Sualtı alanları, endüstriyel effluentlerden ağır metallerin kaldırılması için mühendisler yetiştirilmektedir. Son birkaç yılda, ıslak bölgelerin, özellikle madencilik, elektrotlar ve mikro-faş toplulukları gibi endüstriler için endüstriyel bir çözüm sağlar.
Endüstriyel Effluents'teki Ağır Metalleri Anlamak
Ağır metaller doğal olarak 5 g /cm3'ten daha fazla yoğunlukla elementler meydana gelir, ancak endüstriyel kirliliğin bağlamında, bu metaller genellikle metal bitirme, pil üretimi, madencilik operasyonları, tanning ve pestisit üretimi dahil olmak üzere çeşitli endüstriyel süreçlerden sulara girerler.
Ağır metallerin toksisitesi, hücresel fonksiyonları bozma yeteneğinden kaynaklanır ve Avrupa Çevre Ajansı (EPA) ve endüstriyel effluentlerde ağır metaller için sıkı deşarj limitleri oluşturabilir. Örneğin, EPA'nın içme suyunda liderlik için en yüksek kirletici seviyeleri, ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) ve Avrupa Çevre Ajansı (EPA) gibi 15 μg/L, atık su için izin verilen yöntemler için sürekli olarak bu meydan okuma sistemleriyle karşı karşıya kalır.
Kimyasal yağış, iyon değişimi ve membran filtrasyon gibi geleneksel tedavi yöntemleri, özellikle düşük metal konsantrasyonları, enerji tüketimi ve site bazlı adaptasyonlar için daha sürdürülebilir bir alternatif sunar.
Yapılanan Wetlands Tasarım İlkeleri
Ağır metal kaldırma için inşa edilmiş ıslak bir arazi tasarlayın, kirletici özellikleri, hidrolik davranışları, bitki seçimi ve substrat kompozisyonunu dikkate alan sistematik bir yaklaşım gerektirir. Aşağıdaki alt bölümler temel tasarım ilkelerini özetler.
Vegetation
Bitkiler inşa edilmiş ıslak bir alanın en görünür bileşenidir, ancak rolleri estetiklerin çok ötesine uzanır.[Dörtüncü)[Dörtücüler [Dörtücükler:0)Scirpus[Döneticileri)[Döneticileri) ve su hyacinsleri ([Döneticileri)
Hidrolik Retention Time (HRT)
Hidrolik tutma zamanı, atık suların ıslak toprak medyası ve bitki örtüsü ile temas halinde kalmasıdır. Yeterli HRT, kirleticiler ve substratlar arasındaki etkin etkileşimlere izin vermek için gereklidir, bitki kökleri ve biyofilmleri oluşturabilir. ağır metal kaldırma için, HRT'ler genellikle 1 ila 10 gün arasında değişir, metal konsantrasyonlara bağlı olarak, hedeflenme verimliliği ve hızlandırmak için ayarlamalar yapılır.
Substrate Kompozi
Yüzeyler - ıslak toprak bası ile dolduran sağlam malzeme - bitki büyümesini destekler, mikropartiküller için yüzey alanı sağlar ve adsorpsiyon ve yağış gibi kimyasal reaksiyonlar için orta davranır. Ortak substratlar, biyok, kum, ezilmiş kaya ve toprak içerir. ancak, ağır metal kaldırma için, inşaatlı yüzeyler kireçtaşı ile değiştirilmiş zeminler önemli ölçüde performans sağlar.
Akış Yapılandırma
Yüzeyli ıslak alanlarda, doğal marşeler gibi, daha yüksek buharlı su verimliliği ile ünite başına daha yüksek bir alana kadar, yatay olarak veya dikey olarak monte edilen su akışları ile daha iyi iletişim sağlar.
Ağır Metal Yokluğu
Kırk alanlarda ağır metallerin kaldırılması tek bir işlem tarafından değil, ilgili fiziksel, kimyasal ve biyolojik mekanizmaların bir süiti tarafından yönetilir ve uzun vadeli performansı tahmin etmek için bu mekanizmalar önemlidir.
Bağlanma ve Ion Exchange
Adorpsiyon, metal iyonların yüzeye kadar metal iyonların, organik madde veya biyofilmlerin bağlayıcılığını içerir. Clay mineraller, organik madde ve metal hidroxides yüksek yüzey alanları ve fonksiyonel gruplar (örneğin, karboxyl, hidroxyl) metal casyonları çekmesi, zeolitler ve bazı çamurlar gibi malzemeler tarafından kolaylaştırılabilir, diğer farmaküller (örneğin, Na+, Ca2+) eksiyon siteleri ile birlikte, son derecelendirilebilir.
Bioaccumulation and Phytoextraction
Sutik bitkiler doğrudan sudan ağır metalleri absorbe edebilir ve onları köklerde, köklerde toplayabilirler ve bırakırlar. Bu işlem, bitkiler tarafından biyokütle edilen metallerin miktarı, çinko, bakır ve nikel gibi metallerin toplanması için anahtar bir geri yükleme yoludur. Bazı bitkiler metal-zengin bitki dokularının hasatını engeller, bu da bu şekilde yeniden adlandırılabilir.
Precipitation and Coprecipitation
Kimyasal yağış, ıslak alanlarda birçok ağır metal için büyük bir geri çekilme rotasıdır. pH, kırmızıox koşulları veya aerobik bölgelerin sulfid (S2-) ve karbonat (CO32-) metallerin çözülmeye neden olabilir, metal sulfides, hidroxides veya karbonatlar gibi. Örneğin, prelfate-reksiyonel bölgelerden kaynaklanan bakteriler, metaller için ekserinler olarak dönüştürülür.
Mikrobiyo Aktivite ve Biyotransformasyon
Mikroorganizm, precipitate daha fazla metal çıkarılmasında merkezi bir rol oynayabilirler, kromat ve selenyum (Se6+ to Se0) ve daha az toksik maddeler ekleyerek, daha az toksik ve yumuşak asitler, altyüzlülükteki aerobik asitlerin azaltılmasını sağlar.
TasarımDüşündürmeler ve Zorluklar
ıslak alanlar ağır metal kaldırma için önemli avantajlar sunarken, birkaç tasarım konusu ve operasyonel zorluk uzun vadeli etkinliği sağlamak için ele alınmalıdır.
Metal Saturation ve Longevity
Ağır metaller için inşa edilmiş ıslak alanların birincil sınırlamalarından biri, substratın reklamcı ve önceden belirlenmiş metallere son derece kapasitesidir. Zaman içinde, reaktif siteler doygun hale gelir ve verimlilik geri çekilmez.Geçmiş veya gençleştirmenin ömrü metal yükleme oranlarına, substrat tipine bağlıdır ve yeniden kullanılabilir mekanizmaların varlığı (örneğin, dikilen metallerin toplanmasına yardımcı olur).
Phytotoxicity and Plant Health
Ağır metallerin yüksek konsantrasyonları bitkiler için toksik olabilir, büyüme, klorozis ve hatta ölüm.Eğer bitki örtüsü başarısız olursa, ıslak topraklar tedavi sisteminin önemli bir bileşeni kaybeder. Bakımlı türler seçimi temeldir: bitkiler seçilmiş türler için metal-tolerant veya hiperaccumulating olmalıdır ve tolerans aralıkları beklenen effluent kompozisyonu eşleştirmelidir.For effluents with Extreme high metal levels, an dilution or pre-ted step may be necessary to bring methods.
Climatic Koşulları
Sıcaklık, yağış ve buharlaşma önemli ölçüde ıslak toprak performansını etkileyebilir. Soğuk sıcaklıklar termal tamponlama ve bitki büyümesi için yavaş mikrobiyal metabolizma ve bitki büyümesi, biyolojik aktiviteye bağlı olan metallerin geri çekilmesi oranları azaltır (örneğin, sulfid yağışı). Soğuk iklimlerde, yüksek buhar oluşumu, yüksek buharlaşmalar ve hasarlar, yüksek buharlaşmalar, su tasarrufu sağlar ve su tasarrufu sağlar.
Bakım ve İzleme
Sustained performans, subsurface aktılarının tekrar yayınlanmasını gerektirir, sağlam metal konsantrasyonlar, pH, oksijeni çözün ve akış oranları.Birikinci metal zengin sedisyonun geri çekilmesi ve hasat edilmesi, metallerin yeniden serbest bırakılmasını engellemek için gereklidir. Yüzeysel muayene ve örnekleme dahil olmak üzere, katıların üretimi, biyofilmin veya önlenmenin bir parçası olarak kurulmalıdır; bu, genel olarak daha düşük maliyetli, daha düşük maliyetli ve geçici onarımlar ile yönetilir.
Vaka Çalışmaları ve Gerçek Dünya Uygulamaları
Belçika'da bir çinko smelterinde, çinko, kamyumun% 95'ini ve birkaç yıl boyunca operasyona yol açan (Döntme:0) Örneğin, Avustralya'da, bir hibrit dikey akış ve yatay akış ıslak toprak, altın kuyrukları tedavi eden su, arsenik konsantrasyonlarını 0,5 mg/L'den% 0'a kadar azaltmış ve birkaç yıl boyunca (Dörtücük) tedavi eden çeşitli kaplama mekanizmalarının örneklerini vurgular.
Future Yol ve İnovasyonlar
Araştırma ve geliştirme, ıslak metal tedavi için inşa edilmiş su alanlarının yeteneklerini genişletmeye devam ediyor. Gelişen yenilikler, nanoteknoloji-enhanced substratların (örneğin, metal-organik çerçeveler), elektro-kondüktör malzemeleri mikrop transferleri teşvik etmeye ve genetik olarak hiperaccumulator bitkilerini gelişmiş tolerans ve yukarı kontrol sistemleri kullanımı dinamik olarak ayarlandığında daha da yüksek bir performans için daha sıkı bir şekilde optimize etmek için daha fazla teşvik ediyor.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Ağır metal kaldırma için etkili inşa edilmiş ıslak alanları tasarlamak, su ortamlarını ve kamu sağlığını koruyan sağlam bir sistem gerektirir. Metal doygun kimya, bitki biyolojisi ve iklim duyarlılığı, bitki örtüsü ve düşük enerji tüketiminin optimizasyonu, minimum kimyasal kullanımı ve estetik değer oluşturmanın faydaları ile inşa edilebilir.