현대 도시 폐수 처리장의 정수에는 오염 된 물에서 바람직하지 않은 화학 물질, 부유 물질 및 가스를 제거하는 것이 포함됩니다. arhendrix / Shutterstock.com

우리 팀은 당신을 놀라게 할 전자 레인지의 또 다른 용도를 발견했습니다.

하수 시설에서 생균 (주로 죽은 박테리아)은 대개 매립지에 버려집니다. 그러나 영양소가 풍부하여 비료로 사용될 수 있습니다. 그러나 농민들은 농업 토양에서 사용하는 일반적인 비료를 이러한 바이오 고체로 대체 할 수는 없습니다. 그 이유는 종종 산업계의 비소, 납, 수은 및 카드뮴과 같은 독성 중금속으로 오염되기 때문입니다. 그러나 매립지에 버리는 것은 귀중한 자원을 낭비하고 있습니다. 그렇다면 해결책은 무엇입니까?

저는 환경 엔지니어입니다 폐수 처리 전문가. 동료들과 저는 이러한 바이오 고체를 처리하고 중금속을 비료로 안전하게 사용할 수있는 방법을 알아 냈습니다.

처리장에서 폐수를 청소하는 방법

폐수에는 단백질, 탄수화물, 지방, 오일 및 우레아와 같은 유기 폐기물이 포함되어 있으며, 이는 부엌 싱크대 및 화장실에서 씻어내는 음식 및 인간 폐기물에서 파생됩니다. 처리 공장 내에서 박테리아는 이러한 유기 물질을 분해하여 물을 청소 한 다음 강, 호수 또는 바다로 배출합니다.

박테리아는 아무것도하지 않습니다. 그들은 인간 폐기물에서 식사를 할 때 곱하면이 과정에서 이익을 얻습니다. 폐기물에서 물이 제거되면, 바이오 솔리드 (biosolid) 라 불리는 고형 박테리아 덩어리가 남습니다.

이는 폐수 처리 시설이 주거용 폐수뿐만 아니라 비료, 납, 수은 및 카드뮴을 포함한 독성 금속으로 오염 된 침출수라고하는 매립지의 고형 폐기물에서 나오는 액체를 포함하여 산업 폐수를 수용한다는 사실로 인해 복잡합니다. 폐수 처리 과정에서 중금속이 박테리아에 끌려 표면에 축적됩니다.

농부가이 단계에서 바이오 솔리드를 적용하면,이 금속은 바이오 솔리드에서 분리되어 인간 소비를 위해 작물을 오염시킵니다. 그러나 중금속과 바이오 솔리드 사이의 화학 결합이 매우 강하기 때문에 중금속을 제거하는 것은 쉽지 않습니다.

Gang Chen은 유독성 금속에서 유기 물질을 분리하여 일부 바이오 솔리드를 마이크로파합니다. 갱첸 / FAMU-FSU 공과 대학, CC의 BY-SA

전자파 폐기물로 중금속 방출

통상적으로, 이들 금속은 산을 포함하는 화학적 방법을 사용하여 바이오 솔리드로부터 제거되지만, 이는 비용이 많이 들고보다 위험한 폐기물을 생성한다. 이것은 일부 농업 분야에서 소규모로 시행되었습니다.

부착 된 박테리아에서 중금속을 방출하기 위해 에너지 요구 사항을 신중하게 계산 한 후, 나는 결합을 끊기에 충분하지만 바이오 고체의 영양소를 파괴하기에는 충분하지 않은 모든 가능한 에너지 원을 검색했습니다. 그때 나는 집 부엌에서 전자 레인지를 조심스럽게 눈치 채고 전자 레인지가 해결책인지 궁금해하기 시작했다.

우리 팀과 나는 바이오 고체를 전자 레인지로 만들어 중금속과 박테리아 세포 사이의 결합을 깨뜨릴 수 있는지 테스트했습니다. 우리는 그것이 효율적이고 환경 친화적이라는 것을 발견했습니다. 작업은 클리너 생산 저널에 출판. 이 개념은 전자파를 사용하여 전자 레인지를 생산함으로써 산업 규모에 맞출 수 있습니다.

이것은 많은 사람들에게 유익한 솔루션입니다. 예를 들어, 폐수 처리장의 관리자는 매립지에 버려 질 재료에 대해 폐기 비용을 지불하는 대신 바이오 솔리드를 판매함으로써 잠재적으로 수익을 올릴 수 있습니다.

폐기물 처리 시설에서 수거 후 바이오 고체. 갱첸 / FAMU-FSU 공과 대학, CC의 BY-SA

바이오 솔리드가 매립지에 퇴적 될 때 중금속이 매립지 침출수에 스며 든 후 폐수 처리장에서 처리되기 때문에 환경에 대한 더 나은 전략입니다. 따라서 중금속은 폐수 처리장과 매립지 사이에서 끝없는 루프로 이동합니다. 이 연구는 중금속을 바이오 솔리드에서 분리하여 회수함으로써이주기를 깨뜨렸다. 농민들은 화학 합성 비료를 대체하여 귀중한 자원을 보존하고 생태계를 보호 할 수있는 저렴한 유기 비료의 혜택을 누릴 수 있습니다.

이게 끝이야? 아직. 지금까지 중금속을 50 % 만 제거 할 수 있지만 개선 된 실험 설계를 통해이를 80 %로 전환 할 수 있습니다. 우리 팀은 현재 새로운 전략이 대규모로 작동하는지 여부를 조사하기 위해 소규모 실험실 및 현장 실험을 진행하고 있습니다.

모든 사람과 공유하고 싶은 한 가지 교훈은 다음과 같습니다. 어떤 문제라도 해결책은 주변, 집, 사무실, 심지어 사용중인 기기에있을 수 있습니다.

저자에 관하여

강첸 토목 환경 공학과 교수 FAMU-FSU 공과 대학

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