Jannah Theme License is not validated, Go to the theme options page to validate the license, You need a single license for each domain name.
أخبار التقنية

تصميم محطة معالجة مياه مصغرة في Eden Tech


يتم تقديم هذه المقالة الدعائية إليك بواسطة COMSOL.

المسلسل التلفزيوني لعام 1985 والمغامرة والحركة ماكجيفر عرض حياة Angus MacGyver ، العميل السري الذي حل المشاكل باستخدام العناصر الموجودة لديه. على سبيل المثال ، في إحدى الحلقات ، صنع درعًا من الحرارة من أجزاء الثلاجة المستخدمة. وفي فيلم آخر ، صنع طعم صيد بعلبة حلوى. بعد أكثر من ثلاثة عقود ، لا يزال العرض ذا صلة. الفعل ماكجيفرلتصميم شيء ما بطريقة مؤقتة أو إبداعية ، تمت إضافته إلى قاموس أوكسفورد الإنجليزي في عام 2015.

حاول وضع مهاراتك في MacGyver على المحك: إذا تم تسليمك بعض الأقراص المدمجة ، فماذا ستفعل منها؟ فن جداري عاكس ، أو زخارف فسيفساء ، أو رنين ريح ، ربما؟ ماذا عن محطة معالجة المياه المصغرة؟

هذا ما يفعله فريق من المهندسين والباحثين في شركة Eden Tech ، وهي شركة مقرها في باريس ، فرنسا ، متخصصة في تطوير تقنية الموائع الدقيقة. داخل قسم البحث والتطوير ، Eden Cleantech ، يقومون بتطوير نظام معالجة مياه مدمج وموفر للطاقة للمساعدة في معالجة الوجود المتزايد للملوثات الدقيقة في مياه الصرف الصحي. لتحليل أداء نظام AKVO الخاص بهم (الذي سمي على اسم الكلمة اللاتينية للمياه ، أكوا) ، المصنوعة من الأقراص المضغوطة ، تحولت Eden Tech إلى محاكاة الفيزياء المتعددة.

الملوثات ذات الاهتمام الناشئ

“هناك العديد من الطرق التي تجعلها الملوثات الدقيقة تتحول إلى مياه صرف” ، كما يقول وي تشاو ، كبير المهندسين الكيميائيين ومسؤول المنتج الرئيسي في شركة Eden Tech. إن ظهور هذه المواد الكيميائية المجهرية في مياه الصرف في جميع أنحاء العالم هو نتيجة للأنشطة البشرية اليومية. على سبيل المثال ، عندما نغسل أيدينا بالصابون ، ونمسح أحواضنا بمواد التنظيف ، أو نطرد الأدوية من أجسادنا ، يتم غسل العديد من المواد الكيميائية في الصرف وينتهي بها الأمر في أنظمة الصرف الصحي. يتم تصنيف بعض هذه المواد الكيميائية على أنها ملوثات دقيقة ، أو ملوثات ذات أهمية ناشئة (CECs). بالإضافة إلى النفايات المنزلية ، فإن التلوث الزراعي والنفايات الصناعية هما المسؤولان عن ارتفاع الملوثات الدقيقة في مجارينا المائية.

تُضاف الملوثات الدقيقة إلى البحيرات والأنهار والجداول في العالم كل يوم. العديد من محطات معالجة مياه الصرف الصحي التقليدية غير مجهزة لإزالة المخلفات الكيميائية الخطرة المحتملة من مياه الصرف الصحي.

لسوء الحظ ، لم يتم تصميم العديد من محطات معالجة مياه الصرف الصحي التقليدية (محطات معالجة مياه الصرف الصحي ، الشكل 1) لإزالة هذه الملوثات. لذلك ، غالبًا ما يتم إعادة إدخالها إلى المسطحات المائية المختلفة ، بما في ذلك الأنهار والجداول والبحيرات وحتى مياه الشرب. على الرغم من أن المخاطر التي تشكلها على صحة الإنسان والبيئة ليست مفهومة تمامًا ، إلا أن العدد المتزايد من التلوث الموجود في المسطحات المائية في العالم أمر مثير للقلق.

الشكل 1. معظم محطات معالجة المياه التقليدية غير قادرة على إزالة الملوثات الدقيقة.

إيفان باندورا / أنسبلاش

مع تزايد هذه المشكلة في الاعتبار ، عملت Eden Tech على تطوير حل ، وهكذا ولدت AKVO. تم تصميم كل قلب AKVO CD ليكون بقطر 15 سم وسمك 2 مم. تتكون خرطوشة AKVO الواحدة من أقراص مضغوطة مكدسة بأرقام مختلفة ، مجتمعة لإنشاء مصنع مصغر. يعالج قلب واحد من AKVO 0.5 إلى 2 متر مكعب من المياه / اليوم ، مما يعني أن نظام AKVO المكون من 10000 قرص مضغوط يمكنه معالجة متوسط ​​احتياجات البلدية. هذا يثير السؤال: كيف يمكن لجهاز مصنوع من الأقراص المدمجة تطهير المياه؟

طريقة معالجة مياه الصرف الصحي المستدامة

يتكون نظام AKVO الفردي (الشكل 2) من خرطوشة قابلة للتخصيص مليئة بأقراص مضغوطة مكدسة يحتوي كل منها على شبكة قناة صغيرة مدرجة عليها. يزيل العناصر غير المرغوب فيها في مياه الصرف الصحي ، مثل الملوثات الدقيقة ، عن طريق تدوير المياه في شبكات القنوات الصغيرة الخاصة بها. توفر هذه الشبكات الطاقة لأنها لا تتطلب سوى مضخة صغيرة لتدوير وتنظيف كميات كبيرة من المياه. يمكن استبدال خراطيش نظام AKVO بسهولة ، حيث تهتم Eden Tech بإعادة تدويرها.

جهاز AKVO ، والذي يتكون من أسطوانة شفافة مليئة بمجموعة من الأقراص المدمجة.

الشكل 2. AKVO مع تسمية جميع مكوناته.

يجمع التصميم الثوري لـ AKVO بين التحفيز الضوئي والموائع الدقيقة في نظام واحد مضغوط. يعد التحفيز الضوئي ، وهو نوع من عمليات الأكسدة المتقدمة (AOP) ، طريقة سريعة وفعالة لإزالة الملوثات الدقيقة من مياه الصرف الصحي. بالمقارنة مع AOPs الأخرى ، فهي تعتبر أكثر أمانًا واستدامة لأنها مدعومة بمصدر ضوء. أثناء التحفيز الضوئي ، يتم امتصاص الضوء بواسطة المحفزات الضوئية التي لديها القدرة على تكوين أزواج من الثقوب الإلكترونية ، والتي تولد جذور هيدروكسيل حرة قادرة على التفاعل مع الملوثات المستهدفة وتحطيمها. لم يسبق أن تم الجمع بين التحفيز الضوئي والموائع الدقيقة لمعالجة مياه الصرف الصحي من قبل. قال تشاو: “إنه مشروع طموح للغاية”. “أردنا تطوير طريقة مبتكرة من أجل توفير طريقة صديقة للبيئة وفعالة لمعالجة مياه الصرف الصحي.” لم يكن تصميم AKVO الحالي سهلاً ، حيث واجه Zhao وفريقه العديد من تحديات التصميم على طول الطريق.

التغلب على تحديات التصميم

عند الاستخدام ، يتم تشتيت عامل كيميائي (محفز) ومياه الصرف من خلال جدران القناة الصغيرة لـ AKVO. الغرض من المحفز ، ثاني أكسيد التيتانيوم في هذه الحالة ، هو التفاعل مع الملوثات الدقيقة والمساعدة في إزالتها في هذه العملية. ومع ذلك ، فإن معدل التدفق السريع لـ AKVO يعقد هذا الإجراء. “المشكلة الكبرى هي [AKVO] قال تشاو: “لديه قنوات متناهية الصغر ذات معدلات تدفق سريعة ، وأحيانًا عندما نضع العامل الكيميائي داخل أحد جدران القنوات ، لا يمكن للملوثات الدقيقة في مياه الصرف أن تتفاعل بكفاءة مع العامل”. من أجل زيادة فرصة الاتصال بين الملوثات الدقيقة والعامل الكيميائي الثابت ، اختار تشاو وفريقه استخدام تصميم ميكسر متعرج متعرج (SHM) لشبكات القنوات الصغيرة التابعة لـ AKVO (الشكل 3).

لتحليل أداء تصميم SHM لدعم التفاعلات الكيميائية لتدهور الملوثات الدقيقة ، استخدم Zhao برنامج COMSOL Multiphysics.

محاكاة التفاعلات الكيميائية لتدهور الملوثات الدقيقة

في عمله ، بنى Zhao نموذجين مختلفين في COMSOL Multiphysics (الشكل 4) ، أطلق عليهما نموذج امتزاز السطح الصريح (ESA) ونموذج تركيز السطح المحول (CSC). كلا النموذجين يمثلان الظواهر الكيميائية والسوائل.

في كلا النموذجين ، وجد Zhao أن هيكل SHM الخاص بـ AKVO يخلق دوامات في التدفق المتحرك خلاله ، مما يتيح للملوثات الدقيقة والعامل الكيميائي فترة تفاعل أطول ويعزز انتقال الكتلة بين كل طبقة سائلة. ومع ذلك ، أظهرت نتائج نموذج ESA أن التصميم ينقي حوالي 50 في المائة من الملوثات الدقيقة قيد المعالجة ، أقل مما توقعه تشاو.

على عكس نموذج ESA (الشكل 5) ، في نموذج CSC ، يُفترض أنه لا يوجد قيود على الامتزاز. لذلك ، ما دامت الملوثات الدقيقة تصل إلى سطح المحفز ، وهو تفاعل تمت مناقشته في الأدبيات الموجودة (المرجع 1). في هذا النموذج ، حلل Zhao كيفية تنفيذ التصميم لتدهور ستة ملوثات دقيقة مختلفة ، بما في ذلك gemfibrozil و ciprofloxacin و carbamazepine و clofibric acid و bisphenol A و acetaminophen (الشكل 6). كانت نتائج هذا النموذج متوافقة مع ما توقعه تشاو ، حيث تمت معالجة أكثر من 95 بالمائة من الملوثات الدقيقة.

“نحن راضون حقًا عن نتائج COMSOL Multiphysics. ستركز خطواتي التالية على الاختبارات المعملية [of the AKVO prototype]. قال تشاو: “نتوقع أن يكون أول نموذج أولي لدينا جاهزًا بحلول بداية عام 2022”. سيتم اختبار النموذج الأولي في نهاية المطاف في المستشفيات ومحطات معالجة المياه في جنوب فرنسا.

ساعد استخدام المحاكاة لهذا المشروع فريق Eden Tech على توفير الوقت والمال. تطوير نموذج أولي لنظام ميكروفلويديك ، مثل AKVO ، مكلف. لطبع شبكات القنوات الصغيرة على كل من الأقراص المضغوطة الخاصة بـ AKVO ، هناك حاجة إلى قناع ضوئي ذو قناة متناهية الصغر. وفقًا لـ Zhao ، فإن تصنيع قناع صورة واحد سيكلف حوالي 3000 يورو (3500 دولار أمريكي). لذلك ، من المهم جدًا أن يكونوا واثقين من أن نظامهم يعمل جيدًا قبل تصنيعه. قال Zhao: “لقد ساعدتنا COMSOL Multiphysics حقًا في التحقق من صحة نماذجنا وتصاميمنا”.

رائد في علاج الملوثات الدقيقة

في عام 2016 ، قدمت سويسرا تشريعًا يلزم محطات معالجة مياه الصرف الصحي بإزالة الملوثات الدقيقة من مياه الصرف الصحي. هدفهم؟ تصفية أكثر من 80 بالمائة من الملوثات الدقيقة في أكثر من 100 محطة معالجة مياه الصرف الصحي السويسرية. على خطىهم ، تفكر العديد من البلدان الأخرى حاليًا في كيفية التعامل مع الوجود المتزايد لهذه الملوثات في مجاريها المائية. AKVO لديها القدرة على توفير وسيلة مدمجة وصديقة للبيئة للمساعدة في إبطاء هذه المشكلة المستمرة.

في المرة القادمة التي تذهب فيها إلى التخلص من قرص مضغوط قديم ، أو أي عنصر منزلي آخر لهذا الأمر ، اسأل نفسك: ماذا سيفعل MacGyver؟ أو الأفضل من ذلك: ماذا ستفعل Eden Tech؟ ربما كنت تحمل اللبنات الأساسية لتصميمها المبتكر التالي.

المرجعي

  1. CS Turchi ، DF Ollis ، “التحلل التحفيزي لملوثات المياه العضوية: الآليات التي تنطوي على هجوم جذري الهيدروكسيل ،” مجلة الحفز، المجلد. 122 ، ص. 178 ، 1990.

MacGyver هي علامة تجارية مسجلة لشركة CBS Studios Inc. ولا تنتمي COMSOL AB والشركات التابعة لها ومنتجاتها إلى CBS Studios Inc. أو تصادق عليها أو ترعاها أو تدعمها.

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى

shark tank episode with keto pillskelly clarkson keto weight loss secret before and after photos 2024mach5 keto acv gummies reviewshow did kelly clarkson lose weight so quickly weight loss diet 2024maggie beer keto gummies australiakelly clarkson weight loss diet decoding her health and fitness regimen 2024malibu labs keto gummiesNew keto acv gummies reviews alert 2024 does keto acv gummies work be carefulmax ketosis keto acv gummies reviewskelly clarkson diet 2024 weight loss secrets keto gummies reviewmelissa mccarthy keto gummieskelly clarkson weight loss update before and after photos 2024 transformation on today showmentom keto gummiesketo gummies in 2024 side effects and ingredients keto gummies reviewminch keto gummies reviewsketo gummies 2024 warning keto gummies shark tank show reviews walmartmntx keto bhb gummiesshark tank keto gummies update 2024 keto gummies review keto acv gummies reviewsmr wonderful keto gummies2024 keto gummies beware keto gummies shark tank new keto gummies reviewmulittea gummies ketoproton keto acv gummies reviews my honest opinion updated they won t tell you before getting itmulittea keto gummies reviewsproton keto acv gummies walmart weight loss scam oprah never endorsed proton keto acv gummiesnano slim keto gummies reviewsx10 boost keto acv gummies scam reviews no celebrities ever endorsed keto weight loss gummiesnano slim x keto acv gummies kim kardashianketo gummies shark tank be careful acv keto gummies shark tank shark tank keto acvnano slim x keto acv gummies reviewsshark tank s keto acv gummies alert shark tank acv shark tank keto acv gummies ingredientsnano slim x keto gummies kim kardashianketo acv gummies alert keto acv gummies reviews acv keto gummies do keto acv gummiesnanoslim keto gummies reviewsketosis acv gummies reviews be careful does ketosis acv gummies work ketosis acv keto gummiesnatural keto gummiesdr oz recommendation keto gummies for kelly clarkson weight lossnegative effects of keto gummiesunveiling kelly clarkson keto gummies weight loss secret galorenextgen pharma keto gummies reviewskelly clarkson weight loss scam alert keto acv gummies for weight loss and shark tank reviewsntx bhb keto gummieskelly clarkson weight loss gummies dr oz investigates side effect resolutionsntx keto and acv gummiesketo acv gummies reviews scam watch this keto gummies acv keto gummies to lose weight workntx keto bhb gummies official sitehow did kelly clarkson lose weightntx keto bhb salt gummieskelly clarkson weight loss secret diet kelly clarkson lose weight kelly clarkson weight loss 2024ntx keto gummies cnn newskelly clarkson secret sauce for accelerated keto weight loss what did kelly clarkson do to lose weightntx keto gummies official websitekelly clarkson journey to lose weight naturallyntx nutrition keto acv gummies reviewsketo acv gummies reviews scam or not watch this keto gummies acv keto gummies to lose weight worknucentix keto acv gummies reviewsthe truth about acv keto gummies do they really help you lose weightnucentix keto gummies shark tankwhat did kelly clarkson use for weight loss how did kelly clarkson lose so much weightnucentix keto gummy gummieskelly clarkson weight loss story dr oz analysis on ozempicnumber 1 keto gummiesdr oz on ozempic evaluating kelly clarkson weight lossnumber one keto gummiesdr oz and kelly clarkson discussing weight loss with ozempic and keto gummiesnutra haven keto acv gummieshow kelly clarkson lost weight weight loss journeynutrafaza keto gummieskelly clarkson weight loss regimen unveiled by dr oz the magic of ozempic and keto gummiesnutribolidos keto gummies reviewskelly clarkson and ozempic dr oz perspective on losing weightnutrocell keto acv gummies reviewsdr oz rapid weight loss plan warning dr oz weight loss dr oz weight loss pillsnuu3 keto gummies reviewskelly clarkson keto pills experience acv s role in weight loss successnxt nutrition keto gummieskelly clarkson weight loss boost power of acv and keto pillsofficial keto gummiesketo gummies acv two pillars of kelly clarkson weight lossoprah and keto fusion gummieskelly clarkson keto pill revelation acv s role in her weight lossoprah and royal keto gummieskelly clarkson keto pills and gummies sweet path to weight loss successoprah endorsed keto gummiesunlocking weight loss secrets kelly clarkson acv and keto pill experienceoprah f1 keto gummiesdr oz weight loss pills kelly clarkson keto gummies review and before and afteroprah keto apple cider gummiesKeto Gummies For Weight Loss Shark Tank Simpli Acv Ketooprah keto flo gummiesshark tank keto acv gummies scam reviews and customer support real and honestoprah keto gummies where to buyshark tank keto gummies alert keto gummies reviews kelly clarkson keto gummiesoprah lifetime keto acv gummiesshark tank keto gummies to quit smoking and cure copd deepfake scam ads are everywhere on facebookoprah lifetime keto gummiesketo acv gummies shocking truth keto gummies shark tank keto acv gummies keto crave reviewsoprah slim candy keto gummiesdr oz diet kelly clarkson approach to weight lossoprah true form keto gummiesthe real truth about kelly clarkson s extreme weight loss dietoprah ultimate keto gummieskelly clarkson diet dr oz s prescription for weight lossoprah winfrey simpli acv keto gummieskelly clarkson ozempic diet what dr oz says about her weight lossoprahs acv keto gummieskelly clarkson weight loss ozempic diet dr oz weighs in on her weight lossoprahs keto and acv gummiesexploring kelly clarkson weight loss diet dr oz discusses ozempic or keto gummiesopras keto gummieskelly clarkson weight loss secret diet exclusive before and after photosopti burner keto gummies reviewstransform your health with 3 pack slimx keto acv gummiesoptima keto acv gummiesslim labs acv keto gummies be careful does slim labs acv keto gummies work watch this reviewoptimal keto acv gummies customer service numberweight loss with apple cider vinegar slimsculpt keto acv gummies reviewoptimal keto acv gummies do they workketo acv gummies keto acv gummies the legit keto acv pure slim keto acv gummiesoptimal keto acv gummies side effectsignite keto gummies reviews does ignite keto gummies work ignite keto gummiesoptimal keto and acv gummies reviewsbiopure keto gummies reviews does biopure keto gummies work biopure acv keto gummiesoptimal keto gummies reviewessential keto gummies reviews weight loss be careful does essential keto gummies workoptimal keto plus acv gummies reviewshale and hearty keto gummies reviews new alert does hale and hearty keto gummies workoptimum keto and acv gummiessummer keto acv gummies reviews new alert does summer keto acv gummies work be carefuloptimum keto gummieskelly clarkson weight loss scam features keto gummies with fake reviews here s how it worksoptimum keto plus acv gummiesketo gummies reviews alert keto gummies for weight loss peoples ketooptiplex keto gummies amazonnew keto acv gummies beware acv keto gummies acv gummies review acv gummies reviewsoptiplex keto gummies redditdr oz keto gummies kelly clarkson strategies for losing weight effectivelyoptislim keto acv gummieskelly clarkson keto gummies dr oz negative reviews bad complaints side effectsorange county keto gummies canadaessential keto gummies review warning essential keto gummies side effectsorange county keto gummies reviewsuccess strategies kelly clarkson roadmap to effective weight loss in 2024orange county keto gummies reviewskelly clarkson weight loss keto gummies dr oz overview of side effect resolutionsoriginal keto acv gummieskelly clarkson weight loss gummies dr oz analyzes side effects and solutionsover the counter keto gummiesdr oz verdict on kelly clarkson weight loss gummies side effect solutions exploredperma health keto gummieskelly clarkson keto gummies dr oz verdict on their effectiveness for weight lossperma health keto gummies canadabest keto gummies for effective weight loss 2023 keto dietpower keto gummies ingredientskelly clarksons 2023 keto gummies weight loss truthpower keto gummies oprahketo gummies shark tank 2024 best keto gummies from shark tank showpower keto gummies pioneer womanketo acv gummies reviews scam watch this keto gummies what s the best keto acv gummiespower keto gummies reviewketo gummies review beware keto bhb gummies reviews keto apple cider vinegarpower keto gummies shark tankweight loss exposing apple cider gummies kelly clarkson s truthpremium blast acv keto gummiesgood keto gummies reviews scam exposed or legit goodketo acv bhb gummy formulapremium blast keto acv gummies 340 mgketo gummy kelly clarkson fun and effective keto weight losspremium blast keto acv gummies ingredientsgood keto acv gummies good keto gummies us reviews official 100 safe does it really work or notpremium blast keto gummies shark tank