L'"heroi invisible" en el tractament d'aigües residuals: farciment biològic

T'has preguntat mai complantes de tractament d'aigües residualsconvertir les aigües residuals tèrboles en aigua neta? A més de les contribucions dels microorganismes, també hi ha un material que hi contribueix silenciosament: el farciment biològic. És com un "apartament ecològic" a l'aigua, que proporciona un hàbitat per als microorganismes i duplica l'eficiència de la purificació de les aigües residuals. Avui, fem una ullada a aquest "heroi invisible"!

I. Què és el farciment biològic?

Definició:El biofarcit és el material portador principal en el procés de tractament d'aigües residuals de biofilm, generalment una substància sòlida porosa i d'alta superfície. Pot adsorbir microorganismes per formar biofilms i eliminar contaminants mitjançant la biodegradació i l'adsorció física.
Funcions bàsiques:
Proporcionar un lloc perquè els microorganismes s'hi adhereixin i augmentin la biomassa per unitat de volum.
Prolongar el temps de residència dels microorganismes i millorar l'eficiència d'eliminació de contaminants complexos (com ara nitrogen amoniànic i matèria orgànica).

Fig.1 Procés de formació de biofilm de farciment biològic

II. Característiques dels farcits biològics

1. Disseny d'optimització del rendiment hidràulic
Les propietats mecàniques de fluids dels farcits biològics es reflecteixen principalment en quatre dimensions: superfície específica, estructura de porus, morfologia geomètrica i densitat d'empaquetament. Una superfície específica elevada és la condició bàsica per mantenir una alta concentració de biomassa al reactor, i el nivell de biomassa determina directament l'eficiència de degradació de contaminants del sistema. Tanmateix, l'augment de la superfície específica augmentarà simultàniament la resistència del fluid, la qual cosa provocarà un augment del consum d'energia d'aireació.

La mida de la porositat afecta directament la utilització efectiva del volum del reactor. Una porositat més alta pot allargar el temps de residència real de les aigües residuals, reduir la resistència al flux, reduir el risc de bloqueig i flux curt, i reduir la quantitat de farciment biològic i els costos d'infraestructura.

2. Requisits d'estabilitat química
El biofarcit ha de ser resistent a la corrosió i capaç de suportar l'erosió dels components de les aigües residuals i els metabòlits microbians. El material en si ha de ser inert per evitar la dissolució de substàncies nocives que causen contaminació secundària, i no ha de contenir productes químics que inhibeixin l'activitat microbiana. El nivell físic ha de complir els requisits de resistència mecànica alhora que manté propietats de lleugeresa per reduir la càrrega del sistema.

3. Mecanismes que promouen l'adhesió del biofilm
L'eficiència de la formació de biofilms depèn de les propietats fisicoquímiques del biofarcit:

Propietats físiques:La rugositat superficial i l'estructura microporosa són factors clau. Les superfícies rugoses poden accelerar el procés de formació de biofilms, mentre que les estructures microporoses milloren la retenció microbiana a través de l'acció capil·lar.

Propietats químiques:Les característiques de càrrega superficial i les propietats hidròfiles i hidròfobes tenen un paper principal. La superfície dels bacteris sol tenir càrrega negativa, i el potencial positiu a la superfície del biofarcit pot promoure l'adhesió cel·lular mitjançant l'adsorció electrostàtica. Les superfícies hidròfiles poden escurçar significativament el cicle de formació del biofilm.

4. Propietats mecàniques del material
Cal trobar un equilibri entre lleugeresa i alta resistència. El biofarcit ideal hauria de tenir una resistència a la compressió suficient per resistir l'impacte del flux d'aigua, alhora que manté una baixa densitat per reduir el consum d'energia del sistema.

5. Consideracions econòmiques
El cost dels biofarcits sol representar entre el 30% i el 40% de la inversió total en el procés de biofilm, per la qual cosa és crucial triar materials rendibles. Cal preferir matèries primeres amb una àmplia gamma de fonts i un processament convenient per aconseguir l'optimització de costos i garantir el rendiment.

III. La tecnologia del "millor soci" dels biofarcits

1.MBBR(Reactor de biofilm de llit mòbil)
Característiques:El farciment biològic flueix lliurement a la piscina i no cal rentar-lo a contracorrent.
Aplicable:Aigües residuals d'alta concentració, modernització d'antigues plantes de tractament d'aigües residuals.

Fig2. Aplicació pràctica del farciment biològic del procés MBBR

2. Estany d'oxidació per contacte biològic
Característiques:Els farciments biològics es fixen a l'estany i s'han de netejar regularment.
Aplicable:aigües residuals domèstiques, aigües residuals industrials de baixa concentració.

Fig.3 Aplicació pràctica de farcits biològics en el procés d'oxidació per contacte biològic

IV. Resum: Trieu el farciment biològic adequat per fer que el tractament d'aigües residuals sigui més eficient

El farciment biològic és la "pedra angular ecològica" del tractament d'aigües residuals. L'elecció del material i el procés adequats pot millorar considerablement l'efecte del tractament. En el futur, amb la millora dels requisits de protecció ambiental, els nous farciments biològics com el grafè i la zeolita es convertiran en un tema de recerca important.

El valor tècnic dels farcits biològics no només es reflecteix en la purificació de l'aigua en si, sinó que també, a través de la combinació de la innovació en materials i processos, promou el tractament d'aigües residuals cap a un desenvolupament baix en carboni i basat en recursos, i esdevé un suport tècnic indispensable en el sistema modern de governança del medi ambient hídric.