Aplikace ekologických a energeticky účinných biologických nosičů při čištění průmyslových odpadních vod

1. Definice a základní rysy ekologických biologických nosičů

Ekologické biologické nosiče jsou mikrobiální nosiče navržené se specializovanými materiály a strukturami pro optimalizaci mikrobiálního připojení a metabolické aktivity, což zvyšuje účinnost čištění odpadních vod a zároveň snižuje spotřebu energie. Mezi klíčové funkce patří:

1. Vysoká specifická povrchová plocha : Materiály jako polyuretanové biologické nosiče nebo MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) nosiče dosáhnout konkrétních povrchových oblastí 800–3 500 m²/m³ , daleko přesahující tradiční nosiče (100–500 m²/m³), což výrazně zvyšuje mikrobiální kolonizační prostor.
2. Rychlá tvorba biofilmu a účinnost degradace : Modifikovaní nosiče polypropylenu zkrátí dobu tvorby biofilmu na 72 hodin (vs. 5–7 dní pro tradiční nosiče), zatímco nosiče s pomalým uvolňováním zlepšují účinnost degradace znečišťujících látek 37,7% .
3. Chemická stabilita a trvanlivost : Polymerní materiály (např. Polyuretan, polypropylen) vykazují rezistenci vůči kyselinám, alkalisům a korozi, přičemž životnost přesahuje životnost 10 let , ve srovnání s 1–3 roky u konvenčních měkkých nosičů.
4. Úspora energie a snížení kalu : Nosiče MBBR snižují spotřebu energie pro aeraci prostřednictvím konstrukcí fluidních lože a umožňují simultánní denifikaci nitrifikace a sníží poptávku zdroje uhlíku. Produkce kalů je snížena o > 30% V některých případech.

2. Běžné typy biologických nosičů v čištění průmyslových odpadních vod

1. Nosiče MBBR :

   • Struktura : Polyethylen s vysokou hustotou (HDPE) nebo modifikovaný polypropylen s porézními povrchy a hustotou blízké vody ( 0,96–0,98 g/cm³ ), vhodné pro fluidní provoz.
   • Aplikace : Vysoko organické odpadní vody (např. Farmaceutická, tvorba papíru, zpracování potravin).

2. Suspendované nosiče míče :

   • Funkce : 3D porézní struktury (např. Duté koule) se specifickými povrchovými plochami 800–1 200 m²/m³ , Ideální pro rafinaci oleje a chemické odpadní vody.

3. Elastické 3D nosiče :

   • Materiál : Polyolefin-polyamid se mísí s nastavitelnou porozitou, vytvářející kyslíkové gradienty (aerobní vnější vrstva, anaerobní jádro) pro simultánní odstranění dusíku a fosforu.

4. Hydrofilní polyuretanové houbové nosiče :

   • Výhody : Tolerance amoniaku dusíku, silné hydrofilní vlastnosti a obnovení dynamického biofilmu, vhodné pro koksové odpadní vody a obecní odpadní vody.

3. scénáře aplikací a případové studie

1. Chemická odpadní voda :

   • Věc : Chemická rostlina v provincii Shaanxi dosáhla > 90% odstranění tresky a 85% odstranění dusíku amoniaku pomocí pokročilých biologických nosičů, s 30% úspory zdroje uhlíku přes zkratku denitrifikace nitrifikace.

2. Farmaceutická odpadní voda :

   • Věc : Farmaceutické zařízení v provincii Zhejiang ošetřené odpadní vodou na ladenskou vodu nasazené antibiotiky s nosiči MBBR, dosažení celkového dusíku odpadního odtoku <5 mg/l (Stanovení třídy IV povrchové vody).

3. Odpadní voda z textilu a papíru :

   • Věc : Potiskovací a barvicí zařízení v Hangzhou Kombinované elastické a vláknité kulové nosiče k odstranění > 95% intenzita barev a zvýšit opětovné použití vody 60% .

4. Sanace řeky a průmyslového parku :

   • Věc : Projekt obnovy řeky v jiaxingu integrovaného mikrosílání s pevnými moduly biologicky nosiče, snižování dusíku amoniaku z 15 mg/l až <1 mg/l Prostřednictvím synergie biofilmu-rostlin.

4. Srovnání výkonu s tradičními dopravci

5. Budoucí trendy

1. Materiální inovace : Nanokompozitní nosiče (např. Graphenové zesílení), aby se zvýšila plocha povrchu a rychlosti přenosu elektronů.
2. Chytré monitorování : Systémy podporující IoT pro tloušťku biofilmu v reálném čase a sledování aktivity.
3. Multifunkční integrace : Nosiče kombinující organickou degradaci s adsorpcí těžkých kovů (např. PB²⁺, CR⁶⁺) pro komplexní čištění odpadních vod.