Концептуальная схема пилотной системы моделирования хранения водоносных горизонтов/Пилотная система моделирования хранения водоносных горизонтов, объединяющая физический процесс седиментации с имитацией почвенной колонны хранения водоносных горизонтов, которая закачивает, хранит и извлекает речную воду примерно с двухнедельными интервалами в течение 13 месяцев. Кредит: Корейский институт науки и технологий
В последние годы в мире наблюдается повторение экстремальных наводнений и засух из-за изменения климата. В ответ на это технология хранения водоносных горизонтов используется для фактического водоснабжения в таких странах, как США, Нидерланды и Австралия.
В Южной Корее летом идут интенсивные дожди и случаются экстремальные ливни, что приводит к увеличению трудностей с водоснабжением в сельских районах и островных районах, отличных от городских. В этой ситуации технология хранения водоносных горизонтов привлекает внимание как способ стабильного хранения и подачи воды.
Доктор Сонгпиль Чонг и Кёнджин Чо из Центра исследований круговорота воды Корейского института науки и технологий (KIST) разработали технологию хранения водоносного слоя, которая может улучшить потенциал для стабильного хранения воды. Работа опубликована в Chemical Engineering Journal.
Закачка поверхностных вод в водоносные слои без надлежащей обработки может быть ограничена закупоркой пор, вызванной микроорганизмами, которые питаются органическими веществами, такими как усваиваемый органический углерод, присутствующий в закачиваемой воде.
Исследовательская группа KIST ранее показала, что усваиваемый органический углерод в искусственной сырой воде может быть восстановлен микроорганизмами в условиях имитации хранения в водоносном горизонте. В этом исследовании исследователи использовали настоящую речную воду вместо искусственной для имитации процесса периодического впрыскивания и восстановления хранения в водоносном горизонте.
Эксперимент длился около 13 месяцев, при этом речная вода впрыскивалась в песчаный слой в земле с двухнедельными интервалами, а вода снова изымалась через две недели для наблюдения за изменениями в органическом веществе и микроорганизмах в ходе эксперимента.
Эксперимент показал, что, несмотря на сезонные изменения в речной воде, концентрации органических веществ в органическом веществе почвы и накопленной воде оставались стабильными, что свидетельствует о том, что простой процесс физического осаждения без химической обработки поддерживал стабильное качество воды в течение года без закупорки пор.
-
Изменения концентрации органических веществ в почвенной колонне и в восстановленной воде/Увеличение кумулятивного органического вещества, связанного с песком, по местоположению в почвенной колонне и результирующая стабильная концентрация органических веществ в восстановленной воде. Кредит: Корейский институт науки и технологий
-
Изменения микробиома в почвенной колонке/Изменения микробиома (микробного сообщества) внутри почвенной колонки. Визуализация изменения доминирующих микроорганизмов внутри почвенной колонки в течение периода эксплуатации (13 месяцев). Кредит: Корейский институт науки и технологий
Чтобы понять, почему качество воды остается стабильным в системах хранения водоносных горизонтов, команда исследовала изменения в микробиоме. Они обнаружили, что микробиом, который может питаться органическими веществами, присутствующими в реальной речной воде, меняется сезонно. Это говорит о том, что микробы в системе хранения водоносных горизонтов сокращают количество органических веществ, предотвращая закупорку пор и способствуя стабильному качеству воды.
Экспериментальные методы, используемые в этом исследовании, могут быть использованы для тестирования хранилищ водоносных горизонтов в домашних условиях и предложения процессов предварительной обработки для условий притока, и считается, что постоянный анализ органических веществ и микроорганизмов будет необходим для стабильной работы систем хранения водоносных горизонтов в будущем.
Кроме того, для обеспечения стабильности системы необходимы оценка качества восстановленной воды и соответствующие процессы предварительной обработки.
«Это исследование способствует стабильной работе технологии хранения водоносных горизонтов, которая используется в качестве крупномасштабной технологии хранения воды для решения проблемы дисбаланса водоснабжения», — заявили д-р Сонгпиль Чонг и Кёнджин Чо из KIST.
«Изучение долгосрочных изменений органического вещества и микробиома в пилотной системе моделирования водоносных горизонтов является первым в своем роде в мире и имеет потенциал для будущего расширения».
Дополнительная информация: Ана Габриэла Чукер Ликто и др., Комплексная оценка сезонных колебаний органических соединений и основного почвенного микробиома в моделируемой пилотной системе хранения и восстановления водоносных горизонтов (ASR), Журнал химической инженерии (2024). DOI: 10.1016/j.cej.2024.154137
Информация о журнале: Журнал химической инженерии Предоставлено Национальным исследовательским советом по науке и технологиям
