Forscher entdecken neue Technik zur Wasserüberwachung
Neue Methode überwacht gleichzeitig Klumpen und die Mischintensität in einem einzigen Schritt
Wasser ist eine lebenswichtige Ressource, und sauberes Wasser ist eine Notwendigkeit. Forscher der Texas A&M University haben eine neue Technik entwickelt, um einen der wichtigsten Prozesse bei der Wasseraufbereitung in Echtzeit zu überwachen.
Die Forscher verwendeten einen grünen Laser auf ein mit Wasser gefülltes Glas, um zu zeigen, wie sich das Wasser bewegt und wie Verunreinigungen zusammenklumpen.
Dr. Kuang-An Chang, Texas A&M Engineering
Rohwasser enthält mikroskopisch kleine Krankheitserreger, die zu klein sind, um bei der Wasser- und Abwasseraufbereitung leicht entfernt zu werden. Es werden Chemikalien zugesetzt, um große Klumpen, so genannte Flocken, zu bilden, die leicht herausgefiltert werden können. Die Flockung ist das Verfahren, das bei der Wasseraufbereitung eingesetzt wird, um Schwebeteilchen aus dem Wasser zu entfernen.
"Um Trinkwasser zu reinigen und Trübungen und Mikroben zu entfernen, die zu klein sind, um mit bloßem Auge sichtbar zu sein, müssen chemische Flockungsmittel zugesetzt werden", erklärt Dr. Kuang-An Chang, Professor am Zachry Department of Civil and Environmental Engineering der Texas A&M.
Es ist jedoch wichtig, das Wasser und die Chemikalien richtig zu mischen, damit die Krankheitserreger richtig verklumpen. Wenn die Durchmischung zu gering ist, bilden sich keine Klumpen. Ist die Durchmischung zu intensiv, bilden sich Klumpen, die jedoch schnell wieder auseinanderbrechen.
Mit der neuen Methode werden Größe und Form der Klumpen sowie die Mischintensität in einem einzigen Schritt und in Echtzeit überwacht, was genauere Messungen ermöglicht. Der Wert der Forschung liegt in der Tatsache, dass das Mischen einer der energieaufwändigsten Prozesse bei der Wasser- und Abwasserreinigung ist.
Die Ergebnisse dieser Studie wurden kürzlich in der Zeitschrift ACS ES&T Engineering veröffentlicht und auf dem Titelblatt der Februar-Ausgabe abgebildet.
"Wir haben eine brandneue Technik entwickelt, mit der wir die Durchmischung auf nicht-invasive Weise überwachen können, so dass wir sie präzise steuern, Heterogenitäten innerhalb des Reaktors quantifizieren und ihn möglicherweise optimieren können, um Flocken mit den gewünschten Eigenschaften zu erzeugen und gleichzeitig den Energieverbrauch zu minimieren", sagte er.
Diese neuartige Technik kann zur Verbesserung der Flockung eingesetzt werden, d. h. zur erfolgreichen Entfernung von Verunreinigungen durch die Bildung ausreichend großer Klumpen bei gleichzeitiger Minimierung des Energieverbrauchs.
"Alle bisherigen Forschungen haben dies in zwei Schritten getan", so Chang. "Bei der alten Methode wurden zunächst künstliche Partikel mit bekannten Eigenschaften hinzugefügt, um die Durchmischung zu überwachen. Dann wurde ein zweites Experiment mit 'identischen' Einstellungen durchgeführt, und die tatsächlichen Klumpen wurden überwacht.
"Wir haben den Arbeitsaufwand im Wesentlichen halbiert und die Präzision verbessert, da es bei zwei Experimenten immer statistische Unterschiede gibt."
Dieses interdisziplinäre Projekt war eine Zusammenarbeit zwischen Chang, der sich auf Strömungsdynamik konzentriert, und Dr. Shankar Chellam, Professor für Bau- und Umwelttechnik und A.P. und Florence Wiley Professor III, der sich auf Wasser-/Abwasserbehandlung konzentriert.
Drei Doktoranden führten die experimentellen Arbeiten und die damit verbundene numerische Analyse durch: Kaleisha Miller, Kyungho Kim und Wei-Liang Chuang, der jetzt Assistenzprofessor an der National Sun Yat-sen University in Taiwan ist.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
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