"Neredzamais varonis" notekūdeņu attīrīšanā — bioloģiskā pildviela

Vai esat kādreiz domājuši, kāNotekūdeņu attīrīšanas iekārtaspārvērst duļķainus notekūdeņus tīrā ūdenī? Papildus mikroorganismu ieguldījumam ir arī materiāls, kas klusībā dod savu ieguldījumu - bioloģiskais pildījums. Tas ir kā "ekoloģisks dzīvoklis" ūdenī, kas nodrošina dzīvotni mikroorganismiem un divkāršo notekūdeņu attīrīšanas efektivitāti. Šodien aplūkosim šo "neredzamo varoni"!

I. Kas ir bioloģiskais pildviela?

Definīcija:Bioloģiskā pildviela ir galvenais nesējmateriāls bioplēves notekūdeņu attīrīšanas procesā, parasti poraina, augstas virsmas laukuma cietviela. Tā var adsorbēt mikroorganismus, veidojot bioplēves, un noņemt piesārņotājus, izmantojot biodegradāciju un fizikālu adsorbciju.
Galvenās funkcijas:
Nodrošināt vietu mikroorganismiem, kur piestiprināties, un palielināt biomasu uz tilpuma vienību.
Pagarināt mikroorganismu uzturēšanās laiku un uzlabot sarežģītu piesārņotāju (piemēram, amonija slāpekļa un organisko vielu) attīrīšanas efektivitāti.

1. attēls. Bioloģiskās pildvielas bioplēves veidošanās process

II. Bioloģisko pildvielu raksturojums

1. Hidrauliskās veiktspējas optimizācijas projektēšana
Bioloģisko pildvielu šķidumu mehānikas īpašības galvenokārt atspoguļojas četrās dimensijās: īpatnējā virsma, poru struktūra, ģeometriskā morfoloģija un blīvums. Augsta īpatnējā virsma ir pamatnosacījums augstas biomasas koncentrācijas uzturēšanai reaktorā, un biomasas līmenis tieši nosaka sistēmas piesārņotāju noārdīšanās efektivitāti. Tomēr īpatnējās virsmas laukuma palielināšanās vienlaikus palielinās šķidruma pretestību, kā rezultātā palielinās aerācijas enerģijas patēriņš.

Porainības lielums tieši ietekmē reaktora efektīvo tilpuma izmantošanu. Augstāka porainība var pagarināt notekūdeņu faktisko uzturēšanās laiku, samazināt plūsmas pretestību, samazināt aizsprostojumu un īsas plūsmas risku, kā arī samazināt bioloģiskās pildvielas daudzumu un infrastruktūras izmaksas.

2. Ķīmiskās stabilitātes prasības
Bioloģiskās pildvielas materiālam jābūt izturīgam pret koroziju un jāspēj izturēt notekūdeņu komponentu un mikrobu metabolītu eroziju. Pašam materiālam jābūt inertam, lai izvairītos no kaitīgu vielu izšķīšanas, kas izraisa sekundāru piesārņojumu, un tas nedrīkst saturēt ķīmiskas vielas, kas kavē mikrobu aktivitāti. Fiziskajam līmenim jāatbilst mehāniskās izturības prasībām, vienlaikus saglabājot vieglas īpašības, lai samazinātu sistēmas slodzi.

3. Mehānismi, kas veicina bioplēves piestiprināšanos
Bioplēves veidošanās efektivitāte ir atkarīga no biopildvielas fizikāli ķīmiskajām īpašībām:

Fizikālās īpašības:Virsmas raupjums un mikroporaina struktūra ir galvenie faktori. Nelīdzenas virsmas var paātrināt bioplēves veidošanās procesu, savukārt mikroporainas struktūras veicina mikrobu aizturi, izmantojot kapilāro darbību.

Ķīmiskās īpašības:Galveno lomu spēlē virsmas lādiņa īpašības un hidrofilās un hidrofobās īpašības. Baktēriju virsma parasti ir negatīvi lādēta, un pozitīvais potenciāls uz biopildvielas virsmas var veicināt šūnu piesaisti, izmantojot elektrostatisko adsorbciju. Hidrofilās virsmas var ievērojami saīsināt bioplēves veidošanās ciklu.

4. Materiāla mehāniskās īpašības
Ir jāatrod līdzsvars starp vieglumu un augstu izturību. Ideālam biopildmateriālam jābūt ar pietiekamu spiedes izturību, lai pretotos ūdens plūsmas triecieniem, vienlaikus saglabājot zemu blīvumu, lai samazinātu sistēmas enerģijas patēriņu.

5. Ekonomiskie apsvērumi
Bioloģiskās pildvielas izmaksas parasti veido 30–40 % no kopējām investīcijām bioplēves procesā, tāpēc ir ļoti svarīgi izvēlēties rentablus materiālus. Lai panāktu izmaksu optimizāciju, vienlaikus nodrošinot veiktspēju, priekšroka jādod izejvielām ar plašu avotu klāstu un ērtu apstrādi.

III. Bioloģiskās pildvielas “labākā partnera” tehnoloģija

1.MBBR(Kustīgā slāņa bioplēves reaktors)
Funkcijas:Bioloģiskais pildījums brīvi plūst baseinā, un nav nepieciešama pretskalošana.
Piemērojams:Augstas koncentrācijas notekūdeņi, veco notekūdeņu attīrīšanas iekārtu modernizācija.

2. attēls. MBBR procesa bioloģiskās pildvielas praktisks pielietojums

2. Bioloģiskās kontakta oksidācijas dīķis
Funkcijas:Bioloģiskie pildvielas ir fiksētas dīķī un tās regulāri jātīra.
Piemērojams:sadzīves notekūdeņi, zemas koncentrācijas rūpnieciskie notekūdeņi.

3. att. Bioloģisko pildvielu praktisks pielietojums bioloģiskās kontakta oksidācijas procesā.

IV. Kopsavilkums: Izvēlieties pareizo bioloģisko pildvielu, lai notekūdeņu attīrīšana būtu efektīvāka

Bioloģiskā pildviela ir notekūdeņu attīrīšanas "ekoloģiskais stūrakmens". Pareiza materiāla un procesa izvēle var ievērojami uzlabot attīrīšanas efektu. Nākotnē, uzlabojoties vides aizsardzības prasībām, jaunas bioloģiskās pildvielas, piemēram, grafēns un ceolīts, kļūs par pētniecības centru.

Bioloģisko pildvielu tehniskā vērtība atspoguļojas ne tikai pašā ūdens attīrīšanā, bet arī, apvienojot materiālu inovācijas un procesus, veicina notekūdeņu attīrīšanu, virzoties uz mazoglekļa un uz resursiem balstītu attīstību, un kļūst par neaizstājamu tehnisko atbalstu mūsdienu ūdens vides pārvaldības sistēmā.