デュアル機能卵殻由来システムによる農業廃水からの包括的なリン回収：実験室での検証からパイロットスケール実装まで

科学分野:

• 環境工学
• 材料科学
• 廃棄物管理

背景:

• 水域の富栄養化は、過剰なリンによって引き起こされる重大な環境問題です。
• 持続可能で費用対効果の高いリン回収技術は、この問題の軽減に不可欠です。
• 農業廃棄物の価値向上は、新しい治療法の開発のための有望な道を提供します。

研究 の 目的:

• リン除去と回収のための統合吸着酸化システムの開発と評価。
• 機能性バイオ炭材料の作成のために、卵殻などの農業廃棄物の利用。
• 廃水処理と資源回収のための「ワン廃棄物、デュアルユース」戦略の実証。

主な方法:

• 3段階固定床システムの構築。
• リン吸着のための卵殻由来のカルシウムリッチバイオ炭（ESBC）の使用。
• リン酸化のための触媒として銅官能化卵殻膜バイオ炭（Cu@ESM）の使用。
• 弱アルカリ性条件下（pH 8-9）で合成および実際の豚廃水を用いたシステムのテスト。

主要な成果:

• 統合システムは、高濃度のリン廃水（400 mg P/L）の処理において高い効率を示しました。
• 実験室規模の試験では、50%のブレークスルーまで約940分間安定した動作が観察されました。
• パイロットスケール試験（100 L/h）では、飽和するまで582 Lの豚廃水を処理することに成功しました。
• カルシウムとリンの比率を最適化することにより、高純度のヒドロキシアパタイトが回収されました。

結論:

• 開発されたシステムは、廃水からのリン除去と回収のためのスケーラブルで効率的なソリューションを提供します。
• 農業廃棄物の価値向上と高度な処理技術の統合は、持続可能なアプローチを提供します。
• この技術は、水域の富栄養化に対処し、資源管理を強化するための有望な経路を提供します。