廃水からのリン除去を増強するための新しいろ過媒体としてのホワイトハードクラム（Meretrix lyrata）の貝殻

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Sci. Total Environ..2020 Jun;741:140483. S0048-9697(20)34005-5. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.140483.Epub 2020-06-23.

廃水からのリン除去を増強するための新しいろ過媒体としてのホワイトハードクラム（Meretrix lyrata）の貝殻

White hard clam (Meretrix lyrata) shells as novel filter media to augment the phosphorus removal from wastewater.

T A H Nguyen
H H Ngo
W S Guo
T T Nguyen
N D Vu
S Soda
T H H Nguyen
M K Nguyen
T V H Tran
T T Dang
V H Nguyen
T H Cao

PMID: 32615439 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.140483.

抄録

リン（P）を多く含む廃水の除染において、ろ過材が構築された湿地帯（CW）において重要な役割を果たしていることはよく知られている。本研究では、CWにおけるP処理性能を向上させるための潜在的な媒体として、生のホワイトハードクラム貝（WHC）と800℃で熱変性されたホワイトハードクラム貝（WHC-M800）の適合性を調査した。その結果、WHC及びWHC-M800は、いずれも高い空隙率，優れた透水性，豊富なCa含有量などの適切な物理化学的特性を示すことが示された。WHC-M800はWHC（12.8mg/g）よりも優れたP吸着能（38.7mg/g）を示した。しかし，吸着後の溶液のpH値が非常に高いこと，脱炭酸・吸着時の重量損失が大きいこと，機械的強度が低いこと，エネルギー消費が大きいことなどの制約があるため，WHC-M800をCW用濾材として実用化することは困難である。対照的に、WHCは、合理的に高いP吸着能力、局所的に豊富な利用可能性、低コスト、および限界的な副作用という大きな利点を示した。WHCとWHC-M800の無機Pの分画を行った結果、Ca結合型Pが最も支配的な結合形態であることが明らかになり、次いで疎結合型P,Fe-P,閉塞型P,Al-Pの順であった。本研究では、CWにおける潜在的な基質としてのWHC殻のリサイクルが、CWにおけるP除去を向上させるための実行可能な方法を提供することを実証した。さらに、簡単で安価な方法で廃棄物を削減することができ、環境へのメリットを倍増させることができる。

It is well recognized that filter media play a crucial role in constructed wetlands (CWs) for decontamination of phosphorus (P)-rich wastewater. This study investigates the suitability of raw white hard clam shells (WHC) and white hard clam shells thermally modified at 800 °C (WHC-M800) as potential media to enhance P treatment performance in CWs. The results indicated that both WHC and WHC-M800 displayed appropriate physicochemical properties, such as high porosity, excellent hydraulic conductivity, and rich Ca content. WHC-M800 exhibited a superior P adsorption capacity (38.7 mg/g) to WHC (12.8 mg/g). However, the practical utilization of WHC-M800 as filter media in CWs may be compromised, due to certain limitations, for example: extremely high pH values in the post-adsorption solutions; high weight losses during calcination and adsorption processes; low mechanical strength; and intensive energy consumption. In contrast, the WHC demonstrated significant advantages of reasonably high P adsorption capacity, locally abundant availability, low cost, and marginal side effects. The fractionation of inorganic P of WHC and WHC-M800 revealed that Ca-bounded P was the most dominant binding form, followed by loosely bound P, Fe-P, occluded P, and Al-P. The present study demonstrates that recycling of WHC shells as a potential substrate in CWs provides a feasible method for upgrading P removal in CWs. Additionally, it helps to reduce waste WHC shells in a simple, cheap, and eco-friendly way, thus can double environmental benefits.