처리 된 폐수를 천연 수역으로 배출하기 전에 도시 폐수의 오염 물질을 법정 수준으로 줄이려면 공개적으로 소유 한 치료 공사 (POTW)가 필요합니다. 이러한 명령을 충족시키기 위해, POTWS는 각각 폐수의 특정 오염 물질을 제거하도록 설계된 일련의 처리 과정을 사용해 왔습니다. 이러한 과정이 퇴원 표준을 충족시키고 공중 보건 및 수질을 보호하는 데 도움이되었지만,이 관행의 지속 가능성은 이제 주요 관심사로 등장했습니다. 이러한 프로세스의 에너지 및 자원 발자국 및 대기 오염, 자원 고갈 및 온실 가스 배출과 같은 관련 수명주기 영향으로 인해이 필수 유틸리티 서비스는 지속 불가능합니다. 반면에, POTW는 규제 강화, 에너지 공급의 비용 증가 및 불확실성에도 불구하고 대중에게 저렴하고 신뢰할 수있는 유틸리티 서비스를 제공 할 의무가 있습니다.
.배출 허가 요건을 충족시키기 위해 폐수 처리의 최종 단계는 처리 된 물에 병원체와 같은 질병을 유발하는 박테리아가 없도록하는 것입니다. 질병 유발 박테리아의 제거 또는 불 활성화에 사용되는 과정은 소독입니다. 전통적인 소독 과정에는 염소화, UV 소독 및 오존 화가 포함됩니다. 이러한 프로세스는 지속 불가능하며 악영향을 미치거나 비용이 많이 듭니다. 예를 들어, 최근 염소화가 심각한 인간 건강 문제가되는 부산물을 형성 할 수 있다는 것이 최근 인식되었다. 이러한 우려는 POTW와 연구원들이 더 안전하고 친환경적이며 비용 효율적이며 지속 가능한 대체 프로세스를 개발하기 위해 POTW와 연구원을 이끌고 있습니다.
뉴 멕시코 주립 대학의 연구원들은 자연적으로 발생하는 조류 ( galdieria sulphuraria 을 사용하는 새로운 과정을 개발했습니다. ) 의무적 인 배출 기준을 충족하는 도시 폐수를 치료합니다. 이 조류 과정의 독특한 특징은 유기 탄소, 암모니아, 포스페이트 및 질병 유발 박테리아와 같은 폐수의 대부분의 오염 물질을 한 단계로 제거 할 수 있다는 것입니다. 또한 시스템은 낮은 pH (pH =4)에서 작동하며 햇빛에 의해 구동되므로 현재 폐수 처리 과정이 소비되는 에너지를 보존합니다. 또한,이 과정을 통해 폐수에서 유익한 재사용을위한 귀중한 구성 요소의 회복이 가능합니다. 따라서이 조류 프로세스는 현재 관행보다 에너지 효율적이고 비용 효율적이며 지속 가능합니다.
최근이 팀은 Las Cruces시의 폐수 처리 공장에 배치 된이 조류 공정의 파일럿 규모 버전에서 높은 수준의 병원체 감소를 보여주었습니다. 기존의 식물과 함께 실행되는 식물과 비교할 때, 조류 공정의 병원체 감소는 기존 식물의 병원체보다 우수한 것으로 밝혀졌다. 동일한 폐수를 먹었을 때, 기존 식물에서 총 대장균의 3.3 로그 감소가 기록되었습니다. 이에 비해, 조류 공정으로부터 처리 된 물에서 총 및 대변 대장균 수는 감지 가능한 한계 (> 7 로그 감소) 미만이었다. 진행된 미생물 학적 분석은 총 박테리아의 98% 감소와 질병 유발 박테리아의 완전한 제거를 보여 주었다 ( Enterococcus faecalis 및 대장균 ) 조류 시스템에 의해. 이 수준의 박테리아 감소는 외부 소독제를 사용하지 않고 달성되므로 POTWS의 현재 관행에 비해 조류 시스템에 상당한 이점을 제공합니다.
.이 발견을 계속하면 조류 과정에서 높은 수준의 소독에 기여한 요인 이이 팀에 의해 조사되었습니다. 이 조류 시스템에서 관찰 된 박테리아 불 활성화는 낮은 pH, 중간 정도의 고온, 박테리아 부착 및 침전, 햇빛, 용존 산소, 조류 바이오 매스 및 조류 독소로 인한 것이 가정되었다. 이들 시험의 결과는 반응기의 낮은 배양 pH가 폐수에서 천연 박테리아를 비활성화하는 데 주요 요인이라고 제안했다. pH를 즉시 4로 조정 한 후에 박테리아가 관찰되지 않았으며 시간이 지남에 따라 재 활성화는 관찰되지 않았다. 낮은 pH 조건으로 인해 조류는 박테리아를 능가하고 폐수를 동시에 처리하는 데 잘 수행되어 다운 스트림 소독의 필요성을 제거 할 수있었습니다. 햇빛은 또한 대부분의 조류 시스템에서 박테리아 불 활성화에서 지배적 인 요인으로 확인되었습니다. 조류 시스템에서 정상적으로 관찰되는 고농도의 용존 산소와 Humic 및 Fulvic 산과 같은 감광제 물질의 존재는 낮 동안 박테리아 불 활성화를 가속화 할 수 있다고보고되었다. 따라서, 자연적으로 발생하는 햇빛, 용존 산소 및 조류 시스템의 감도는 오늘날의 폐수 처리 과정에서와 같이 외부 소독제에 의존하지 않고 박테리아 불 활성화에 기여합니다.
이 조류 시스템의 작동 온도는 27 - 46 ° C의 범위 였기 때문에 온도는 박테리아 불 활성화를 유발하는 데 중요한 요소가 아니라고 결론지었습니다. 가능한 제거 메커니즘으로서 박테리아 세포의 조류 바이오 매스에 박테리아 세포의 부착을 평가 한 시험으로부터, 부착은 약하고 가역적 인 결합이라는 것이 밝혀졌다; 즉, 박테리아는 조류에 부착 할 수 없습니다. 조류 독소는 조류가 박테리아에 독성이있을 수있는 화합물을 분비하는 것으로 여겨지 기 때문에 조류 시스템의 새로운 관심사입니다. EPA 승인 독성 시험- 마이크로 톡스 분석에 따라,이 조류 시스템의 폐수에는 박테리아 독성제가 없다고 판단되었다.
이러한 결과는 폐수 처리를보다 지속 가능하게하기 위해 조류 기반 프로세스를 발전시키는 데있어 현재 추세에 가치를 더합니다. 제안 된 조류 폐수 처리 과정은 조경 급수 및 작물 관개와 같은 유익한 재사용에 적합한 고품질 처리 된 폐수를 생산할 수있는 기존 조류 시스템 (예 :고율 조류 연못, 폐기물 안정화 연못)에 대한 신규하고 친환경적인 대안입니다. 진행중인 작업은이 조류 시스템을 확장하고 연중 내내 장기적인 작업을 보여주는 데 중점을 둡니다.
