חומרים חדשניים לבנייה תת-קרקעית ב-Wetlands נבנה

אתרי רטובים בנויים הם מערכות אקולוגיות מונדסים כי רתום תהליכים טבעיים - גידול, אדמה וקהילות מיקרוביאליות - לטיפול במים משפכים, שטף מים סוערים, ומכשולים תעשייתיים. בלב המערכות האלה שוכנת תת-קרקעית: המדיום המוצק שתומך בשורשי השפכים, משפר את המיקרוביאליים והשיטות המסורתיות של תפקודים, כגון השפעות תת-קרקעיות, אך הן יעילות סביבתיות, הן מתקדמות באופן דרמטי, כמו גם על פני השטח, הן יכולות-מרחביות, והן יעילותן, והן יעילותן של קיימות, והן יכולות-מרחביות, הן יכולות-מרחביות, והן יעילותן של קיימות, והן יעילותן של מנגנונים פיזיים, והן יכולות-טבעיות-מרחביות, והן מאפשרות, הן, והן יכולות-מרחביות, הן, והן יעילות סביבתית, והן יכולות-מרחביות, והן יכולות-מרחביות, הן, הן, הן, והן יכולות-מרחביות, והן יכולות-מרחביות, באופן דרמטי, והן יכולות-מרחביות, והן יכולות-מרחביות, והן יכולות-מרחביות, הן, הן, הן, הן, והן יעילותן, והן יכולות להיות מתקדמות באופן משמעותי, והן יכולות להיות מתקדמות באופן טבעי, הן, והן יכולות-טבעיות, והן

חומרים סובסטרטים מסורתיים ומגבלותיהם

גרייבל, חול וקרקע כבר זמן רב כבר substrates ברירת המחדל עבור רטובות בנויות בשל העלות הנמוכה שלהם, זמינות רחבה וקלות ההתקנה. Gravel מספקת מוליכות הידראולית טובה אבל סובל מאזור משטח מוגבל לצמיחה ביופילרית ויכול להיות מוצף עם מוצקות חיפוש אורגניות לאורך זמן. Sand מציעה חומרים נקיים יותר ויותר, אך לעתים קרובות קומפקטיות, צמצום porosity ומובילה לחשיבה על פני השטח.

חומרים חדשניים לבנייה

העשור האחרון היה עדים להתפרצות בחומרים חדשים, שנועדו לענות על המגבלות של המדיה המסורתית.החידושים הללו נופלים לקטגוריות רחבות: חומרי מחזר ופסולה, תוצרי לוואי טבעיים ותעשייתיים, מדיה סינתטית מתקדמת, ו substrates מורכבים או היברידיים.כל קטגוריה מציעה יתרונות ייחודיים ומסחריים, ומחקר מתמשך נועד לייעל את הביצועים שלהם עבור יישומים ספציפיים לטיפול.

חומרים מחוסנים ופסולת

חידוש זרמי פסולת עבור מבניה תת-קרקעית עם עקרונות כלכלה מעגליים ובו זמנית מפחית נטלי אדמה. כמה חומרים מבזבזי פסולת הוכיחו פוטנציאל חזק ברטבים שנבנו.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

צמיגים של סוף החיים, כאשר מופרש לתוך שבבים או גומי מתפורר, ליצור קל משקל, ⁇ , ו substrate מאוד עמיד. הצורות הבלתי סדירות יחס ריק גבוה לקדם ניקוז מעולה וחמצן העברה, בעוד המחוספס פני השטח תומך בפיתוח biofilm חזק 2020.מחקרים הראו כי טיפול substrates צמיגים-derive להשיג הסרה דומה או העליון של חומר אורגני, חנק, ו זרחן יחסי יחסית לרי מתכת רציפים אחרים, כולל צמיגים, כולל צמיגים של חומר דחוסים, אבל דחוסים, כולל דחוסים מתקדמים, כולל צמיגים של חומר צמיגים של חומר דחוסים, כולל צמיגים של צמיגים של חומר צמיגים של צמיגים של דחוסים, כולל צמיגים של חומר צמיגים של צמיגים של צמיגים של צמיגים של צמיגים של צמיגים של דחוסים, אבל צמיגים של חומר צמיגים של צמיגים של חומר דחוסים, אבל דחוסים, אבל צמיגים גמישים, אבל צמיגים גמישים, אבל צמיגים של חומר צמיגים של חומר צמיגים של חומר צמיגים של חומר צמיגים: צמיגים של צמיגים של צמיגים גמישים, כולל צמיגים של צמיגים: צמיגים של חומר

בנייה ובזבוז

בטון מחוספס, עצמות לבנים ופסולת קרמיקה מאתרי הריסת ניתן לדרג כדי ליצור תת-שכבות עם יכולת גבוהה ומודעות בינונית.טבע אלקליין של כמה אגרגות ההריסה יכול לשפר את המשקעים זרחן ואת אי-יציבות המתכת.עם זאת, ריקנות בחומרי מקור דורשת אופי זהיר, וניתוק פוטנציאלי של מלחים או אלמנטים חייב להיות מוערך.

ביושר מחקלאות ופורצת ריבאוס

ביושר – המבנה העשיר של פחמן מוצק מ-pyrolysis של ביומסה – התפתח כתיקון מבטיח מאוד של תת-קרקעית (מבנה ה ⁇ שלה, שטח משטח גדול (לעיתים קרובות מעל 400 m2/g), וקבוצות פונקציונליות בשפע משטח מאפשרות מודעות יוצאת דופן של חומרים אורגניים, חומרים מזינים, ומתכות כבדות.

מוצרי לוואי תעשייתיים ומינרלים טבעיים

תהליכים תעשייתיים רבים מייצרים חומרים, עם עיבוד מינימלי, יכולים לשמש כמצעי קרקע רטובים יעילים.חומרים אלה לעתים קרובות יש תגובת כימי אינטרינוזה אשר משפרת את ההסרה המזויפת.

עף אש ותחתית אש

תוף קואל של מוצרי לוואי כגון זבוב אפר ותחתית אsh מכילים מינרלים אלומיניום אלומיניום אלומיניום שיכולים מודעות אובב מתכות כבדות ופוספט באמצעות חילופי יון ומשקעים שלהם שטח פני השטח גבוה שלהם ו מוליכות הידראולית להפוך אותם מתאימים כמו substrates או תיקונים.עם זאת, זבוב ash עשוי להכיל רמות של אלמנטים רעילים (למשל, anic, anic, סללן), necesitiumsitating סביבתית או חומרים אחרים.

Blast Furnace Slag

ברזל ופלדה הם אלקלליין, חומרים עשירים סידן שקושרים חזק זרחן באמצעות היווצרות הידרוקספיטט ומנגנונים אחרים. Slag מבוסס substrates שימשו בהצלחה בטיפול מי פסולת עם עומסים פוספטים גבוהים.הארוכה של הסרת זרחן תלוי על התוכן הסידן של Slag ותנאים הידראוליים; סטיות רוויות יכולות בסופו של דבר לשחרר את הטכנולוגיה הזו, כך ש-Flagstostostostostostostostostostostostoration, או לתקן נתונים מחזורית על מנת לתקן את חומר זה יכול להיות נחוץ כדי לתקן את הביצועים מחזוריים של חומר סידן 1FGrephertortortortortortortortortortortortortortortortortortortortortortortortortortortortortortortortortom.

Zeolites ו- ⁇ מינרלים

zeolites טבעי (למשל, clinoptilolite) הם micro ⁇ aluminosilicates עם יכולת שינוי גבוהה, מה שהופך אותם מצוינים להסרת ammonium ומתכות כבדות מסוימים. להרחיב חימר (כגון LECA - אור מורחבת חימר) לשלב porosity גבוהה עם כוח מכני ו pH נייטרלי.

חומרים סינתטיים מתקדמים

פולימרים ממונדסים וקרמיקה מציעים תכונות טוטליות באיכות עקבית, אם כי בעלות ראשונית גבוהה יותר. השימוש בהם גדל במערכות טיפול ביצועים גבוהות שבהן תוחלת חיים והתנהגות צפויה הם קריטיים.

תקשורת מבוססת פולימר

פוליאתילן גבוהה (HDPE) ופוליפרופילן (PP) חרוזים, פיתיקים, או אלמנטים אריזה מובנה ליצור תת-קרקעית קלה, clog-resistant substrate עם נקבוביות מבוקרת.חומרים אלה תומכים ב- biofilm המצורפת היטב והם אינם בטוחים מבחינה כימית, הימנעות מ-Holceing. חלק ממדיה פולימרומים מיוצרים עם ציפויים (למשל רטובים, או חסומים) או חסומים על פני השטח המואשמים) או חסומים מסוימים, או חסומים, או חסומים, או חסומים, או חסומים, או חסומים, הם עלולים, או חסומים על פני השטח של חומר זה יכול לשפר את פני השטח של חומר זה יכול להיות מוגן, אם הם בעלי יכולת גבוהה, או חסום-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-פני השטח של חומר זה יכול להיות מסוגל לשפר את ה-ידי דלקת-ידי דלקת-על-על-ידי דלקת-על-ידי דלקת-על-על-ידי דלקת-ידי דלקת-ידי דלקת-ידי דלקת-ידי דלקת-ידי דלקת-ידי אלקטרו

Ceramics

קרמיקה ממונעת עם התפלגות בגודל נקבובי מבוקרת בדיוק (1–100 מיקרומטר) מספקת שטח משטח יוצא דופן (עד 1000 m2/g) וכוח מכני.הם מתנגדים להתקפה כימית, טמפרטורות גבוהות והשפלה ביולוגית. מצעי קרס יכולים להיות מיוצרים ממרמר, אלומיניום, או אחליקה ומותימים ליישומים כגון הסרת מתכת כבדה או ירידה בסמים.

זכוכית וזכוכית-Ceramics

ניתן לקצף זכוכית במשקל, ⁇ הכולל מציע ניקוז מעולה ומודעות מתון. Foamed זכוכית יציבה מבחינה כימית, יש יחס רִיק גבוה, ואינו מדביקים.זה עדיין רומן יחסית בהקשרים רטובים אבל מראה מבטיח טיפול במים מבוזרים שבו משקל וטיפול קלים הם חשובים.

המונחים: Hybrid Substrates

שילוב שני חומרים או יותר יכול לרתום באופן סינרגי את נקודות הכוח שלהם.לדוגמה, הליבה של קבר coarse מכוסה עם שכבה פעילה של חלקיקים ביוכריז או נחושת חד-חמצני יוצר תת-קרקעית המספקת תמיכה מבנית וביצועי טיפול גבוהים.

היתרונות של חומרים חדשניים

אימוץ של חומרים תת-סטריטים מתקדמים מביא שיפורים משמעותיים על פני אינדיקטורים ביצועיים מרכזיים.

המונחים: Efficiency

תת-קרקעית חדשנית להגדיל את שטח פני השטח הזמין עבור microbial ⁇ - עלייה של 10-100 על פני קבר קונבנציונלי - באופן ישיר להגביר את הביקוש חמצן ביוכימי (BOD) וביקוש חמצן כימי (COD) הסרת. הם גם מספקים אתרי מודעות פעילים ללכוד פוספטים, ammonium, מתכות כבדות, ומיקרו-פולנטים אורגניים.

שיפור ביצועים הידרוקוליים ויציבות

חומרים חדשניים רבים, כגון צ'יפס צ'יפס ומדיה פולימרית, לשמור על מוליכות הידראולית גבוהה לאורך שנים של פעולה, התנגדות לכריתת כריתת כריתת עצים וזרימה מועדפת.

אחריות סביבתית

באמצעות תת-קרקעית מבזבזת פסולת סוגרת לולאות חומריות ומחרידת את טביעת הרגל הסביבתית של החילוץ והעיבוד. Biochar, במיוחד, פליטות פחמן, והייצור שלה יכול להיות מנוהל כדי לייצר פליטות שליליות כאשר משולב עם אנרגיה מתחדשת.הימנעות מכריית החול וחצץ משמרת בתי גידול טבעיים.

עלויות-אווירה על פני לטווח הארוך

בעוד כמה חומרים חדשניים יש עלויות גבוהות יותר (למשל, קרמיקה ממונדסת), חיי השירות הארוך שלהם וביצועי טיפול מעולים יכולים להפחית את ההוצאות הכוללות לאנרגיה, תחזוקה, וניתוק. עבור מערכות בקנה מידה קטן או מבוזר, חומרי פסולת מקור מקומי (צמיגים, הריסות) יכול להיות מאוד יעיל.

אתגרים ושיקולים

למרות ההבטחה שלהם, תת-שכבות חדשניות אינן ללא מכשולים שיש לטפל בהם לפני אימוץ נרחב.

סקלאלה והסכמה

חומרים רבים בעלי פסולת מציגים יכולת גבוהה בהרכב ובנכסים פיזיים. Biochar ממזונות שונים או תנאי פירוטליסוזיס יכולים להיות שונים במידה ניכרת ב- pH, שטח פני השטח, ומניעה התנהגות. בדומה, בנייה ובזבוז ההריסה משתנים עם מקור.פרוטוקולים סטנדרטיים ייצור ותכניות אבטחת איכות נדרשים כדי להבטיח ביצועים הניתנים להתאמה.

סיכון סביבתי ובריאות

גילוח של מתכות, תרכובות אורגניות, או ממזהמים אחרים מ substrates ממוחזר חייב להיות נבדק קפדני. Tire גומי עשוי לשחרר אבץ, benzothiazoles, ותוספים אחרים; זבוב אפר יכול להכיל arse, סלניום, וכספית. בדיקות leach מעבדה (TCLP, SPLP) ו ניטור ארוך טווח במחקרים טייס הם חיוני כדי לקבוע מגבלות בטוחות מרשם עבור אזורים רבים עדיין מים.

נתונים לטווח ארוך

רוב המחקרים של תת-סטריטים חדשניים הם לטווח קצר (חודשים לכמה שנים) ההתנהגות ארוכת הטווח של חומרים אלה - כולל ההזדקנות, ההונאה, התקדשות המודעות, ושינויים בקהילה מיקרוביאלית - אינה מתועדת היטב.ניסויים בתחום מורחב (5-10 שנים) נדרשים לאמת ביצועים תחת עומס עולמי אמיתי וגמישות חשאית.

עלויות Synthetics המתקדמות

למרות שהמחירים יורדים, קרמיקה ממונדסים ומדיה פולימרית המומחיות נשארים יקרים בהשוואה לחצץ או חול. השימוש בהם עשוי להיות מוצדק רק עבור יישומים בעלי ערך גבוה (למשל, ללטש את ההסתברות לסטנדרטים מחמירים, הסרת תרופות סלקטיים) או היכן שהמרחב מוגבל וגבוה להסרת נפח נדרש.

קבלה

סוכנויות שכנוע מסתמכות לעתים קרובות על הנחיות עיצוב מבוססות (למשל, אלה מארה"ב EPA, European Commission) המציינים קריטריונים סובסטרט קונבנציונליים.מחיש תאימות לסטנדרטים של טיפול באמצעות חומרים חדשניים עשויים לדרוש ניטור נוסף אימות ביצועים, להאט את המאמצים הקולאביטיביים בין חוקרים, הרגולטורים ובעלי עניין בתעשייה יכולים לעזור לעדכן סטנדרטים כדי להתאים לחידושים מוכחים.

דרישות מחקר ודרכים לעתיד

הדור הבא של חומרים תת-סטריט יהיה כנראה חכם יותר, יציב יותר, ו מותאם למטרות טיפול ספציפיות.

חכמים ואחראים

חוקרים חוקרים בודקים תת-שכבות שיכולות להגיב באופן פעיל לשינויים באיכות המים.לדוגמה, ציפויים שמשחררים סוכנים אנטימיקרוביאליים בתגובה לעומסים חיידקיים גבוהים, או חומרים נושאי ברזל שיוצרים מינים חמצן תגובתיים להידרדרות חודרת תחת אור השמש. חיישנים שקועים במיטות תת-קרקעיות יכולים לספק נתונים בזמן אמת על כריתת, תנאים של חמצון אדומים, ופריצה אקסטטיבית, המאפשרת הפעלה הסתגלות.

Biofabricated ו-Synthetic Biology מתקרב

ביו-סרטים ממונדסים על פני השטח התת-קרקעיים, או אפילו חומרים חיים המשלבים מיקרואורגניזמים לתוך המריצה substrate עצמה, מייצגים גבול.ביולוגיה סינתטית יכולה לעצב קונסוררציה אישית שמדכאת חומרים ספציפיים או סוכני חשאיים.עם זאת, גישות כאלה להעלות המכילות ביו-קיום ושאלות אתיות הדורשות שיקול זהיר.

פרוטוקולי בדיקה סטנדרטיים

כדי להאיץ את אימוץ, שיטות מאוחדות להשוואה של ביצועים תת-קרקעיים - כולל פרסומות, שיעורי היווצרות ביו-סרט, מוליכות הידראולית תחת עומס, וארוכותיות - הן קריטיות.האיגוד הבינלאומי למים (IWA) וגופים אחרים פועלים לקראת הנחיות כאלה.ניתן למצוא משאב שימושי לשיטות בדיקה ב-FLT:0IWA Publishing on Natural Wastewater Treatment SystemsLT1.

שילוב עם טכנולוגיות אחרות

תת-סטריטים חדשניים יכולים להיות משולבים עם aeration, שחזור, או טיפול אלקטרוכימי כדי לשפר את הביצועים עוד יותר.לדוגמה, הצבת שכבת תת-קרקעית המבוססת על פחמן כאלקטרודה במלטה אלקטרו-כימית אלקטרו-כימית יכול במקביל לטפל בשפכים ובקציר אנרגיה.מערכות היברידיות כאלה דורשות מחקר בין-תחומי, אך מציעות פוטנציאל טרנספורמטיבי.

הערכה מחזור חיים ועיצוב מעגלי

יש צורך בבחירה עתידית על ידי הערכות מחזור חיים מקיף (LCA) אשר מהוות מיצוי, ייצור, תחבורה, תפעול, וסוף החיים.עיצוב תת-שכבות שניתן לשחזר (למשל, הפשיטה תרמית מודעות או phosphorus phosphorus) או חזרה בבטחה לסביבה תמקסימה את הקיימות.

מסקנה

המעבר מן החצץ הקונבנציונלי, החול והקרקע מתכופף לחומרים חדשניים - החל מצמיגים ממוחזרים ו- biochar ועד קרמיקה ממושמעת וממדיה מורכבת - מייצג צעד מרכזי קדימה בטכנולוגיית הרטובה שנבנתה באופן דרמטי את האזור הזמין לפתרונות צמיחה מיקרוביאלית, מציג מודעות פעילות גופנית יעילה, שיפור אמינות, ויכולות להפחית את עקבות הסביבה על ידי טיהור מחדש של פסולת תוך כדי שמירה עלות גבוהה של ביצועים, ואפקטים משפטיים, ומופעים משפטיים לטווח ארוך, פתוח, שמירה על בסיס קבוע, שמירה על פני השטח, ומופעים משפטיים, ומופעים לטווח ארוך, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח של ביצועים גבוהים של פעילות גופנית, כמו גם על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, כולל ביצועים גבוהים של ביצועים גבוהים, וכן על פני השטח, כמו גם על פני השטח, וכן על פני השטח, כולל ביצועים גבוהים של ביצועים גבוהים של פיתוח רחב של ביצועים גבוהים של ביצועים גבוהים של פיתוח רחב יותר, כולל ביצועים גבוהים של פעילות גופנית, כולל ביצועים גבוהים של ביצועים גבוהים של פיתוח רחב של פיתוח רחב של פיתוח רחב של פיתוח, כולל ביצועים גבוהים של פיתוח רחב של ביצועים גבוהים של ביצועים גבוהים של פיתוח רחב יותר של פיתוח רחב יותר, כולל ביצועים גבוהים של