Uus veepuhastusjaama testib Stanfordi reovee puhastamise tehnoloogiat energia tekitamisel

- May 21, 2018-

10. mai 2018

Uus veepuhastusjaam testib Stanfordi tehnoloogiat reovee puhastamiseks energia tekitamisel

Redwood Shoresis ehitatav uus reoveepuhasti on suurim, et testida Stanfordi välja töötatud tehnoloogiat, mis vähendab oluliselt vee puhastamise kulusid. Võti: bakterid, mis hoiavad hapnikku põletava metaani tootmisel.

TOM ABATE JA ANDY MYERS

Mitu miljardit aastat tagasi, mil Maa atmosfäär tõmbas hingamatute gaaside hapnikku, arenesid mikroobid hapniku puudumisel. Kuna Maa laagerdus ja moodustunud lämmastik-hapniku atmosfäär moodustasid, said need anaeroobsed või hapnikuvabad bakterid ookeani põhja ja muude keskkondade muda tagasi, kus nad oleksid hapnikurikka õhu eest kaitstud.

Kurt Hickmani video

Uus anaeroobse reovee puhastamise tehas Redwood Shoresis on plaanis jõuda internetis 2018. aasta sügisel.

Nüüd on Stanfordi keskkonnainsenerid Craig Criddle ja Bill Mitch pannud need iidsed mikroorganismid tööle kõige tõhusama reoveepuhastuse protsessi tutvustamisse, toetades California Energiakomisjoni (CEC) 2 miljoni dollari suurust toetust. Anaeroobsete bakterite baasil asuvad väiksemad taimed puhastavad praegu reovee Lõuna-Koreas ja Stanfordi ülikoolilinnakus.

Stanfordi meeskond teeb tihedat koostööd Silicon Valley Clean Wateri (SVCW) keskkonnatehnikutega, kes on veekäsitlusettevõtted ja kes töötavad väikesel anaeroobse puhastusjaamal Californias Redwood Shores'is koos tohutu traditsioonilise rajatisega, mis puhastab heitvett veerandi miljonit inimesed ja ettevõtted Redwood Cityilt Menlo Parkile.

Grupp katkestab demonstreerimisseadme, mis on mõeldud 2018. aasta sügisel. Selle tulemusena töödeldakse lõpuks 20000 gallonit reovee päevas, et saada valideerimist ja käitamispraktikat selle kohta, mis võiks saada täismahutavaks tehaseks, mis on võimeline töötlema miljoneid reovee gallonit päevas.

"Anaeroobne töötlemine võib vähendada energiakasutust ja vähendada kulusid ning muuta reoveepuhastus veelgi jätkusuutlikumaks," ütles tsiviil- ja keskkonnatehnoloogia professor Criddle.

Lisaks kulutõhususele leiavad teadlased, et anaeroobne töötlemine võib osutuda paremaks kodumajapidamiste ja tööstuskemikaalide filtreerimisel jäätmevoogust, nii et töödeldud vesi võib maapinnale tilkuda põhjaveekihtide täiustamiseks või isegi ühel päeval anda piisavalt puhta vett niisutada aeda või isegi janu kustutada.

"Anaeroobne töötlemine on vee ringlussevõtu tehnoloogia fundamentaalne muutus," ütles Mitch, samuti tsiviil- ja keskkonnatehnoloogia professor.

Aeroobne vs anaeroobne

Üle sajandi jooksul on reovee puhastamine sõltuv aeroobsetest bakteritest, mis vajavad ellujäämiseks hapnikku. Heitveepuhastusjaamad pakuvad hapnikku tohutute ja kulukate elektriliste puhurite abil.

"Tehnoloogiliste muudatuste tegemise aeg on aeg," ütles Eric Hansen, Stanfordi väljaõppe saanud ehitusinsener, kes juhtis Silicon Valley Clean Water projekti osalemist. "Puhurite eemaldamine protsessist aitab vähendada vee taaskasutamise kulusid ja muudab munitsipaalkäitumisega seotud toimingud jätkusuutlikumaks."

Vastavalt Sebastien Tilmansile, kes töötab Codiga ressursside taastamise keskuses Stanfordi ülikoolilinnakus, on kulude vähendamine vaid üks anaeroobsete bakterite baasil põhineva heitvee puhastamise eelis. Codiga, millel on tehnoloogia väiksem versioon, hapnikupõhised bakterid puhastavad reoveest ja eemaldavad metaani. Tavaliselt tuntud kui maagaas, seda toodangut võib põletada kütusena või kasutada bioloogiliselt lagunevate plastide tootmiseks keemilises lähteainena. See, näitas Tillman, näitab mõttevahetust.

"Jäätmete mõistet looduses ei eksisteeri," ütles ta. "Iga loodusliku protsessi kõrvalprodukt on sisend teisele. Kõik anaeroobse protsessi väärtuslikeks kõrvalproduktideks võib kõrvaldada kõik asjad, mida me tualettpõrandale või kanalisatsioonile voolavad - vesi, energia, väetis. "

Tere tulemast metaani maailmale

Anaeroobset veetöötlustehnoloogiat alustas aastakümneid tagasi Stanfordi keskkonnainsener Perry McCarty , nüüd emeriitprofessor. Aga 1950. aastatel, mil ta alustas tööd nende hapnikuvabade metaanitootvate bakteritega, tundus energia olevat odav ja ammendamatu. Energiasäästliku alternatiivi katsetamiseks pole mingit kaalukat põhjust.

Järgnevatel aastakümnetel tõusis energia ja biosoliderkkide kulude tõttu anaeroobne töötlemine järk-järgult atraktiivsemaks. 2008. aastal aitas McCarty Lõuna-Korea Lõuna-Koreas Bucheoni linna ainulaadse anaeroobse töötluse süsteemi ehitada, mis osutub reovee puhastamiseks väga tõhusaks. 2016. aastal ehitati Stanfordi teadlastele Codiga rajatises veidi suurem süsteem, mis sai esimesena selliseks Läänepoolkera tehaseks. Redwood City uus demo tehas on maailma suurim ja ainus kolmas anaeroobse puhastamise tehas.

Allavoolu eelised

Kui taime jõuab, satub heitvesi läbi anaeroobsete bakterite silo, mis jäätmeid aeglaselt seedima. Seejärel piserdub vesi läbi ultrafiltratsiooni membraani, et kõrvaldada bakterid, ja siis on see piisavalt puhas maastike niisutamiseks ja mõnedes tööstuslikes rakendustes. Santa Clara oru veekogu ja teiste poolt annetatud täiustatud raviskeemide abil uurib rühm ka vee sobivust edasiseks töötlemiseks enne korduvkasutust joogiveega.

Lisaks oma energiatõhususele vajab anaeroobset töötlemissüsteemi ruumi vähem kui traditsiooniline heitveepuhastusjaam

s, mis vajavad suuri tanke ja keerukamaid filtreerimissüsteeme. Tööstusliku anaeroobse tehase kogus võib olla sama palju kui tavapärasest taimest 40 protsenti väiksem ja see tekitab vähemalt 30 protsenti vähem tahkeid jäätmeid, kõrvaltooteid, mida praegu tuleb edaspidi töödelda ja veetustada, lisades lisakulusid ja kasvuhoonegaase.

Uurijad leiavad, et täiemahuline anaeroobne taim, mis suudab töötada 15 miljoni galloniga päevas, võib säästa kuni 3000 naela päevas energianõudluse - 1 miljon dollarit aastas - võrreldava aeroobse rajatisega. Teadlased leiavad, et efektiivsemates protsessides muud säästud on fikseeritavad, potentsiaalne kokkuhoid üle 2 miljoni dollari aastas.

Vaadates tulevikku

Lisaks kosmose ja raha säästmisele väitsid Stanfordi teadlased, et nende anaeroobsel protsessil on veel üks eelis: võime seedida farmatseutilisi ravimeid ja võimsaid majapidamisi ja tööstuslikke herbitsiide, mis on tavaliste aeroobsete bakterite jaoks seedimise jaoks osutunud raskeks.

Sellepärast arvab McCarty, et tulevik on kõvaks anaeroobideks. "Nad on kohanenud Maa kõige karmimate keskkonnadega," ütles ta. "Nad saavad kõige rohkem süüa."

Redwood Shoresi demonstratsiooniprojekt on praegu kavandatud tegutsema kuni 2021. aasta märtsini. Kas projekt jätkub ja suureneb, sõltub osaliselt sellest, kui hästi vastavad need metaanist pärinevad mikroobid McCarty ootustele.

"Usume, et see prototüüpide süsteem võiks kasu saada elektritootjatele, pakkudes jätkusuutlikku lähenemisviisi reovee puhastamisele edukat tutvustamist silmas pidades," ütles California Energy Commissioni David Weightman, kes selle projekti rahastas.

Vahepeal on teadlased pika vaatega.

"Teeme ettepaneku muuta tehnoloogiat, mis pole üle saja aasta muutunud," ütles Hansen.