معرفی پولوترها و چالش های درمان ارگانیک

آلودگی های ارگانیک، از جمله آفت کش ها، داروها، مواد شیمیایی صنعتی و محصولات مراقبت شخصی، در آب، خاک و هوا باقی می مانند و خطراتی را برای اکوسیستم ها و سلامت انسان ایجاد می کنند. بسیاری از این ترکیبات در برابر روش های درمانی معمولی مقاومت می کنند که منجر به تجمع در محیط زیست می شود، به عنوان مثال، ترکیبات تجزیه و تحلیل و تحلیل و باقی مانده های آنتی بیوتیک می تواند باعث آسیب های طولانی مدت و کمک به روش های مقاومت های زیست شناختی یکپارچه شود.

درک درمان های بیولوژیکی

درمان های بیولوژیکی به فعالیت متابولیک میکروارگانیسم ها، گیاهان یا آنزیم ها برای کاهش آلاینده های آلی متکی هستند.این روش ها به طور کلی سازگار با محیط زیست، مقرون به صرفه و مناسب برای کاربردهای بزرگ مانند تصفیه فاضلاب شهری، مدیریت بازیافت صنعتی و اصلاح خاک در نظر گرفته می شوند.

فرآیندهای بیولوژیکی کلیدی

  • اسلیت محرک: میکروارگانیسم های هوازی در سیستم های رشد معلق ماده آلی مصرف می کنند، این فرآیند به طور گسترده ای استفاده می شود، اما برای ترکیبات جذب کننده کمتر موثر است.
  • Bioaugmentation [FLT 1]: سویه های خاص گرده افشانی برای افزایش تخریب ترکیبات هدف، مانند حلال های کلردار یا هیدروکربن های پلی استریولیک (PAHs) اضافه می شوند.
  • [FLT 1]: گیاهان جذب، ترانسکنش یا تبدیل آلاینده ها از طریق تعاملات rhizosphere و فعالیت آنزیمی استفاده می شود.
  • ] bioremediation : قارچ های سفید پوست ترشح آنزیم های ligninolytic که می توانند طیف گسترده ای از آلودگی های مداوم، از جمله رنگ، آفت کش ها و داروها را تجزیه کنند.
  • هضم هوازی [FLT: Microorganisms آلاینده های متابولیزه در غیاب اکسیژن، تولید بیوگاس در حالی که تجزیه آلی پیچیده در زباله های کم و یا با قدرت بالا.

مزایا و محدودیت ها

درمان های بیولوژیکی پایدار هستند و حداقل زباله های ثانویه را تولید می کنند. میکروارگانیسم ها می توانند با بارهای گرده افشانی مقاوم شوند، با این حال، آنها نیاز به زمان حفظ طولانی دارند و به دما، pH و شوک های سمی حساس هستند. بسیاری از ترکیبات تصفیه کننده مقاوم در برابر حملات بیولوژیکی، منجر به تخریب ناقص و نسل محصولات تحول که ممکن است سمی تر از ترکیبات والد باشد. [FLT]

نقش درمان های شیمیایی

درمان های شیمیایی از عوامل واکنشی برای کاهش سریع یا تبدیل آلودگی های ارگانیک استفاده می کنند.پروکسیپس های پیشرفته (AOP) به ویژه برای ترکیباتی که دارای جذب کننده زیستی هستند، موثر هستند.

رویکردهای شیمیایی مشترک

  • [FLT 1: 1]؛ اوزون به طور مستقیم به اوراق قرضه اشباع نشده حمله می کند یا رادیکال های هیدروکسید را در شرایط قلیایی تولید می کند.
  • Fenton Process : فرو ریختن آهن کاتالیز هیدروژن پراکسید را برای تولید رادیکال های هیدروکسیل به خوبی در pH اسیدی کار می کند، ایده آل برای فاضلاب صنعتی.
  • [FLT: Semiconductorcatalysis] : نیمه هادی ها (به عنوان مثال TiO2) فعال شده توسط نور UV تولید گونه های اکسیژن واکنشی مناسب برای آلودگی های کم غلظت.
  • LIGHTectrochemical Oxidation [FLT 1 ]: انتقال مستقیم الکترون در گره ها یا نسل از مواد مخدر مانند آلاینده های کلر؛ هیچ اضافه شیمیایی مورد نیاز نیست.
  • ] کاهش بالینی ؛ آهن صفر یا سولفات کاهش ارگانیک، شکستن پیوندهای کربن-halogen.

قدرت ها و عقب نشینی ها

روش های شیمیایی سریع هستند و می توانند به کاهش شدید برای ترکیبات خاص دست یابند (به عنوان مثال، آنها کمتر تحت تاثیر شوک های سمی قرار می گیرند، اما اغلب انرژی و مواد شیمیایی قابل توجهی مصرف می کنند، تولید محصولات جانبی (به عنوان مثال، برونش از ozonation یا گام های ارگانی از کلراسیون)، و ممکن است بدون استفاده از محصولات بیولوژیکی بعدی به تنهایی، مواد معدنی کامل را به دست آورند.

مزایای ترکیب درمان های بیولوژیکی و شیمیایی

سیستم های یکپارچه از سرعت اکسیداسیون شیمیایی و شرایط خفیف تخریب بیولوژیکی استفاده می کنند.

  • ] پیش درمان با استفاده از اکسیداسیون شیمیایی : شکستن مولکول های پیچیده به واسطه های زیست محیطی کوچکتر، کاهش سمیت و بهبود دسترسی زیستی.
  • پس از درمان، انحلال بیولوژیکی [FLT 1]؛ حذف مواد مخدر باقی مانده و تخریب توسط محصولات جانبی، و تبدیل ترکیبات اکسید شده به دی اکسید کربن و آب.
  • [Biological] پس از آن توسط شیمیایی : در برخی موارد، درمان بیولوژیکی برای اولین بار برای حذف مواد آلی به راحتی قابل تجزیه، سپس یک اکسیداسیون شیمیایی کوتاه بخش جذب کننده را کنترل می کند.
  • اتصال محرمانه : جریان های بازسازی بین راکتورهای بیولوژیکی و شیمیایی برای بهینه سازی حذف و به حداقل رساندن زباله، ازن می تواند به طور متناوب برای حفظ فعالیت زیست توده ها در حالی که جلوگیری از تجمع ترکیبات مهار کننده است، مصرف شود.

تحقیقات منتشر شده در تحقیقات آب نشان می دهد که ادغام برش با کربن فعال بیولوژیکی (BAC) بیش از 90٪ حذف میکروپلوفورها را در مقایسه با 50-70٪ برای هر دو فرایند به تنهایی، در حالی که همچنین کاهش هزینه های انرژی.

تحقیقات و مطالعات موردی

مطالعه موردی 1: دارویی

یک گیاه کامل تصفیه فاضلاب بیمارستان یک گام پیش از درمان Fenton را به دنبال یک بیکنشی (MBR) سیستم ترکیبی 95٪ آنتی بیوتیک ها و 85٪ از کل کربن آلی (TOC)، با کنترل مرحله بیولوژیکی باقی مانده محصولات جانبی، به تنهایی MBR به تنها 60٪ از حذف آنتی بیوتیک به دلیل اثرات مهار کننده به دست آورد.

مطالعه موردی: Pesticide-Contaminated Soil

خاک آلوده به آفت کش های عضو با استفاده از یک مرحله اکسیداسیون الکتروشیمیایی (استفاده از الماس های الماس بوون-دود) برای 2 ساعت درمان شد، سپس با یک Pseudomonas کنسرسیوم پس از 30 روز، 98% DDT و آندروne تجزیه شد، در مقایسه با درمان بیولوژیکی و به تنهایی، و کاهش سمیت شیمیایی.

مطالعه موردی 3: نساجی Dye Effluent

فاضلاب نساجی حاوی رنگ هایزو با فتوکاتالیز (TiO/UV] برای 1 ساعت درمان شد و پس از آن یک راکتور بیوفیلم متحرک هوازی (MBBR Color) 99٪ و حذف COD 92٪ بود، با استفاده از آمین های معطر مواد معدنی بیولوژیکی که در طول فرایند فتواتاوز تشکیل شده اند، کمتر از همان کیفیت عکس استفاده می شود.

مقایسه های آزمایشگاهی-Scale

متاآنالیز 50 مطالعه نشان داد که سیستم های بیوشیمیایی ترکیب شده به طور متوسط 30٪ بالاتر از حذف گرده و 20٪ هزینه های عملیاتی پایین تر در مقایسه با فرآیندهای تک است که synergy بیشتر برای ترکیبات با K ow بین 2 و 5 - مولکول های هیدروفوی متوسط که بین آب و زیست توده ها تقسیم می شود.

چالش ها و مسیرهای آینده

مدیریت با محصول و سمیت

اکسیداسیون شیمیایی می تواند واسطه هایی را تولید کند که سمی تر از ترکیبات والد هستند (به عنوان مثال، ضد عفونی شده توسط محصولات جانبی از آب های غنی از کلم بوکید) باید به دقت طراحی شده تا این را تجزیه کند. نظارت زمان واقعی سمیت (به عنوان مثال، استفاده از بخارات مانند آب های غنی) می تواند فرآیند کنترل بیولوژیکی را هدایت کند.

بهینه سازی شرایط واکنش

سیستم های ترکیبی نیاز به متعادل کردن pH، دما، اکسیژن و دوز اکسید کننده برای حفظ فعالیت های بیولوژیکی دارند، به عنوان مثال، پراکسید هیدروژن باقیمانده از فرآیند فنتون می تواند باکتری ها را مهار کند اگر برطرف نشود.

هزینه و مقیاس

ادغام تجهیزات تخصصی (به عنوان مثال، ژنراتورهای اوزون، راکتورهای UV) هزینه های سرمایه را افزایش می دهد، با این حال، تجزیه و تحلیل چرخه زندگی نشان می دهد که کاهش استفاده شیمیایی و بالاتر از طریقput می تواند این هزینه ها را در عرض 2-5 سال جبران کند.

ادغام هوشمند و کنترل

الگوریتم های یادگیری ماشین می توانند دوز شیمیایی مطلوب و زمان تماس بیولوژیکی را بر اساس کیفیت موثر پیش بینی کنند.پروژه های خلبان در اروپا از سنسورهای آنلاین (به عنوان مثال جذب UV، COD، سمیت) برای به طور خودکار بین مراحل بیولوژیکی و شیمیایی، کاهش مصرف انرژی تا 30٪ استفاده کرده اند.

تکنولوژی های نوظهور

  • درمان آنزیمی : لاکس های یا Peroxidas را می توان به عنوان یک جایگزین شیمیایی خفیف استفاده کرد، و گونه های واکنشی بدون شرایط سخت ایجاد می کند.
  • الکترو-بیوفرغ: میدان های الکتریکی پایین فعالیت میکروبی را تحریک می کنند یا به طور مستقیم آلاینده های خاک و آب های زیرزمینی را اکسید می کنند.
  • ] AOPهای مبتنی بر آنار: ترکیب فتوکاتالیز با درمان بیولوژیکی در مناطق دور افتاده با استفاده از نور خورشید طبیعی، کاهش هزینه های انرژی.

دستورالعمل چارچوب آب تشویق قطارهای یکپارچه برای مواد اولویت، برجسته کردن سیستم های بیوشیمیایی ترکیب شده به عنوان یک تکنولوژی کلیدی برای مقابله با محدودیت های انتشار دقیق.

نتیجه گیری

ادغام درمان های بیولوژیکی و شیمیایی یک استراتژی قوی، انعطاف پذیر و کارآمد برای مقابله با آلودگی های آلی است که مقاومت در برابر اصلاح تک لبه، با استفاده از فرآیندهای شیمیایی برای شکستن ساختارهای جذب کننده و گام های بیولوژیکی برای تکمیل مواد معدنی، سیستم های ترکیبی به حذف مواد مخدر، مصرف انرژی پایین تر، و کاهش با تشکیل محصول مستقل در مقایسه با مطالعات موردی، کاهش می یابد، و کاهش می یابد، به عنوان سیستم های کنترل مواد شیمیایی و مواد مخدر، به عنوان اطمینان از کاهش هزینه های تصفیه مواد مخدر و کنترل مواد مخدر، و کنترل مواد مخدر، به طور دقیق، به عنوان صرفه جویی در سیستم های کنترل مواد مخدر، و کاهش می شود.