Aplicarea bio-transportatorilor ecologici și eficienți din punct de vedere energetic în tratarea apelor uzate industriale

1. Definiție și caracteristici de bază ale bio-transportatorilor ecologici

Bio-transportatorii ecologici sunt transportatori microbieni proiectați cu materiale și structuri specializate pentru a optimiza atașarea microbiană și activitatea metabolică, îmbunătățind eficiența tratamentului apelor uzate, reducând în același timp consumul de energie. Caracteristicile cheie includ:

1. Suprafață specifică ridicată : Materiale precum bio-transportatori poliuretanici sau MBBR (reactor de biofilm de pat în mișcare) Transportatori obține suprafețe specifice de suprafață din 800–3.500 m²/m³ , depășind cu mult transportatorii tradiționali (100–500 m²/m³), crescând semnificativ spațiul de colonizare microbiană.
2. Formarea rapidă a biofilmului și eficiența degradării : Purtătorii de polipropilenă modificați reduc timpul de formare a biofilmului la 72 de ore (vs. 5–7 zile pentru transportatorii tradiționali), în timp ce transportatorii cu eliberare lentă îmbunătățesc eficiența degradării poluanților de către 37,7% .
3. Stabilitate chimică și durabilitate : Materialele polimerice (de exemplu, poliuretan, polipropilenă) prezintă rezistență la acizi, alcalini și coroziune, cu planuri de viață care depășesc 10 ani , comparativ cu 1-3 ani pentru transportatorii moi convenționali.
4. Economii de energie și reducerea nămolului : Transportatorii MBBR reduc consumul de energie de aerare prin proiectări de pat fluidizat și permit denițirea simultană a nitrificării, reducerea cererii de sursă de carbon. Producția de nămol este redusă cu > 30% În unele cazuri.

2. Tipuri bio-purtătoare comune în tratarea apelor uzate industriale

1. Transportatori MBBR :

   • Structura : Polietilenă de înaltă densitate (HDPE) sau polipropilenă modificată cu suprafețe poroase și densitate aproape de apă ( 0,96–0,98 g/cm³ ), potrivit pentru funcționarea fluidizată.
   • Aplicații : Apele uzate cu conținut ridicat de organizare (de exemplu, farmaceutice, producția de hârtie, prelucrarea alimentelor).

2. Transportatori cu bile suspendate :

   • Caracteristici : Structuri poroase 3D (de exemplu, sfere goale) cu suprafețe specifice de suprafață de 800–1.200 m²/m³ , ideal pentru rafinarea uleiului și apele uzate chimice.

3. Transportatori 3D elastici :

   • Material : Se amestecă poliolefină-poliamidă cu porozitate reglabilă, formând gradienți de oxigen (strat exterior aerob, miez anaerob) pentru eliminarea simultană a azotului și fosforului.

4. Purtători de burete din poliuretan hidrofil :

   • Avantaje : Toleranță ridicată la amoniac cu azot, proprietăți hidrofile puternice și reînnoire dinamică a biofilmului, potrivită pentru cocsarea apelor uzate și canalizării municipale.

3. Scenarii de aplicare și studii de caz

1. Apele uzate chimice :

   • Caz : O fabrică chimică din provincia Shaanxi realizată > Înlăturarea codului de 90% şi 85% îndepărtarea azotului amoniac folosind bio-transportatori avansați, cu 30% economii de sursă de carbon prin de-a lungul faptului de a densificare a nitrificării rapide.

2. Apele uzate farmaceutice :

   • Caz : O instalație farmaceutică în provincia Zhejiang a tratat cu apa uzată încărcată de antibiotice cu purtători MBBR, obținând azot total efluent <5 mg/l (întâlnirea standardelor de apă de suprafață din clasa a IV -a).

3. Apele uzate din textile și de hârtie :

   • Caz : O instalație de imprimare și vopsire în Hangzhou purtători de bilă elastică și fibră combinată > Intensitate de culoare 95% și crește reutilizarea apei la 60% .

4. Remediere a parcului de râu și industrial :

   • Caz : Un proiect de restaurare a râului în micro-aerare integrată Jiaxing cu module bio-purtătoare fixe, reducând azotul de amoniac din 15 mg/l până la <1 mg/l prin sinergia biofilm-plantă.

4. Comparație performanță cu transportatorii tradiționali

5. Tendințe viitoare

1. Inovație materială : Transportatori de nanocompozit (de exemplu, îmbunătățiți grafen) pentru a stimula ratele de transfer de suprafață și electroni.
2. Monitorizare inteligentă : Sisteme activate de IoT pentru grosimea biofilmului în timp real și urmărirea activității.
3. Integrare multifuncțională : Transportatori care combină degradarea organică cu adsorbția metalelor grele (de exemplu, PB²⁺, CR⁶⁺) pentru tratarea complexă a apelor uzate.