Een zomerse regenbui kan het landschap verjongen, maar de afvoer die het creëert, kan verontreinigingen bevatten, zoals E. Coli-bacteriën, die de waterkwaliteit in rivieren en beken negatief kunnen beïnvloeden. Peng-Dai, een afgestudeerde student aan de afdeling Civiele en Milieutechniek van de South Dakota State University, test een goedkope maar efficiënte manier om E. coli uit de afvoer van regenwater te verwijderen:stalen spanen.

"Stormwater kan menselijk en dierlijk afval in rivieren en beken brengen, " zei Dai, die in mei zijn master afrondde. Zijn onderzoeksadviseur is assistent-professor Guanghui Hua. De East Dakota en James River Water Development Districts en het U.S. Department of Transportation through the Mountain Plains Consortium financierden het project.

E. coli-besmetting is een van de belangrijkste problemen met de waterkwaliteit van de Big Sioux River volgens het South Dakota Department of Environment and Natural Resources. Testen op verschillende regenwaterafvoerlocaties bij Brookings toonden aan dat E. coli-concentraties op deze afvoerlocaties na een zomerstorm tot 2, 000 kolonievormende eenheden (cfu) per 100 milliliter (ml).

Hua legde uit dat een vorige afgestudeerde student zeoliet had getest, kalksteen en staalslakken, een bijproduct van de mijnbouw, evenals staalchips. Die resultaten leidden tot het onderzoek van Dai dat zich richtte op staalspanen.

Uit kleine kolomtesten bleek dat koolstofstaalchips 85 tot 98 procent van E. coli uit gesimuleerd regenwaterafvoer kunnen verwijderen, volgens Dai. De geteste staalspanen zijn afvalmateriaal dat is verzameld in een Sioux Falls-machinewerkplaats.

Dai onderzocht staalsnippers met een grootte van 0,5 tot 8 millimeter en gebruikte gesimuleerd regenwater met E. coli-concentraties van lage (10 cfu/100 ml) tot extreem hoge (106 cfu/100 ml) niveaus. Hij evalueerde ook het effect van pH-niveaus 5, 7 en 9, evenals contacttijden van 5 tot 20 minuten. "Ik controleerde de nutriëntenniveaus in het gesimuleerde regenwater zodat de E. coli overleefde maar zich niet vermenigvuldigde, ’ legde Dai uit.

Hij ontdekte dat de chips van 0,5 tot 2 mm het beste werkten. In aanvulling, "hoe langer de contacttijd, des te beter. Op 20 minuten, de staalsnippers kunnen bijna 99 procent van E. coli verwijderen, " zei Dai. Hoewel de lagere pH betere resultaten opleverde, Dai registreerde verwijderingspercentages van ten minste 90 procent voor alle geteste pH-niveaus.

Naast de continue stroomtesten, Dai simuleerde intermitterende regenwatergebeurtenissen waarin water zes uur lang circuleerde, daarna waren de chips zes uur droog, gevolgd door zes uur stroom. "Ze werkten hetzelfde:de spanen behouden nog steeds een hoog rendement, " zei Dai. Zijn onderzoek vormde de basis voor een andere afgestudeerde student die een filter ontwerpt voor testen op proefschaal.

Hua heeft de South Brookings-site geïdentificeerd waar regenwater van een woonwijk van 10 hectare in een retentievijver wordt afgevoerd. "De structuur, die eruitziet als een open-top box, wordt geplaatst bij de inlaat van de vijver, dus de afvoer van het regenwater gaat door de stalen media voor de verwijdering van E. coli." Hij verwacht de structuur deze zomer op zijn plaats te hebben.