טיהור מים במפעל לטיפול בשפכים עירוני מודרני כרוך בהסרת כימיקלים בלתי-רצויים, מוצקים מושקעים וגזים ממים מזוהמים. arhendrix / Shutterstock.com
הצוות שלי גילה שימוש נוסף בתנורי מיקרוגל שיפתיע אתכם.
ביוסולידים - בעיקר חיידקים מתים - ממפעלי ביוב נזרקים בדרך כלל למזבלות. עם זאת, הם עשירים בחומרים מזינים ויכולים לשמש כחומר דשן. אבל החקלאים לא יכולים להחליף את הדשנים הרגילים שהם משתמשים על אדמה חקלאית בביו-סולידים אלה. הסיבה היא שלעתים קרובות הם מזוהמים במתכות כבדות רעילות כמו ארסן, עופרת, כספית וקדמיום מהתעשייה. אבל השלכתם במזבלות מבזבזת משאבים יקרים. אז מה הפיתרון?
אני מהנדס סביבה ומומחה לטיפול בשפכים. הקולגות שלי ואני גילינו כיצד לטפל בביוסולידים אלה ולהסיר מתכות כבדות כך שתוכלו להשתמש בהן בבטחה כדישון.
כיצד מפעלי טיהור מנקים שפכים
שפכים מכילים פסולת אורגנית כמו חלבונים, פחמימות, שומנים, שמנים ואוריאה, שמקורם במזון ובפסולת אנושית שאנו שוטפים בכיורי מטבח ובשירותים. בתוך מתקני טיפול, חיידקים מתפרקים מחומרים אורגניים אלה, מנקים את המים אשר לאחר מכן מוזרמים לנהרות, אגמים או אוקיינוסים.
החיידקים לא עושים את העבודה לחינם. הם נהנים מתהליך זה על ידי כך שהם מתרבים ככל שהם אוכלים על פסולת אנושית. ברגע שמוסרים מים מהפסולת, מה שנותר הוא גוש חיידקים יציב הנקרא ביו-סולידים.
הדבר מסובך מהעובדה כי מתקני טיהור שפכים מקבלים לא רק שפכים למגורים אלא גם שפכים תעשייתיים, לרבות הנוזל המחלחל מהפסולת המוצקה במזבלות - המכונה ריצוף חומרים - המזוהם במתכות רעילות כולל ארסן, עופרת, כספית וקדמיום. בתהליך הטיפול בשפכים, מתכות כבדות נמשכות לחיידקים ומצטברות על פני השטח שלהן.
אם החקלאים מיישמים את הביוסולידים בשלב זה, מתכות אלה ייפרדו מהביו-סולידים ויזהמו את היבול לצריכה אנושית. אולם הסרת מתכות כבדות אינה קלה מכיוון שהקשרים הכימיים בין מתכות כבדות לביו-סולידיות חזקים מאוד.
כנופיית צ'ן מכילה מיקרוגל כמה ביו-סולידים, המפרידה בין החומר האורגני למתכות הרעילות. גנג צ'ן / המכללה להנדסה FAMU-FSU, CC BY-SA
פסולת מיקרוגל משחררת מתכות כבדות
באופן קונבנציונאלי, מתכות אלו מוסרות מביו-סולידים בשיטות כימיות הכרוכות בחומצות, אך זה יקר ויוצר פסולת מסוכנת יותר. זה נהוג בהיקף קטן בחלק מהשדות החקלאיים.
לאחר חישוב מדוקדק של דרישת האנרגיה לשחרור המתכות הכבדות מהחיידקים המחוברים, חיפשתי אחר כל מקורות האנרגיה האפשריים שיכולים לספק מספיק כדי לשבור את הקשר אבל לא יותר מדי להרוס את החומרים התזונתיים בביו-סולידים. ואז הבחנתי ברצינות במיקרוגל שבמטבח הביתי והתחלתי לתהות אם מיקרוגל זה הפיתרון.
צוותי ואני בדקנו אם מיקרו-ביו-סולידיים ישברו את הקשר בין מתכות כבדות לתאי החיידק. גילינו שזה יעיל וידידותי לסביבה. העבודה הייתה פורסם בכתב העת של ייצור מנקה. ניתן להתאים את התפיסה לקנה מידה תעשייתי על ידי שימוש בגלים אלקטרומגנטיים לייצור המיקרוגלים.
זהו פיתרון שצריך להועיל לאנשים רבים. לדוגמה, מנהלי מתקני טיהור שפכים עשויים להרוויח הכנסות על ידי מכירת הביוסוליד במקום לשלם דמי סילוק עבור החומר שיושלך למזבלות.
ביוסולידים לאחר איסוף ממתקן לטיפול בפסולת. גנג צ'ן / המכללה להנדסה FAMU-FSU, CC BY-SA
זוהי אסטרטגיה טובה יותר לסביבה מכיוון שכאשר מוצבים ביו-סולידים במזבלות, המתכות הכבדות מחלחלות אל חומרי ניקוז ההטמנה, אשר מטופלים אז במתקני טיהור שפכים. המתכות הכבדות עוברות אפוא בין מתקני טיהור שפכים ומטמנות בלולאה אינסופית. מחקר זה שובר מעגל זה על ידי הפרדת המתכות הכבדות מביו-סואידים ושחזורם. החקלאים ייהנו גם מדשנים אורגניים זולים שיכולים להחליף את הסינתטיים הכימיים, תוך שמירה על משאבים יקרי ערך והגנה על המערכת האקולוגית.
האם זה הסוף? עדיין לא. עד כה אנו יכולים רק להסיר 50% מהמתכות הכבדות אך אנו מקווים להעביר את זה ל 80% בעזרת תכנונים ניסיוניים משופרים. הצוות שלי מבצע כעת ניסויים קטנים במעבדה ושדה כדי לבדוק אם האסטרטגיה החדשה שלנו תעבוד בקנה מידה גדול.
שיעור אחד אני רוצה לחלוק עם כולם: להיות שומר מצוות. לכל בעיה, הפיתרון עשוי להיות סביבך, בביתך, במשרד שלך, אפילו במכשירים שבהם אתה משתמש.
על המחבר
גאנג צ'ן, פרופסור להנדסה אזרחית וסביבתית, המכללה להנדסה של FAMU-FSU
מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.
מדעי הספרים
