現代城市廢水處理廠的水淨化包括從污染的水中去除不良化學物質，懸浮固體和氣體。 arhendrix / Shutterstock.com
我的團隊發現了微波爐的另一種用途，會讓您大吃一驚。
通常將污水處理廠產生的生物固體（主要是死細菌）倒入垃圾填埋場。 但是，它們富含營養，可以用作肥料。 但是農民不能僅僅用這些生物固體代替他們在農業土壤上使用的普通肥料。 原因是它們經常被工業上的砷，鉛，汞和鎘等有毒重金屬污染。 但是，將它們倒入垃圾填埋場浪費了寶貴的資源。 那麼，解決方案是什麼？
我是一名環境工程師 和廢水處理專家。 我和我的同事們已經弄清楚瞭如何處理這些生物固體並去除重金屬，以便可以將它們安全地用作肥料。
處理廠如何清潔廢水
廢水中含有有機廢物，例如蛋白質，碳水化合物，脂肪，油和尿素，這些廢物來自我們在廚房的水槽和廁所中沖掉的食物和人類廢物。 在污水處理廠內部，細菌分解這些有機物質，淨化水，然後將水排入河流，湖泊或海洋。
細菌不能無所作為。 他們在用餐時浪費大量食物，從中受益。 一旦從廢物中除去水，剩下的就是固體的細菌團塊，稱為生物固體。
廢水處理廠不僅接受住宅廢水，還接受工業廢水，包括從垃圾填埋場中的固體廢物中滲出的液體（稱為滲濾液），該廢水被砷，鉛，汞和鎘等有毒金屬污染，這使情況變得複雜。 在廢水處理過程中，重金屬被細菌吸引並積聚在其表面上。
如果農民在此階段施用生物固體，這些金屬將與生物固體分離並污染農作物供人類消費。 但是去除重金屬並不容易，因為重金屬與生物固體之間的化學鍵非常牢固。
Gang Chen微波處理一些生物固體，將有機物質與有毒金屬分離。 陳剛/ FAMU-FSU工程學院, CC BY-SA
微波廢物釋放出重金屬
傳統上，這些金屬是使用涉及酸的化學方法從生物固體中去除的，但是這樣做成本高昂，並且會產生更多危險廢物。 在某些農業領域中已小規模實踐。
在仔細計算了從附著細菌釋放重金屬所需的能量後，我搜尋了所有可能的能量來源，這些能量可以提供足夠的能量來破壞鍵，但又不能破壞生物固體中的營養。 從那時起，我偶然發現家用廚房中的微波爐，並開始懷疑微波是否是解決方案。
我和我的團隊測試了微波處理生物固體是否會破壞重金屬與細菌細胞之間的結合。 我們發現它是高效且環保的。 這項工作已經 發表在《清潔生產雜誌》上。 通過使用電磁波產生微波，該概念可以適應工業規模。
這是一個對許多人都應該有益的解決方案。 例如，廢水處理廠的經理可能通過出售生物固體來賺取收入，而不是為將要傾倒到垃圾填埋場的材料支付處置費。
從廢物處理設施收集後的生物固體。 陳剛/ FAMU-FSU工程學院, CC BY-SA
這是對環境更好的策略，因為當生物固體沉積在垃圾填埋場中時，重金屬會滲入垃圾填埋場滲濾液中，然後在廢水處理廠進行處理。 因此，重金屬以無休止的循環在廢水處理廠和垃圾填埋場之間移動。 這項研究通過從生物固體中分離重金屬並將其回收來打破這一循環。 農民還將受益於廉價的有機肥料，這些肥料可以代替化學合成肥料，從而節省了寶貴的資源並保護了生態系統。
這就是結局？ 還沒。 到目前為止，我們只能去除50％的重金屬，但我們希望通過改進實驗設計將其重設為80％。 我的團隊目前正在進行小型實驗室和現場實驗，以探索我們的新策略是否可以大規模應用。
我想與大家分享一個教訓：觀察。 對於任何問題，解決方案可能就在您附近，在家中，辦公室中，甚至在您使用的設備中。
關於作者
陳剛，土木與環境工程教授， FAMU-FSU工程學院
books_science
