Modelfiltersystem fjerner antibiotika fra spildevand

En model for et økonomisk filtersystem, der kan fjerne antibiotika fra spildevand, er blevet designet af samarbejdspartnere fra Agricultural Research Service (ARS) og University of California-Riverside (UCR).

Mikrobiolog Mark Ibekwe med ARS Agricultural Water Efficiency and Salinity Research Unit i Riverside, Californien, og UCR jordkemiker Daniel Ashworth konstruerede prototypesystemet ved hjælp af fire lag af naturlige materialer:grus, sand, jord, og biochar i en søjle 50 cm høj og 12 cm diameter.

De brugte laboratoriemodellen til at fjerne fire antibiotika:amoxicillin, cefalexin, sulfadiazin, og tetracyclin på forskellige effektivitetsniveauer. Disse fire antibiotika blev udvalgt til test i skalamodellen, fordi de er blandt de mest almindelige i spildevandsrensningsanlæg. Konventionelle spildevandsrensningsanlæg er relativt effektive til at fjerne næringsstoffer og bakterier, men kan være noget ineffektive til at fjerne antibiotika.

Effektiviteten af ​​laboratorieskalasystemet varierede med det antibiotikum, der blev evalueret. Det fjernede med succes 98 procent af tetracyklinen, efterfulgt af 91 procent af cefalexin, 81 procent af amoxicillin og 51 procent af sulfadiazin. Antibiotika havde initiale koncentrationer på 10 ppb, sammenlignes med niveauer, der er set i kommunalt spildevand.

Fjernelse af amoxicillin og cefalexin blev stort set kontrolleret af kemisk nedbrydning i gruslaget, mens sulfadiazin stort set blev fjernet ved en kombination af kemisk og mikrobiel nedbrydning i jorden blandet med biokullag. Tetracyklin blev primært fjernet ved kemiske reaktioner med vand (hydrolyse) i gruslaget.

"Disse resultater viser vigtigheden af ​​at bruge lag af forskellige materialer til at målrette forskellige antibiotika i stedet for at forvente, at ét lag og materiale vil være i stand til at gøre jobbet." sagde Ibekwe.

Forøgelse af den tid, det tager for vandstrømmen at passere gennem søjlen, forbedrede også fjernelseseffektiviteten, især for amoxicillin og cefalexin. I dette design, det simulerede spildevand kommer ind i bunden af ​​søjlen for at mætte bundlaget og pumpes derefter op gennem søjlen for at strømme ud gennem toppen.

En "fuld størrelse" skaleret version af forskernes filtersystem - et, der kan tjene et spildevandsrensningsanlæg i en lille by - ville være omkring 2 meter høj og 50 cm i diameter, ifølge Ashworth. Selvfølgelig, du kunne bruge multipla af kolonnerne til at opfylde et større behov, og fodaftrykket ville stadig være relativt lille, som er en af ​​de stærke funktioner i dette system, Ashworth tilføjede.

Der er nogle eksisterende systemer, der kan fjerne antibiotika fra spildevand, men disse plejer at være meget dyre eller kræver meget mere plads. Denne forskning blev offentliggjort i Journal of Environmental Chemical Engineering .