Giriş: Kentsel Su Kirliliğinin Büyülü Mücadelesi

Kentsel ortamlardaki su kirliliği, yirmi birinci yüzyılın en acil çevresel ve halk sağlığı konularından biri haline geldi. Hızlı şehirleşme, yaşlanma altyapısı ve sanayi faaliyetleri düşük gelirli ülkelerdeki karmaşık bir kirletici karışımını serbest bıraktı - ağır metaller, farmasötikler, kişisel bakım ürünleri, pestisitler ve organik çözücüler - Dünya Sağlık Örgütüne göre, 2 milyardan fazla insan suyu güvenli bir şekilde bozmaya ve düşük gelirli ülkelerdeki kentsel verimliliğin azaltılmasına izin verdi.

Bu makale, şehir su kirliliğinin yeniden aracılık için en umut verici kimyasal tedavilerin bir yazarı, gelecek nesil koagulantlar ve nanomalzemelere yönelik gelişmiş oksidasyon süreçlerinin en umut verici bir genel bakışını sunar. Ayrıca bu yöntemlerin gerçek dünya şehir ortamlarında yaygın olarak benimsenmesi için üstesinden gelmeleri gereken kritik zorlukları da inceler.

Kimyasal Su Tedavisinde Son Gelişmeler

Geleneksel su arıtma kimyasalları - ürpertici ve mezunları için klor gibi - yüzyıllardan daha fazla şehirler hizmet etti. Ancak, endokrin-disrupting bileşikler ve iz farmasötikler gibi artan kirleticilere karşı giderek yetersiz kalıyorlar. Modern kimyasal tedavi araştırma üç temel hedefe odaklanır: hedef kirleticiler için daha yüksek seçim, daha düşük kimyasal kullanımlar ve zararlı ürünlerin oluşması için daha fazla yetersizdir.

Gelişmiş Oxidasyon Süreçleri (AOPs)

Gelişmiş Oxidasyon Süreçleri (AOPs), geleneksel veya kimyasal yöntemlere karşı direnen şehirlere karşı çok reaktif, kısa ömürlü türler, öncelikle hidroxyl radikaller (•OH), çok geniş bir organik kirleticiler yelpazesini oksitleyemeyen, organik kirleticiler çok çeşitlidir. AOPs, özellikle de geleneksel olarak organik atık suların biyolojik veya kimyasal yöntemlere karşı dirençli olan kentsel atık su arıtmak için değerlidir.

  • [FONT:0)Ozon temelli AOPs (O) 3 ))|Dönetici: 4 ))[Dönetici: [Düzücük/Düzücük))))))))))))))) Avrupa ve Kuzey Amerika'da tam ölçekli belediye atıksu tedavi bitkilerinde uygulanmış.
  • [FONT=0]Fenton ve Foto-Fenton Süreçleri: [Döneticileri] Klasik Fenton reaksiyonları demir iyonları kullanır (Fe) ve hidrojen peroksitleri yüksek kimyasal oksijen talep eden (COD) ile tedavi edilir.
  • [FONT:0)UV/Chlorine AOP:[Dönetici: [DÜDÜDÜye: 2] [DÜye Olmayanlar İçin Tıklayınız.[DÜye Olmayanlar İçin Tıklayınız.)
  • [FONT:0) Heterogeneous Catized: Bu malzemeleri titanyum dioksit (TiO) veya UV ışığı altında [ZnO) ile kullanarak, fotocatalytical bozulmayı sürekli olarak kimyasal ek olarak sağlar.

Her AOP, pH ile ilgili özel avantajları ve sınırlamaları vardır, arka plan organik madde tarafından geliştirilmiştir ve enerji tüketimi.Orta biyolojik tedaviden sonra parlatılması, kentsel su yeniden kullanımında yaygın bir stratejidir.

Kimyasal Koagülasyon ve Flocculation

Coagulation ve flocculation, askıya alınan sağlamları, colloids kaldırmak için en yaygın uygulanan kimyasal süreçleri kalır ve şehir atıksularından fosforları çözünmüşlerdir. Modern gelişmeler büyük ölçüde performans ve düşük yanları azaltmıştır.

[FONT:0)Enhanced Coagulants: Pre-hidrlyzed coagulantss gibi organik polimerler (PACl) ve poliferik sulfate daha geniş pH aralıkları ve soğuk sularda geleneksel mezunlarla kıyasla daha az bütçeli alüminyum veya demir konsantrasyonlar üretmiştir. Bazı hizmetler şimdi flocl güç geliştirmek ve hızları artırmak için PACl ile bir araya getirir.

[FONT:0]Electrocoagulation:[Döneticiler) Kimyasal koagullar doğrudan eklenerek, elektrokoagülasyon, metal iyonları serbest bırakmak için% 90 oranında azaltan veya demir elektrotlar kullanır.

[FONT:0) Ballasted Flocculation:[Dönetici: [Dönetici:0) Mikrosand veya diğer yüksek çözünürlükteki partikülleri, topasted flocculation hızla ağır flocsiyonlar üretir, bu yöntem özellikle sınırlı alana sahip olan mevcut kentsel atık su santrallerini geri yüklemek için caziptir.

Koagülasyon kimyası bu gelişmeler, şehir su arıtma tesislerinin fosfor için giderek katı deşarj standartlarını karşılamak için olanak sağlar ve sınır dışı maliyet artışları olmadan sağlam bir şekilde askıya alır.

Kullanan Yenilikçi Kimyasal Ajanlar

Geleneksel oksidatif ve koagulantların ötesinde, yeni bir kimyasal ajan nesli, eşsiz hassasiyetle özel kirleticileri hedef almak için gelişmiştir. Üç kategori kentsel su remediasyonu üzerindeki potansiyel etkileri için öne çıkıyor.

Grafene-Based Nanomateryals

Grafene ve türevleri (grafen oksit, grafikene oksit ve grafikene kuantum dots) olağanüstü yüzey alanı (theoretical ~2630 m)2) / s) yüksek elektron hareketliliği ve su tedavisinde, bu malzemeler öncelikle katalizörler veya reklamlar olarak hizmet eder.

  • [FONT:0]Katalitik Uygulamalar: [Dönetici: [Dönetici:0]Küresel olmayan katalizörler, aşırı geleneksel katalizörler ve farmasötikler üretmek için persulfate veya peroxymonosulfate'leri etkinleştirebilirler.
  • [FONT=0)T: 0 (Döneticileri ile oksijenli gruplarla (carboxyl, hidroxyl) iletişim kurabilen ve elektrostatik etkileşimler ve koordinasyon yoluyla iyonlar bağlayabilir.
  • [FONT:0)Membrane Gelişi: [Dönetici: 0,4][/FONT=0) Akışkanlıkta, hidrofillicity, fouling direnişi ve organik kirleticilerin reddedilmesi. Bu membranlar gelişmiş şehir suyu yeniden keşfedildi.

Bu umut verici laboratuvar sonuçlarına rağmen, sorunlar grafikte sentezler ölçeklendirmede kalıyor, gerçek su matrikslerinde bir aradan geçiyor ve dünya çapında birçok araştırma programında uzun vadeli ekooksisiteyi değerlendiriyor.

Biyodegradable Coagulants

Bir mezun ve poliakrilamid gibi Sentetik koagulantlar, doğal kaynaklardan elde edilen çevresel olmayan bir alternatif sunar: Anahtar örnekler şunlardır:

  • [FONT:0)Chitosan: [Dönetici: [Döntgen: 0,0]Chitosan: [Dönetici: [Dönetici: 0,4] Daha düşük dozlarda mezun olan Chitosan'nın çökmüş olması için başarılı bir şekilde test edilmiştir.
  • [FONT:0]Starch-Based Coagulants: Etkili bir kedionik grupları (örneğin, yarı zamanlı ammoni grupları) sentetik polimerlere benzer bir şekilde flokülasyon sağlar. Araştırma ve ticari ürünler (örneğin, Greenfloc)
  • [FONT:0]Tannin-Based Coagulants: Ağaç barktan (örneğin, Acacia mearnsii) birçok kentsel alanda önemli bir kirletici kaynağın reaktif boyaları ve ağır metalleri kaldırmak için modifiye edilebilir doğal polifenoller içerir.

Bu biyodegrad edilebilir seçenekler, güvenli bir şekilde çevreye geri dönebilecek veya bir kaynak olarak kullanılan çamur üreterek dairesel ekonomi ilkeleri ile uyumludur.

Reaktif Dyes ve Polimerler

Burada "reaktif boyalar" terimi, tekstil renklerine değil, kimyasal olarak işlevselleştirilmiş polimerlere ve boyalara özel kirleticileri yakalamayı amaçlamıştır. Araştırmacılar, uranyum ve kullanım grupları ile morfing polimerleri geliştirebilirler (örneğin, thiol, iminoetici asit, amidoxime) Bu seçici olarak ağır metal iyonları bağlar. Örneğin, poliacrilojen gruplar ile aşılayabilirler.

Benzer şekilde, biyopollütler, atık sularından akan ve nonylol gibi organik mikropollütler yaratabilir.Bu malzemeler regenerable olmanın avantajı sunar - basit bir çözücü adsorbent ve ikincil atıklar üretmeden tekrarlanabilir.

Kentsel su arıtma trenlerinde, bu seçici ajanlar, diğer süreçlerin etkili bir şekilde yakalayamayacağına dair temel organik madde ve sağlamların kaldırılmasından sonra en iyi şekilde dağıtılır.

Fiziksel ve Biyolojik Yöntemlerle entegrasyon

Tek bir kimyasal tedavi tüm kentsel su kirliliği problemlerini çözemez. En etkili stratejiler kimyasal, fiziksel ve biyolojik süreçleri en üst düzeye çıkaran ve en azaları en aza indiren sıralarda birleştirir.

Kimyasal Ön Değerlendirme veya Posta-Treatment olarak

Kimyasal oxidasyon veya koagülasyon genellikle biyolojik reaktörlere yükleri azaltmak için ön tedavi adımı olarak uygulanır. Örneğin, bir membran biyoreactor (MBR) daha önce düşük doz ozon veya Fenton adım, bu kadar çok-barrierli bileşikleri kırabilir ve biyokütle aktivitelerini geliştirebilir. Conversely, UV/AOP gibi - biyolojik tedaviden kaçarak organikleri ortadan kaldırır.

Kimyasal Dosing ile Membran Biyoreactors

Membran biyoreactors, fiziksel membran filtrasyon ile biyolojik bozulmayı birleştirir. Tozik klor veya polialuminyum klorür ekinin (profeksiyon) veya% 30-60 oranındaki bozulma oranını iki katına çıkarabilir.

Gelişmiş Oxidation Biyolojik Tedavi tarafından takip edildi

AOP ve biyolojik tedavinin eşdeğer kombinasyonu - daha sonra aşağı bir aerobik reaktörde mineralize edilebilir bir kimyasal-biyolojik süreç” olarak adlandırılır - AOP'un güçlü yanları, Çin ve Hindistan'ın kentsel bölgelerindeki farmasötik olmayan moleküllerin tedavisinde bulunur.

Meydanlar ve Gelecek Yollar

Yenilikçi kimyasal tedaviler büyük bir söz tutarken, kentsel su sistemlerinde standart uygulama yapmadan önce önemli engeller kalır. Bu zorluklar teknik, ekonomik ve düzenleyici alanlara yayılıyor.

Kimyasal Residuals ve By-Ürünler

Her kimyasal süreç, toksik olan ürünler tarafından ikamet edilebilir. Ozonasyon, doğal karsinojene bağlı olarak, klorin bazlı AOPs ile sular, klorinated organik bileşikler oluşturabilir.Deron, bakır) asal metalleri dikkatlice kontrol etmeden önce effluent olarak çözebilir.

Maliyet ve Enerji Tüketimi

Gelişmiş kimyasal tedaviler, özellikle AOPs, genellikle enerji yoğundur. UV lambalar, ozon nesli veya elektrokimyasal hücreler için gerekli olan elektrik, geleneksel tedavi ile karşılaştırıldığında operasyonel maliyeti iki katına çıkarabilir. Ekonomik viability is context- independent: su-scarce şehirlerde yüksek değerli su kullanımı haklı olabilir, ancak temel effluent deşarj için daha az.

Yeni Malzemenin Ekolojik Etkileri

Grafikteki oksit gibi nanomalzemeler ve nanopartiküller, özellikle de açık su uygulamaları (örneğin, doğal su vücutlarına doğrudan deşarj) için yasal olarak dengelenmelidir.

Akıllı Kimyasal Teslimat ve Gerçek Zaman İzleme

Umut verici bir gelecek yönü akıllı kimyasal teslimat sistemlerinin gelişimidir - gerçek zamanlı izlemede (örneğin, elektrokimyasal sensörler, floresan temelli araştırmalar) sadece belirli bir kirletici konsantrasyon veya pH değişikliği ile tetiklenen bu teknolojilerin entegrasyonu. Bu sistemler, gerçek zamanlı izlemede dramatik bir şekilde ilerlemeler sağlayabilir.

Politika ve İşbirliği

Bir şehir ölçeğinde yenilikçi kimyasal tedavilerin uygulanması, kimyagerler, çevresel mühendisler, halk sağlığı yetkilileri ve politika yapıcılar arasında yakın işbirliği gerektirir.Su yeniden kullanım için standartlar, ortaya çıkan kirleticiler için deşarj sınırları ve yeşil kimya için teşvikler birlikte evrimmelidir. Özellikle gelişmiş tedavilerin kabul edilmesi (özellikle de kullanılabilir bir şekilde yeniden kullanılabilir) iletişim ve eğitim gerektiren bir engel olmaya devam etmektedir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Kentsel su kirliliği, karmaşık, çok yönlü bir problemdir, geleneksel yöntemlerin etkili bir şekilde idare edilememesi için çok yönlü bir problemdir.Uygun su kirliliği, karmaşık, biyodegrad edilebilir koagulantlar ve seçici polimer ajanları - su güvenliğinin kaldırılması için güçlü araçlar - bu geleneksel yöntemler etkili bir şekilde idare edilemez.

[FONT:0) Daha fazla okuma için, UNICEF İçme-Su Kalitesi için Rehbere danışın ) ve )Water Environment Federasyonu kaynakları) ileri tedavi teknolojileri üzerinde ).