede te skei en te herwin. Boere sal ook voordeel trek uit goedkoop organiese kunsmisstowwe wat die chemiese sintetiese produkte kan vervang, waardevolle hulpbronne bespaar en die ekosisteem kan beskerm.
Is dit die einde? Nog nie. Tot dusver kan ons slegs 50% swaarmetale verwyder, maar ons hoop om dit na 80% te skuif met verbeterde eksperimentele ontwerpe. My span is tans besig met klein laboratorium- en veldeksperimente om te ondersoek of ons nuwe strategie op groot skaal sal werk.
Een les wat ek met almal wil deel: Wees oplettend. Vir enige probleem kan die oplossing net rondom u, in u huis, op u kantoor, selfs in die toestelle wat u gebruik, wees.