Pembersihan air di loji pengolahan air sisa perkotaan moden melibatkan menghapus bahan kimia yang tidak diingini, padatan dan gas terampai dari air yang tercemar. arhendrix / Shutterstock.com
Pasukan saya telah menemui penggunaan lain untuk ketuhar gelombang mikro yang akan mengejutkan anda.
Biosolid - bakteria yang paling mati - dari tumbuhan kumbahan biasanya dibuang ke dalam tapak pelupusan sampah. Walau bagaimanapun, mereka kaya dengan nutrien dan boleh digunakan sebagai baja. Tetapi petani tidak boleh hanya menggantikan baja biasa yang mereka gunakan di tanah pertanian dengan biosolid ini. Alasannya ialah mereka sering tercemar dengan logam berat toksik seperti arsenik, plumbum, merkuri dan kadmium dari industri. Tetapi lambakan mereka di tempat pembuangan sampah membazir sumber yang berharga. Jadi, apakah penyelesaiannya?
Saya seorang jurutera alam sekitar dan seorang pakar dalam rawatan air sisa. Rakan-rakan saya dan saya telah mencuba bagaimana untuk merawat biosolid ini dan mengeluarkan logam berat supaya ia dapat digunakan dengan selamat sebagai baja.
Bagaimana tumbuhan rawatan membersihkan air kumbahan
Air kumbahan mengandungi sisa organik seperti protein, karbohidrat, lemak, minyak dan urea, yang berasal dari makanan dan sisa buangan manusia yang kami turunkan di dapur sink dan tandas. Di dalam tumbuhan rawatan, bakteria mengurai bahan organik ini, membersihkan air yang kemudiannya dilepaskan ke sungai, tasik atau lautan.
Bakteria tidak melakukan kerja tanpa apa-apa. Mereka mendapat manfaat daripada proses ini dengan mendarab kerana mereka makan pada sisa manusia. Setelah air dikeluarkan dari sisa, apa yang tersisa adalah sekumpulan bakteria padat yang disebut biosolid.
Ini adalah rumit oleh fakta bahawa loji rawatan air kumbahan tidak hanya menerima air sisa kediaman tetapi juga air sisa industri, termasuk cecair yang meresap keluar dari sisa pepejal di tapak pelupusan - yang dipanggil leachate - yang tercemar dengan logam toksik termasuk arsenik, plumbum, merkuri dan kadmium. Semasa proses rawatan air kumbahan, logam berat tertarik kepada bakteria dan terkumpul di permukaan mereka.
Jika petani memohon biosolida pada peringkat ini, logam ini akan memisahkan dari biosolid dan mencemari tanaman untuk kegunaan manusia. Tetapi menghilangkan logam berat tidak mudah kerana ikatan kimia antara logam berat dan biosolid sangat kuat.
Microwave gang Chen Gang beberapa biosolida, memisahkan bahan organik dari logam toksik. Gang Chen / FAMU-FSU College of Engineering, CC BY-SA
Sisa melepaskan mikro melepaskan logam berat
Konvensional, logam ini dikeluarkan dari biosolid menggunakan kaedah kimia yang melibatkan asid, tetapi ini mahal dan menghasilkan sisa yang lebih berbahaya. Ini telah diamalkan secara kecil-kecilan di beberapa bidang pertanian.
Selepas pengiraan berhati-hati terhadap keperluan tenaga untuk melepaskan logam berat dari bakteria yang dilampirkan, saya mencari di sekeliling untuk semua sumber tenaga mungkin yang dapat memberikan cukup untuk memecahkan bon tetapi tidak terlalu banyak untuk menghancurkan nutrien dalam biosolida. Itulah ketika saya serendipitously melihat ketuhar microwave di dapur rumah saya dan mula tertanya-tanya sama ada microwaving adalah penyelesaiannya.
Pasukan saya dan saya telah menguji sama ada mikrogravi dengan biosolid akan memecahkan ikatan antara logam berat dan sel-sel bakteria. Kami mendapati ia cekap dan mesra alam. Kerja ini telah yang diterbitkan dalam Jurnal Pengeluaran Bersih. Konsep ini boleh disesuaikan dengan skala perindustrian dengan menggunakan gelombang elektromagnetik untuk menghasilkan gelombang mikro.
Ini adalah penyelesaian yang harus memberi manfaat kepada ramai orang. Sebagai contoh, pengurus loji rawatan air kumbahan berpotensi mendapat pendapatan dengan menjual biosolid daripada membayar yuran pelupusan untuk bahan dibuang ke tapak pelupusan sampah.
Biosolid selepas pengumpulan dari kemudahan rawatan sisa. Gang Chen / FAMU-FSU College of Engineering, CC BY-SA
Ia adalah strategi yang lebih baik untuk alam sekitar kerana apabila biosolid disimpan di tapak pelupusan, logam berat meresap ke dalam pelupusan larut dalam tanah, yang kemudian dirawat di loji rawatan air sisa. Logam berat itu bergerak di antara loji-loji rawatan air sisa dan tapak pelupusan dalam gelung yang tidak berkesudahan. Kajian ini memecahkan kitaran ini dengan memisahkan logam berat dari biosolid dan memulihkannya. Petani juga akan mendapat manfaat daripada baja organik murah yang boleh menggantikan bahan sintetik kimia, memelihara sumber yang berharga dan melindungi ekosistem.
Adakah ini akhir? Belum lagi. Setakat ini kita hanya boleh mengeluarkan 50% logam berat tetapi kami berharap dapat mengalihkan ini kepada 80% dengan reka bentuk eksperimen yang lebih baik. Pasukan saya sedang menjalankan eksperimen makmal dan medan kecil untuk meneroka sama ada strategi baru kami akan berfungsi secara besar-besaran.
Satu pelajaran yang ingin saya kongsikan dengan semua orang: Berjaga-jagalah. Untuk apa-apa masalah, penyelesaiannya mungkin berada di sekeliling anda, di rumah anda, di pejabat anda, walaupun di perkakas yang anda gunakan.
Mengenai Penulis
Gang Chen, Profesor Kejuruteraan Awam & Alam Sekitar, Kolej Kejuruteraan FAMU-FSU
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
books_science
