„Nematomas didvyris“ nuotekų valyme – biologinis užpildas

Ar kada susimąstėte, kaipNuotekų valymo įrenginiaiKaip drumstas nuotekas paversti švariu vandeniu? Be mikroorganizmų indėlio, yra ir medžiaga, kuri tyliai prisideda – biologinis užpildas. Tai tarsi „ekologinis butas“ vandenyje, suteikiantis buveinę mikroorganizmams ir padvigubinantis nuotekų valymo efektyvumą. Šiandien pažvelkime į šį „nematomą didvyrį“!

I. Kas yra biologinis užpildas?

Apibrėžimas:Biologinis užpildas yra pagrindinė nešiklio medžiaga bioplėvelės nuotekų valymo procese, paprastai porėta, didelio paviršiaus ploto kieta medžiaga. Ji gali adsorbuoti mikroorganizmus, sudarydama bioplėveles ir pašalindama teršalus biologinio skaidymo ir fizinės adsorbcijos būdu.
Pagrindinės funkcijos:
Suteikti mikroorganizmams vietą prisitvirtinti ir padidinti biomasę tūrio vienete.
Pailginti mikroorganizmų buvimo laiką ir pagerinti sudėtingų teršalų (pvz., amoniakinio azoto ir organinių medžiagų) šalinimo efektyvumą.

1 pav. Biologinio užpildo bioplėvelės susidarymo procesas

II. Biologinių užpildų charakteristikos

1. Hidraulinio našumo optimizavimo projektas
Biologinių užpildų skysčių mechanikos savybės daugiausia atsispindi keturiuose matmenyse: savitajame paviršiaus plote, porų struktūroje, geometrinėje morfologijoje ir pakavimo tankiu. Didelis savitasis paviršiaus plotas yra pagrindinė sąlyga norint palaikyti didelę biomasės koncentraciją reaktoriuje, o biomasės lygis tiesiogiai lemia sistemos teršalų skaidymo efektyvumą. Tačiau padidėjęs savitasis paviršiaus plotas tuo pačiu metu padidins skysčio pasipriešinimą, todėl padidės aeracijos energijos suvartojimas.

Poringumo dydis tiesiogiai veikia efektyvų reaktoriaus tūrio panaudojimą. Didesnis poringumas gali pailginti faktinį nuotekų buvimo laiką, sumažinti srauto pasipriešinimą, užsikimšimo ir trumpo srauto riziką, taip pat sumažinti biologinio užpildo kiekį ir infrastruktūros sąnaudas.

2. Cheminio stabilumo reikalavimai
Biologinis užpildas turi būti atsparus korozijai ir atlaikyti nuotekų komponentų bei mikrobų metabolitų eroziją. Pati medžiaga turi būti inertiška, kad neištirtų kenksmingos medžiagos, sukeliančios antrinę taršą, ir neturi turėti cheminių medžiagų, kurios slopina mikrobų aktyvumą. Fizinis lygmuo turi atitikti mechaninio stiprumo reikalavimus, kartu išlaikant lengvą svorį, kad sumažėtų sistemos apkrova.

3. Bioplėvelės prisitvirtinimą skatinantys mechanizmai
Bioplėvelės susidarymo efektyvumas priklauso nuo biologinio užpildo fizikinių ir cheminių savybių:

Fizinės savybės:Paviršiaus šiurkštumas ir mikroporinė struktūra yra pagrindiniai veiksniai. Šiurkštūs paviršiai gali pagreitinti bioplėvelės formavimosi procesą, o mikroporinės struktūros pagerina mikrobų sulaikymą dėl kapiliarinio veikimo.

Cheminės savybės:Pagrindinį vaidmenį atlieka paviršiaus krūvio charakteristikos ir hidrofilinės bei hidrofobinės savybės. Bakterijų paviršius paprastai yra neigiamai įkrautas, o teigiamas potencialas biologinio užpildo paviršiuje gali skatinti ląstelių prisitvirtinimą elektrostatinės adsorbcijos būdu. Hidrofiliniai paviršiai gali žymiai sutrumpinti bioplėvelės susidarymo ciklą.

4. Medžiagos mechaninės savybės
Reikia rasti pusiausvyrą tarp lengvumo ir didelio stiprumo. Idealus biologinis užpildas turėtų pasižymėti pakankamu gniuždymo stiprumu, kad atlaikytų vandens tekėjimo poveikį, tuo pačiu išlaikant mažą tankį, kad sumažėtų sistemos energijos suvartojimas.

5. Ekonominiai aspektai
Biologinių užpildų kaina paprastai sudaro 30–40 % visų investicijų į bioplėvelės procesą, todėl labai svarbu pasirinkti ekonomiškai efektyvias medžiagas. Siekiant optimizuoti sąnaudas ir užtikrinti našumą, pirmenybė turėtų būti teikiama žaliavoms, turinčioms platų šaltinių pasirinkimą ir patogų apdorojimą.

III. Biologinių užpildų „geriausio partnerio“ technologija

1.MBBR(Judančio sluoksnio bioplėvelės reaktorius)
Savybės:Biologinis užpildas laisvai teka baseine, todėl nereikia jo nuplauti atgal.
Taikoma:Didelės koncentracijos nuotekos, senų nuotekų valymo įrenginių atnaujinimas.

2 pav. Praktinis MBBR proceso biologinio užpildo pritaikymas

2. Biologinio kontakto oksidacijos tvenkinys
Savybės:Biologiniai užpildai yra fiksuoti tvenkinyje ir juos reikia reguliariai valyti.
Taikoma:buitinės nuotekos, mažos koncentracijos pramoninės nuotekos.

3 pav. Biologinių užpildų praktinis pritaikymas biologinio kontaktinio oksidacijos procese.

IV. Santrauka: Pasirinkite tinkamą biologinį užpildą, kad nuotekų valymas būtų efektyvesnis

Biologinis užpildas yra nuotekų valymo „ekologinis kertinis akmuo“. Tinkamos medžiagos ir proceso pasirinkimas gali gerokai pagerinti valymo efektą. Ateityje, atnaujinant aplinkos apsaugos reikalavimus, nauji biologiniai užpildai, tokie kaip grafenas ir ceolitas, taps tyrimų centru.

Biologinių užpildų techninė vertė atsispindi ne tik pačiame vandens valyme, bet ir derinant medžiagų inovacijas bei procesus, skatina nuotekų valymą siekiant mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančio ir ištekliais pagrįsto vystymosi, bei tampa nepakeičiama technine pagalba šiuolaikinėje vandens aplinkos valdymo sistemoje.