En sommarregnstorm kan föryngra landskapet, men det avrinning som det skapar kan innehålla föroreningar, såsom E. Coli-bakterier, som kan påverka vattenkvaliteten i floder och vattendrag negativt. Peng Dai, en doktorand vid South Dakota State University Department of Civil and Environmental Engineering, testar ett billigt men ändå effektivt sätt att ta bort E. coli från dagvattenavrinning – stålflis.

"Stormvatten kan transportera avfall från människor och djur i floder och bäckar, sa Dai, som avslutade sin magisterexamen i maj. Hans forskningsrådgivare är biträdande professor Guanghui Hua. East Dakota och James River Water Development District och U.S.A. Department of Transportation genom Mountain Plains Consortium finansierade projektet.

E. coli-förorening är en av de stora vattenkvalitetsförsämringarna i Big Sioux River enligt South Dakota Department of Environment and Natural Resources. Tester vid flera dagvattendräneringsplatser vid Brookings visade att E. coli-koncentrationerna vid dessa dräneringsplatser efter en sommarstorm kan vara så höga som 2, 000 kolonibildande enheter (cfu) per 100 milliliter (mL).

Hua förklarade att en tidigare doktorand hade testat zeolit, kalksten och stålslagg, en biprodukt från gruvindustrin, samt stålspån. Dessa resultat ledde till Dais studie med fokus på stålspån.

Liten kolonntestning visade att kolstålspån kan avlägsna allt från 85 till 98 procent av E. coli från simulerat stormavloppsvatten, enligt Dai. De testade stålspånen är avfallsmaterial som samlats in från en maskinverkstad i Sioux Falls.

Dai undersökte stålspån som sträckte sig i storlek från 0,5 till 8 millimeter och använde simulerat dagvatten med E. coli-koncentrationer av låga (10 cfu/100 mL) till extremt höga (106 cfu/100 mL) nivåer. Han utvärderade också effekten av pH-nivåer 5, 7 och 9, samt kontakttider på 5 till 20 minuter. "Jag kontrollerade näringsnivåerna i det simulerade dagvattnet så att E. coli överlevde men inte förökade sig, " förklarade Dai.

Han fann att 0,5 till 2 mm spånen fungerade bäst. Dessutom, "ju längre kontakttid, desto bättre. Vid 20 minuter, stålspånen kan ta bort nästan 99 procent av E. coli, " sa Dai. Även om det lägre pH gav bättre resultat, Dai registrerade borttagningshastigheter på minst 90 procent för alla testade pH-nivåer.

Förutom det kontinuerliga flödestestet, Dai simulerade intermittenta dagvattenhändelser där vattnet cirkulerade i sex timmar, sedan var chipsen torra i sex timmar, följt av sex timmars flöde. "De fungerade likadant - chipsen håller fortfarande en hög effektivitetsgrad för borttagning, " sa Dai. Hans forskning gav grunden för en annan doktorand som designar ett filter för testning i pilotskala.

Hua har identifierat södra Brookings plats där dagvatten från ett 10 hektar stort bostadsområde rinner ut i en retentionsdamm. "Strukturen, som ser ut som en öppen låda, kommer att placeras vid inloppet av dammen, så dagvattendräneringen passerar genom stålmediet för att ta bort E. coli." Han räknar med att ha strukturen på plats i sommar.