Cé go bhfuil an acmhainn agus an margadh cóireála fuíolluisce is mó ar domhan ag an tSín, le cumas cóireála laethúil de bheagnach 200 milliún m3/d.
Mar sin féin, i gcomparáid le tíortha tionsclaithe a chuir bainistíocht fuíolluisce i bhfeidhm go forleathan céad bliain ó shin, ní raibh beagnach aon taithí bainistíochta fuíolluisce ag an tSín 40 bliain ó shin.
Dá bhrí sin, tá tábhacht mhór ag forbairt na dteicneolaíochtaí atá ag teacht chun cinn maidir le feabhas a chur ar chumas cóireála séarachais agus ar éifeachtúlacht gléasraí cóireála séarachais, agus cabhraíonn sé freisin leis na spriocanna "décharbóin" a bhaint amach.
Is próiseas é dínitriú bitheolaíoch a bhraitheann ar mhiocrorgánaigh chun níotráit (NO3–) agus nítrít (NO2–) a thiontú ina nítrigin ghásach. Is céim lárnach é freisin i gcóireáil séarachais agus tá sé ríthábhachtach chun cáilíocht uisce a fheabhsú.
I ngléasraí cóireála séarachais, is é denitrification heterotrófach an modh is coitianta a úsáidtear. Mar sin féin, uaireanta ní leor an carbón orgánach sa séarachas chun tacú le denitrification iomlán, agus ní mór carbóin orgánach breise a chur leis chun cothaithigh a bhaint go héifeachtach.
Ní hamháin go méadóidh sé seo costais oibriúcháin na n-ionad cóireála séarachais faoi 3.5-8.5%, ach freisin méadóidh sé go suntasach astuithe gáis cheaptha teasa, is é sin thart ar 50-125 kg d'astuithe dé-ocsaíd charbóin in aghaidh an daonra coibhéiseach in aghaidh na bliana.
I gcodarsnacht leis sin, mar mhodh bitheolaíoch atá neamhdhíobhálach don chomhshaol, tá aird mhéadaitheach faighte ag dínitriú uathtrófach le blianta beaga anuas. De ghnáth úsáidtear an modh seo comhdhúile laghdaithe neamhorgánacha mar hidrigin, comhdhúile a laghdaíonn sulfair, agus mianraí iarainn mar dheontóirí leictreon.
Mar sin féin, tá míbhuntáistí agus teorainneacha soiléire ag na deontóirí leictreon neamhorgánacha seo freisin, amhail tairiseach leathsháithiúcháin íseal hidrigine, agus an baol truaillithe meitibilítí idirmheánacha de bharr comhdhúile a laghdaíonn sulfair.
Cé gur léirigh staidéir gur féidir éifeacht dínitrithe uathtrófach a fheabhsú trí phróisis bhithleictricheimiceacha, is é sin, trí phróisis dínitrithe bithleictriceimiceacha.
Mar sin féin, mar gheall ar chumraíocht imoibreora casta agus céimeanna sintéise tomhaltas ardfhuinnimh na n-ábhar bithleictreoid, tá cur chun cinn agus cur i bhfeidhm na modhanna thuas ar scála mór teoranta.
Dá bhrí sin, bhí deacracht ag an réimse i gcónaí conas an próiseas dínitriúcháin de ghléasraí cóireála séarachais a bharrfheabhsú agus éifeachtacht oibriúcháin gléasraí cóireála séarachais a fheabhsú.
Tuairiscítear go bhfuil foireann Zhou Shungui i mbun taighde ar leictreoincheimic mhiocróbach agus aistriú leictreon extracellular miocróbach ar feadh i bhfad. Fuair an fhoireann taighde le blianta fada de thaighde go bhfuil ról lárnach ag leictreoin i bhfáil fuinnimh agus meitibileacht miocrorgánaigh.
Is é sin le rá, ní mór do mhiocrorgánaigh fuinneamh a fháil agus gníomhaíochtaí saoil a chothabháil trí shraith imoibrithe redox, is é sin, trí imoibrithe aistrithe leictreon.
Dá bhrí sin, cé gurb é fuinneamh meicniúil an fhoirm fuinnimh is coitianta sa nádúr, beidh tionchar aige ar mheitibileacht mhiocróbach, agus mar sin is dócha go mbeidh gá le leictreoin mar dhroichead freisin.
D'fhonn éifeacht fuinnimh mheicniúil ar mheitibileacht mhiocróbach a chruthú, is gá iniúchadh a dhéanamh ar dtús an féidir le fuinneamh meicniúil difear a dhéanamh ar ghiniúint leictreon. Mar sin, thosaigh Zhou Shungui agus a fhoireann aird a thabhairt ar an éifeacht piezoelectric spreagtha go meicniúil.
Spreag an fhaisnéis a chuaigh siad i gcomhairle leo níos mó fós iad. D'éirigh sé amach, chomh luath le 1880, gur aimsigh eolaithe na Fraince "deartháireacha Curie" Pierre Curie agus Jacques Curie an "éifeacht piezoelectric" i gcriostail Grianchloch, is é sin, ginfidh Grianchloch lucht leictreach nuair a bhíonn sé faoi strus meicniúil.
I 1917, d'úsáid an t-eolaí Francach Paul Langevin éifeacht piezoelectric criostail Grianchloch freisin chun an chéad sonar gníomhach ar domhan (sonar Langevin) a chumadh, agus d'éirigh leis longa a aimsiú bunaithe ar "echolocation".
Ciallaíonn sé seo go bhféadfadh na muirir seo a bheith in ann gníomhú mar fhórsaí laghdaithe seachcheallacha de mhiocrorgánaigh chun meitibileacht mhiocróbach a thiomáint. Mar sin féin, ó aimsíodh an éifeacht piezoelectric, níor dheimhnigh aon duine an fhéidearthacht seo riamh.
"Cuireann sé seo sceitimíní orainn ach freisin beagán neirbhíseach, tar éis an tsaoil, léiríonn torthaí taighde atá ann cheana féin go bhféadfadh fuinneamh meicniúil a bheith ina chúis le réabadh fisiceach agus díscaoileadh cealla. Dá bhrí sin, ní mór dúinn fianaise dhochloíte chun an modh núíosach seo a dhearbhú." Dúirt Zhou Shungui.
Tar éis go leor athbhreithniú litríochta, fuair siad amach gur ábhar piezoelectric den scoth é struvite agus go bhfuil sé an-choitianta i gcóireáil fuíolluisce.
Mar sin, an féidir struvite a chomhcheangal le miocrorgánaigh cosúil le baictéir dínitríneacha chun feidhmíocht dínitriúcháin fuíolluisce a fheabhsú?
Tar éis an tsaoil, is ionann tomhaltas fuinnimh agus {{{0}}% de chostais oibriúcháin na ngléasraí cóireála séarachais traidisiúnta, atá comhionann le 0.3-2.1 kWh in aghaidh an mhéadair ciúbach den séarachas cóireáilte.
De ghnáth tagann na tomhaltas fuinnimh seo ó aerú nó corraigh trealaimh mhótair, mar sin is minic nach n-úsáidtear go hiomlán iad.
Le dearcadh triail a bhaint as, dhear siad turgnamh dínitrithe bitheolaíoch catalaíoch piezoelectric. Ag baint úsáide as na hiain amóiniam, fosfáit agus maignéisiam atá ann go forleathan i bhfuíolluisce, rinneadh sraith de "armúr" struvite a shintéisiú in situ ar dhromchla miocrorgánaigh dínitríneacha.
Chruthaigh turgnaimh ina dhiaidh sin gur féidir leis an gciseal seo de "armúr" leictreoin a sholáthar go leanúnach do mhiocrorgánaigh sa phróiseas corraithe meicniúil dorcha agus íseal-minicíochta, agus ar an mbealach sin an próiseas dínitrithe a thiomáint.
Ag an am céanna, i gcomparáid leis an bpróiseas denitrification bitheolaíochta traidisiúnta, tá an modh seo difriúil go mór.
Murab ionann agus próisis cosúil le fótacatalysis, ní éilíonn sé imoibrithe ceimiceacha íobartacha traidisiúnta, ach úsáideann sé uisce mar "imoibrí poll piezoelectric".
Ina theannta sin, is féidir an deascán struvite a tháirgtear a úsáid mar leasachán fosfáit agus leasachán nítrigine chun an sprioc a bhaint amach maidir le hastaíochtaí a laghdú agus éifeachtúlacht a mhéadú.
Go deimhin, ag tús an taighde, d'úsáid an fhoireann taighde ascalaithe mar fhoinse fórsa meicniúil agus rinne siad leas iomlán a bhaint as na coinníollacha agus na paraiméadair turgnamhacha arís agus arís eile, ach bhí an éifeacht fós míshásúil, agus chaill baill na foirne muinín uair amháin.
Go tobann lá amháin, chonaic siad go ndearna an stirrer maighnéadach ar an tábla saotharlainne an buidéal leighis a thuaslagadh ar an toirt agus tháirg sé vortex triantánach soiléir criostail.
Thug an fhionnachtain seo smaoineamh dóibh: An féidir an corrsaire maighnéadach a úsáid chun fórsa meicniúil níos láidre a ghiniúint?
Iompaigh sé amach go raibh a gcuid buille faoi thuairim ceart. Bhí an fórsa meicniúil ascalach ró-lag, agus ba é sin an fáth nár oibrigh an turgnamh roimhe seo go maith. Tar éis an stirrer maighnéadach a úsáid, thosaigh an dul chun cinn taighde réidh.
Foilsíodh an páipéar ábhartha i Nature Water leis an teideal "Dínitriú fuíolluisce tiomáinte ag fuinneamh meicniúil trí piezo-íogaireacht cheallacha".
Is comhchéadúdair iad Jie Ye agus Ren Guoping, agus is é Zhou Shungui an t-údar comhfhreagrach.