Microwaving afvalwater kan het veilig maken om als meststof op gewassen te gebruiken

Microwaving afvalwater kan het veilig maken om als meststof op gewassen te gebruiken Waterzuivering in een moderne stedelijke afvalwaterzuiveringsinstallatie omvat het verwijderen van ongewenste chemicaliën, zwevende stoffen en gassen uit verontreinigd water. arhendrix / Shutterstock.com

Mijn team heeft een ander gebruik voor magnetrons ontdekt dat je zal verrassen.

Biosolids - voornamelijk dode bacteriën - van rioolwaterzuiveringsinstallaties worden meestal gestort op stortplaatsen. Ze zijn echter rijk aan voedingsstoffen en kunnen mogelijk als meststoffen worden gebruikt. Maar boeren kunnen niet alleen de normale meststoffen die ze op landbouwgrond gebruiken, vervangen door deze biosolids. De reden is dat ze vaak verontreinigd zijn met giftige zware metalen zoals arseen, lood, kwik en cadmium uit de industrie. Maar ze op de stortplaatsen dumpen kost waardevolle hulpbronnen. Dus wat is de oplossing?

Ik ben een milieu-ingenieur en een expert in afvalwaterzuivering. Mijn collega's en ik hebben bedacht hoe we deze biosolids moeten behandelen en zware metalen moeten verwijderen, zodat ze veilig als meststof kunnen worden gebruikt.

Hoe zuiveringsinstallaties afvalwater reinigen

Afvalwater bevat organisch afval, zoals eiwitten, koolhydraten, vetten, oliën en ureum, die afkomstig zijn van voedsel en menselijk afval dat we wegspoelen in gootstenen en toiletten. In behandelingsinstallaties breken bacteriën deze organische materialen af, waardoor het water wordt gereinigd dat vervolgens wordt geloosd op rivieren, meren of oceanen.

De bacteriën doen het werk niet voor niets. Ze profiteren van dit proces door te vermenigvuldigen terwijl ze dineren op menselijk afval. Zodra water uit het afval is verwijderd, blijft er een solide brok bacteriën over die biosolids worden genoemd.

Dit wordt gecompliceerd door het feit dat afvalwaterzuiveringsinstallaties niet alleen huishoudelijk afvalwater accepteren, maar ook industrieel afvalwater, inclusief de vloeistof die uit vast afval op stortplaatsen sijpelt - percolaat genoemd - dat verontreinigd is met giftige metalen zoals arseen, lood, kwik en cadmium. Tijdens het afvalwaterzuiveringsproces worden zware metalen aangetrokken door de bacteriën en hopen zich op hun oppervlakken op.

Als boeren de biosolids in dit stadium toepassen, zullen deze metalen zich van de biosolids afscheiden en het gewas voor menselijke consumptie besmetten. Maar het verwijderen van zware metalen is niet eenvoudig omdat de chemische verbindingen tussen zware metalen en biosolids erg sterk zijn.


Haal het laatste uit InnerSelf


Microwaving afvalwater kan het veilig maken om als meststof op gewassen te gebruiken Gang Chen microgolven sommige biosolids, scheiden het organische materiaal van de giftige metalen. Gang Chen / FAMU-FSU College of Engineering, CC BY-SA

Microgolfafval maakt zware metalen vrij

Gewoonlijk worden deze metalen verwijderd uit biosolids met behulp van chemische methoden met zuren, maar dit is duur en genereert gevaarlijker afval. Dit is op sommige landbouwgebieden op kleine schaal toegepast.

Na een zorgvuldige berekening van de energiebehoefte om de zware metalen uit de aangehechte bacteriën vrij te maken, zocht ik naar alle mogelijke energiebronnen die net genoeg kunnen bieden om de bindingen te verbreken, maar niet te veel om de voedingsstoffen in de biosolids te vernietigen. Toen zag ik de magnetron in mijn keuken thuis en begon ik me af te vragen of microgolven de oplossing waren.

Mijn team en ik hebben getest of de bio-vaste stoffen in de magnetron de verbindingen tussen zware metalen en de bacteriecellen zouden verbreken. We ontdekten dat het efficiënt en milieuvriendelijk was. Het werk is geweest gepubliceerd in het Journal of Cleaner Production. Dit concept kan op industriële schaal worden aangepast door elektromagnetische golven te gebruiken om de microgolven te produceren.

Dit is een oplossing die voor veel mensen voordelig zou moeten zijn. Zo zouden beheerders van afvalwaterzuiveringsinstallaties mogelijk inkomsten kunnen genereren door de biosolids te verkopen in plaats van verwijderingsbijdragen te betalen voor het materiaal dat naar de stortplaatsen moet worden gedumpt.

Microwaving afvalwater kan het veilig maken om als meststof op gewassen te gebruiken Biosolids na inzameling bij een afvalverwerkingsinstallatie. Gang Chen / FAMU-FSU College of Engineering, CC BY-SA

Het is een betere strategie voor het milieu, want wanneer biosolids worden gestort op stortplaatsen, sijpelen de zware metalen in het percolaat van de stortplaats, dat vervolgens wordt behandeld in afvalwaterzuiveringsinstallaties. De zware metalen bewegen zich dus in een eindeloze lus tussen afvalwaterzuiveringsinstallaties en stortplaatsen. Dit onderzoek doorbreekt deze cyclus door de zware metalen van biosolids te scheiden en terug te winnen. Boeren zouden ook profiteren van goedkope organische meststoffen die de chemische synthetische meststoffen zouden kunnen vervangen, waardoor waardevolle hulpbronnen worden behouden en het ecosysteem wordt beschermd.

Is dit het einde? Nog niet. Tot nu toe kunnen we slechts 50% zware metalen verwijderen, maar we hopen dit te verschuiven naar 80% met verbeterde experimentele ontwerpen. Mijn team voert momenteel kleine laboratorium- en veldexperimenten uit om te onderzoeken of onze nieuwe strategie op grote schaal zal werken.

Eén les die ik met iedereen wil delen: wees oplettend. Voor elk probleem kan de oplossing gewoon bij u in de buurt zijn, thuis, op kantoor, zelfs in de apparaten die u gebruikt.

Over de auteur

Gang Chen, hoogleraar Civiele techniek en milieu, FAMU-FSU College of Engineering

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

books_science

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

facebook-icontwitter-iconrss-icoon

Ontvang de nieuwste via e-mail

{Emailcloak = off}

VAN DE REDACTIE

Blue-Eyes vs Brown Eyes: hoe racisme wordt onderwezen
by Marie T. Russell, InnerSelf
In deze aflevering van Oprah Show uit 1992 leerde de bekroonde antiracistische activist en opvoeder Jane Elliott het publiek een harde les over racisme door te laten zien hoe gemakkelijk het is om vooroordelen te leren.
Er komt een verandering ...
by Marie T. Russell, InnerSelf
(30 mei 2020) Terwijl ik het nieuws bekijk over de gebeurtenissen in Philadelphia en andere steden in het land, doet mijn hart pijn voor wat er gebeurt. Ik weet dat dit deel uitmaakt van de grotere verandering die doorgaat ...
Een lied kan het hart en de ziel verheffen
by Marie T. Russell, InnerSelf
Ik heb verschillende manieren om de duisternis uit mijn hoofd te verwijderen wanneer ik merk dat het is binnengeslopen. Een daarvan is tuinieren of tijd doorbrengen in de natuur. De andere is stilte. Een andere manier is lezen. En een die ...
Waarom Donald Trump de grootste verliezer van de geschiedenis zou kunnen zijn
by Robert Jennings, InnerSelf.com
Deze hele pandemie van het coronavirus kost een fortuin, misschien 2 of 3 of 4 fortuinen, allemaal van onbekende grootte. Oh ja, en honderdduizenden, misschien een miljoen mensen zullen voortijdig sterven als een directe ...
Mascotte voor de pandemie en het themalied voor sociale afstand en isolatie
by Marie T. Russell, InnerSelf
Ik kwam onlangs een nummer tegen en terwijl ik naar de teksten luisterde, dacht ik dat het een perfect nummer zou zijn als een "themalied" voor deze tijden van sociaal isolement. (Teksten onder de video.)