Jätevedenpuhdistuksen "näkymätön sankari" - biologinen täyteaine

Oletko koskaan miettinyt, mitenJätevedenpuhdistamotmuuttaa samean jäteveden puhtaaksi vedeksi? Mikro-organismien vaikutuksen lisäksi on olemassa myös materiaali, joka vaikuttaa hiljaa - biologinen täyteaine. Se on kuin "ekologinen asunto" vedessä, joka tarjoaa elinympäristön mikro-organismeille ja kaksinkertaistaa jätevedenpuhdistuksen tehokkuuden. Tänään katsotaanpa tätä "näkymätöntä sankaria"!

I. Mikä on biologinen täyteaine?

Määritelmä:Biologinen täyteaine on biofilmijäteveden käsittelyprosessin ydinmateriaali, yleensä huokoinen, suuren pinta-alan omaava kiinteä aine. Se voi adsorboida mikro-organismeja muodostaen biofilmejä ja poistaa epäpuhtauksia biohajoamisen ja fysikaalisen adsorption avulla.
Ydintoiminnot:
Tarjoaa mikro-organismeille kiinnittymispaikan ja lisää biomassaa tilavuusyksikköä kohti.
Pidentää mikro-organismien viipymäaikaa ja parantaa monimutkaisten epäpuhtauksien (kuten ammoniumtypen ja orgaanisen aineen) poistotehokkuutta.

Kuva 1. Biologisen täyteaineen biofilmin muodostumisprosessi

II. Biologisten täyteaineiden ominaisuudet

1. Hydraulisen suorituskyvyn optimointisuunnittelu
Biologisten täyteaineiden virtausmekaaniset ominaisuudet heijastuvat pääasiassa neljässä ulottuvuudessa: ominaispinta-ala, huokosrakenne, geometrinen morfologia ja pakkaustiheys. Suuri ominaispinta-ala on perusedellytys korkean biomassapitoisuuden ylläpitämiselle reaktorissa, ja biomassataso määrää suoraan järjestelmän epäpuhtauksien hajottamistehokkuuden. Ominaispinta-alan kasvu lisää kuitenkin samanaikaisesti virtausvastusta, mikä johtaa ilmastusenergiankulutuksen kasvuun.

Huokoisuuden koko vaikuttaa suoraan reaktorin tehokkaaseen tilavuuden hyödyntämiseen. Suurempi huokoisuus voi pidentää jäteveden todellista viipymäaikaa, vähentää virtausvastusta, vähentää tukosten ja oikosulkujen riskiä sekä vähentää biologisen täyteaineen määrää ja infrastruktuurikustannuksia.

2. Kemiallisen stabiilisuuden vaatimukset
Biologisen täyteaineen on oltava korroosionkestävää ja kestävä jäteveden komponenttien ja mikrobien metaboliittien eroosiota. Materiaalin itsensä on oltava inerttiä, jotta vältetään haitallisten aineiden liukeneminen, mikä aiheuttaa toissijaista saastumista, eikä se saa sisältää kemikaaleja, jotka estävät mikrobien toimintaa. Fysikaalisen tason on täytettävä mekaaniset lujuusvaatimukset samalla, kun se säilyttää kevyet ominaisuudet järjestelmän kuormituksen vähentämiseksi.

3. Biofilmin kiinnittymistä edistävät mekanismit
Biofilmin muodostumisen tehokkuus riippuu biotäyteaineen fysikaalis-kemiallisista ominaisuuksista:

Fysikaaliset ominaisuudet:Pinnan karheus ja mikrohuokoinen rakenne ovat keskeisiä tekijöitä. Karkeat pinnat voivat kiihdyttää biofilmin muodostumisprosessia, kun taas mikrohuokoiset rakenteet parantavat mikrobien pidättymistä kapillaaritoiminnan kautta.

Kemialliset ominaisuudet:Pinnan varausominaisuudet sekä hydrofiiliset ja hydrofobiset ominaisuudet ovat merkittävässä roolissa. Bakteerien pinta on yleensä negatiivisesti varautunut, ja biotäyteaineen pinnan positiivinen potentiaali voi edistää solujen kiinnittymistä sähköstaattisen adsorption kautta. Hydrofiiliset pinnat voivat lyhentää merkittävästi biofilmin muodostumissykliä.

4. Materiaalin mekaaniset ominaisuudet
Keveyden ja korkean lujuuden välillä on löydettävä tasapaino. Ihanteellisen biotäyteaineen puristuslujuuden tulisi olla riittävä veden virtauksen iskujen kestämiseksi, samalla kun sen tiheyden tulisi pysyä alhaisena järjestelmän energiankulutuksen vähentämiseksi.

5. Taloudelliset näkökohdat
Biologisten täyteaineiden kustannukset muodostavat yleensä 30–40 % biofilmiprosessin kokonaisinvestoinnista, joten on ratkaisevan tärkeää valita kustannustehokkaita materiaaleja. Raaka-aineita, joilla on laaja valikoima lähteitä ja jotka on helppo käsitellä, tulisi suosia kustannusten optimoimiseksi ja suorituskyvyn varmistamiseksi.

III. Biologisten täyteaineiden ”paras kumppani” -teknologia

1.MBBR(Liikkuvapetibiofilmireaktori)
Ominaisuudet:Biologinen täyteaine virtaa vapaasti altaassa, eikä vastavirtahuuhtelua tarvita.
Sovellettava:Korkean pitoisuuden omaava jätevesi, vanhojen jätevedenpuhdistamojen päivittäminen.

Kuva 2. MBBR-prosessin biologisen täyteaineen käytännön käyttö

2. Biologinen kontaktihapetusallas
Ominaisuudet:Biologiset täyteaineet on kiinnitetty lampeen ja ne on puhdistettava säännöllisesti.
Sovellettava:kotitalousjätevedet, matalapitoiset teollisuusjätevedet.

Kuva 3. Biologisten täyteaineiden käytännön soveltaminen biologisessa kontaktihapetusprosessissa

IV. Yhteenveto: Valitse oikea biologinen täyteaine jätevedenpuhdistuksen tehostamiseksi

Biologinen täyteaine on jätevedenpuhdistuksen "ekologinen kulmakivi". Oikean materiaalin ja prosessin valinta voi parantaa huomattavasti käsittelytehoa. Tulevaisuudessa ympäristönsuojeluvaatimusten tiukentuessa uusista biologisista täyteaineista, kuten grafeenista ja zeoliitista, tulee tutkimuskohde.

Biologisten täyteaineiden tekninen arvo ei heijastu ainoastaan ​​itse vedenpuhdistuksessa, vaan myös materiaali-innovaatioiden ja prosessien yhdistämisen kautta se edistää jätevedenkäsittelyä kohti vähähiilistä ja resurssipohjaista kehitystä ja siitä tulee välttämätön tekninen tuki nykyaikaisessa vesiympäristön hallintajärjestelmässä.