การทำน้ำให้บริสุทธิ์ที่โรงงานบำบัดน้ำเสียในเมืองที่ทันสมัยเกี่ยวข้องกับการกำจัดสารเคมีที่ไม่พึงประสงค์ของแข็งแขวนลอยและก๊าซจากน้ำที่ปนเปื้อน arhendrix / Shutterstock.com

ทีมของฉันค้นพบการใช้งานอื่นสำหรับเตาไมโครเวฟที่จะทำให้คุณประหลาดใจ

Biosolids ซึ่งส่วนใหญ่เป็นแบคทีเรียที่ตายแล้ว - จากพืชน้ำเสียมักถูกทิ้งลงในหลุมฝังกลบ อย่างไรก็ตามพวกมันอุดมไปด้วยสารอาหารและอาจใช้เป็นปุ๋ยได้ แต่เกษตรกรไม่สามารถแทนที่ปุ๋ยปกติที่พวกเขาใช้บนดินเพื่อเกษตรกรรมด้วย biosolids เหล่านี้ เหตุผลก็คือพวกเขามักจะปนเปื้อนด้วยโลหะหนักที่เป็นพิษเช่นสารหนู, ตะกั่ว, ปรอทและแคดเมียมจากอุตสาหกรรม แต่การทิ้งพวกมันไว้ในหลุมฝังกลบนั้นเป็นการสิ้นเปลืองทรัพยากรอันมีค่า ดังนั้นทางออกคืออะไร?

ฉันเป็นวิศวกรสิ่งแวดล้อม และผู้เชี่ยวชาญในการบำบัดน้ำเสีย เพื่อนร่วมงานของฉันและฉันได้ค้นพบวิธีรักษาไบโอโซลด์เหล่านี้และกำจัดโลหะหนักเพื่อให้พวกเขาสามารถใช้เป็นปุ๋ยได้อย่างปลอดภัย

วิธีบำบัดน้ำเสียให้โรงงานบำบัดน้ำเสีย

น้ำเสียประกอบด้วยของเสียอินทรีย์เช่นโปรตีนคาร์โบไฮเดรตไขมันน้ำมันและยูเรียซึ่งได้มาจากอาหารและของเสียจากมนุษย์เราล้างลงในอ่างล้างมือและห้องสุขา ภายในโรงบำบัดแบคทีเรียจะย่อยสลายสารอินทรีย์เหล่านี้ทำความสะอาดน้ำที่ปล่อยลงสู่แม่น้ำทะเลสาบหรือมหาสมุทร

แบคทีเรียไม่ทำงานเพื่ออะไร พวกเขาได้รับประโยชน์จากกระบวนการนี้โดยการคูณเมื่อพวกเขากินขยะของมนุษย์ เมื่อน้ำถูกกำจัดออกจากของเสียสิ่งที่เหลืออยู่ก็คือแบคทีเรียก้อนของแข็งที่เรียกว่า biosolids

นี่คือความซับซ้อนโดยข้อเท็จจริงที่ว่าโรงบำบัดน้ำเสียไม่เพียง แต่รับน้ำเสียจากที่พักอาศัยเท่านั้น แต่ยังรวมถึงน้ำเสียอุตสาหกรรมซึ่งรวมถึงของเหลวที่ไหลออกจากขยะในหลุมฝังกลบที่เรียกว่าน้ำชะขยะซึ่งปนเปื้อนด้วยโลหะที่เป็นพิษ ได้แก่ สารหนูตะกั่วปรอทและแคดเมียม ในระหว่างกระบวนการบำบัดน้ำเสียโลหะหนักจะถูกดึงดูดไปยังแบคทีเรียและสะสมบนพื้นผิวของพวกเขา

หากเกษตรกรนำไบโอโซลไปใช้ในระยะนี้โลหะเหล่านี้จะแยกออกจากไบโอโซลและปนเปื้อนพืชเพื่อการบริโภคของมนุษย์ แต่การกำจัดโลหะหนักไม่ใช่เรื่องง่ายเพราะพันธะเคมีระหว่างโลหะหนักและไบโอโซลจะมีความแข็งแรงมาก

แก๊งเฉินไมโครเวฟชีวมวลบางส่วนแยกสารอินทรีย์จากโลหะที่เป็นพิษ Gang Chen / FAMU-FSU วิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์, CC BY-SA

ของเสียจากไมโครเวย์ในการปล่อยโลหะหนัก

ตามปรกติโลหะเหล่านี้จะถูกลบออกจาก biosolids โดยใช้วิธีการทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับกรด แต่มีค่าใช้จ่ายสูงและสร้างของเสียอันตรายมากขึ้น นี้ได้รับการฝึกฝนในขนาดเล็กในบางสาขาเกษตรกรรม

หลังจากการคำนวณอย่างรอบคอบเกี่ยวกับความต้องการพลังงานเพื่อปล่อยโลหะหนักจากแบคทีเรียที่แนบมาฉันค้นหารอบ ๆ แหล่งพลังงานที่เป็นไปได้ทั้งหมดที่สามารถให้เพียงพอที่จะทำลายพันธะ แต่ไม่มากเกินไปที่จะทำลายสารอาหารใน biosolids เมื่อฉันสังเกตเห็นเตาอบไมโครเวฟในห้องครัวที่บ้านของฉันอย่างจริงจังและเริ่มสงสัยว่า microwaving เป็นวิธีแก้ปัญหาหรือไม่

ทีมของฉันและฉันทดสอบว่า microwaving biosolids จะทำลายพันธะระหว่างโลหะหนักและเซลล์แบคทีเรียหรือไม่ เราค้นพบว่ามันมีประสิทธิภาพและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม งานที่ได้รับ จัดพิมพ์ใน Journal of Cleaner Production. แนวคิดนี้สามารถปรับให้เข้ากับระดับอุตสาหกรรมโดยใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในการผลิตไมโครเวฟ

นี่คือทางออกที่ควรเป็นประโยชน์สำหรับคนจำนวนมาก ตัวอย่างเช่นผู้จัดการของโรงบำบัดน้ำเสียอาจมีรายได้จากการขายไบโอโซลีนแทนที่จะจ่ายค่ากำจัดสำหรับวัสดุที่จะทิ้งลงในหลุมฝังกลบ

Biosolids หลังจากรวบรวมจากระบบบำบัดของเสีย Gang Chen / FAMU-FSU วิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์, CC BY-SA

มันเป็นกลยุทธ์ที่ดีกว่าสำหรับสภาพแวดล้อมเพราะเมื่อมีการสะสมของสารชีวมวลในหลุมฝังกลบโลหะหนักจะซึมเข้าไปในหลุมฝังกลบขยะซึ่งจะถูกบำบัดในโรงบำบัดน้ำเสีย โลหะหนักจึงเคลื่อนที่ระหว่างโรงบำบัดน้ำเสียและหลุมฝังกลบในวงวนไม่รู้จบ การวิจัยครั้งนี้แบ่งวงจรนี้โดยการแยกโลหะหนักออกจากไบโอโซลและกู้คืนพวกเขา เกษตรกรจะได้รับประโยชน์จากปุ๋ยอินทรีย์ราคาถูกที่สามารถทดแทนสารสังเคราะห์ทางเคมีการอนุรักษ์ทรัพยากรที่มีค่าและการปกป้องระบบนิเวศ

นี่คือจุดจบหรือไม่ ยัง. จนถึงตอนนี้เราสามารถกำจัดโลหะหนัก 50% เท่านั้น แต่เราหวังว่าจะเปลี่ยนเป็น 80% ด้วยการออกแบบการทดลองที่ปรับปรุงใหม่ ทีมของฉันกำลังทำการทดลองในห้องปฏิบัติการและภาคสนามขนาดเล็กเพื่อสำรวจว่ากลยุทธ์ใหม่ของเราจะใช้งานได้ในวงกว้างหรือไม่

บทเรียนหนึ่งที่ฉันต้องการแบ่งปันกับทุกคน: เป็นคนช่างสังเกต สำหรับปัญหาใด ๆ ทางออกอาจจะอยู่รอบตัวคุณในบ้านที่ทำงานของคุณหรือแม้แต่ในอุปกรณ์ที่คุณกำลังใช้

เกี่ยวกับผู้เขียน

แก๊งเฉินศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมโยธาและสิ่งแวดล้อม FAMU-FSU วิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือ_วิทยาศาสตร์