Eglurhad Syml O Driniaeth Bioffilm: Darparu Cartref Ar Gyfer Bacteria Ar Gyfer Sy'n Gadarn A Phryderus-Triniaeth Dŵr Gwastraff Am Ddim

Y broses llaid wedi'i actifadu yw'r dechnoleg trin dŵr gwastraff biolegol a ddefnyddir fwyaf. Mewn system llaid wedi'i actifadu, mae'r micro-organebau sy'n puro dŵr gwastraff mewn cyflwr twf crog-maent yn clystyru gyda'i gilydd mewn grwpiau bach, gan ffurfio fflocs, ac yn cael eu hatal yn y gwirod cymysg o dan awyru, gan gorddi â llif y dŵr. Mae'r micro-organebau a dŵr gwastraff yn dod i gysylltiad llawn, gan ddileu llygryddion yn y dŵr.

Mae'r system hon yn gweithio'n dda iawn, ond mae ganddi un anfantais: mae'n fregus. Os bydd cyfaint y dŵr gwastraff mewnlifol yn cynyddu'n sydyn, mae ei grynodiad yn codi'n sydyn, neu os bydd tymheredd y dŵr yn gostwng yn sydyn, neu os yw'r pH yn amrywio'n sylweddol, gall y micro-organebau "gweithredu i fyny"-bydd effaith y driniaeth yn lleihau, neu hyd yn oed swmpio llaid yn digwydd, gan effeithio ar weithrediad arferol y system.

Felly, roedd peirianwyr yn meddwl tybed a allent newid eu hagwedd, gan ganiatáu i'r micro-organebau "setlo" mewn lleoliad sefydlog, yn lle arnofio yn y dŵr yn gyson?

Dyma'r broses bioffilm. Yn syml, mae'r broses biofilm yn defnyddio micro-organebau sy'n tyfu ar gyfryngau hidlo neu gludwr i drin dŵr gwastraff.

Mae'r syniad craidd o dechnoleg biofilm yn syml: rhowch "dai" sefydlog i ficro-organebau lle gallant setlo, atgynhyrchu, a ffurfio "cymuned ficrobaidd." Mae dŵr gwastraff yn llifo trwy'r gymuned hon, ac mae'r llygryddion y tu mewn yn cael eu bwyta gan y "preswylwyr."

Gelwir y "tai" hyn yn broffesiynol yn ddeunyddiau pacio neu'n gludwyr. Mae gwahanol brosesau biofilm yn defnyddio cludwyr hollol wahanol. Y mathau mwyaf cyffredin yw:

Y math cyntaf: Deunydd pacio mewn ocsidiad cyswllt biolegol - "peli ffilament plastig" yn hongian yn y tanc

Mae'r tanc ocsideiddio cyswllt wedi'i lenwi â llinynnau o ddeunyddiau pacio, sy'n debyg i frwshys plastig mawr. Mae dŵr gwastraff yn cael ei awyru o waelod y tanc a'i fflysio i fyny, gan achosi'r deunyddiau pacio hyn i siglo'n ysgafn yn y dŵr, wedi'u gorchuddio â biofilm brown melynaidd. Mae gan y math hwn o ddeunydd pacio arwynebedd arwyneb penodol mawr; Gall 1 metr ciwbig ddarparu 800 i 900 metr sgwâr o "ofod byw."

Yr ail fath: Disgiau mewn disgiau cylchdroi biolegol - "disgiau cylchdroi"

Nid yw disgiau cylchdroi biolegol yn defnyddio deunyddiau pacio; eu "tai" yw'r disgiau eu hunain - dwsinau o ddisgiau mawr, 2 i 3 metr mewn diamedr, wedi'u cysylltu â'i gilydd ar siafft sy'n cylchdroi ac yn cael eu cylchdroi'n araf gan fodur â gostyngiad cyflymder. Mae'r math cyntaf yn cynnwys disg hidlo biolegol, hanner wedi'i foddi mewn dŵr gwastraff a hanner yn agored i aer. Mae micro-organebau'n tyfu ar ddwy ochr y ddisg, gan amsugno llygryddion pan fyddant dan y dŵr ac yn amsugno ocsigen o'r aer pan fyddant yn agored i'r wyneb. Mae gan y dyluniad hwn ddefnydd ynni cymharol isel, nid oes angen unrhyw awyru ychwanegol, ac mae'n ddarbodus ar waith.

Y trydydd math: Y deunydd pacio ar gyfer hidlydd wedi'i awyru'n fiolegol (BAF) - "gwely hidlo wedi'i wneud o gerrig mân ceramig bach"

Mae BAF yn defnyddio cerigos ceramig bach â diamedr o 3 i 6 milimetr, wedi'u pentyrru fel cerrig mân yn y tanc. Mae dŵr gwastraff yn llifo o'r gwaelod i'r brig, tra bod awyru'n digwydd o'r gwaelod ar yr un pryd. Mae gan y dyluniad gronynnau bach hwn ddwy fantais: yn gyntaf, arwynebedd arwyneb penodol mawr, gan arwain at fiomas uchel fesul cyfaint uned; yn ail, mae'r bylchau rhwng y gronynnau yn dal solidau crog, gan wneud elifiant BAF yn eithriadol o glir.

Y pedwerydd math: Y deunydd pacio ar gyfer biohidlydd biolegol (MBBR) - "taflenni plastig bach yn cwympo yn y dŵr"

Mae MBBR yn defnyddio dalennau plastig bach crog, siâp fel olwynion bach neu silindrau, gyda dwysedd ychydig yn ysgafnach na dŵr. O dan awyru, mae'r deunyddiau pacio hyn yn cwympo ac yn llifo yn y tanc yn barhaus, gan ganiatáu i'r biofilm gysylltu â'r dŵr gwastraff wrth iddynt symud. Mae'r deunydd pacio yn symud yn gyson; mae biofilm sy'n heneiddio yn cael ei rwbio i ffwrdd, ac mae biofilm newydd yn tyfu'n barhaus, gan ddileu'r angen am adlif â llaw. Mae ganddo alluoedd hunan-lanhau cryf ac ni fydd yn rhwystro'r tanc.

Y pumed math: Cludwr gwely hylifedig biolegol - "gronynnau bach yn cwympo fel uwd"

Mae gwelyau hylifedig biolegol yn defnyddio cludwyr llai fyth, yn nodweddiadol 0.3 i 1 mm o dywod, carbon wedi'i actifadu, neu ronynnau golosg. Wedi'u gyrru gan-dŵr cyflym neu lif aer, mae'r gronynnau bach hyn yn cwympo'n barhaus ac yn hylifo fel uwd. Oherwydd bod y cludwr yn fach iawn, gall pob metr ciwbig o gludwr ddarparu 2000 i 3000 metr sgwâr o ofod byw, gan arwain at y crynodiad microbaidd uchaf a'r gyfradd llwytho cyfeintiol ymhlith yr holl brosesau biofilm. Mae ganddo effeithlonrwydd triniaeth hynod o uchel ac ôl troed bach iawn, ond mae ei ddyluniad a'i weithrediad hefyd yn gymharol gymhleth.

Mae gan bob un o'r mathau gwahanol hyn o "dai" eu senarios perthnasol eu hunain. Mae ocsidiad cyswllt yn addas ar gyfer trin dŵr gwastraff bach a chanolig, mae MBBR yn addas ar gyfer ôl-ffitio ac ehangu, mae BAF yn addas ar gyfer triniaeth uwch, mae disgiau cylchdroi biolegol yn addas ar gyfer senarios arbed maint bach, ynni, a gwelyau hylifedig biolegol yn addas ar gyfer dŵr gwastraff diwydiannol crynodiad uchel neu senarios gyda gofod cyfyngedig.

Pan roddir y deunydd pacio mewn dŵr gwastraff ac mae'r dŵr gwastraff yn parhau i lifo drwyddo, mae'r broses hon yn dechrau.

Cam 1: Mae micro-organebau'n mynd heibio ac yn setlo i mewn

Mae dŵr gwastraff yn cynnwys nifer fawr o ficro-organebau. Wrth iddynt lifo ar draws wyneb y deunydd pacio, mae rhai yn mynd yn sownd. Mae'r atodiad cychwynnol hwn yn dibynnu ar ryngweithiadau electrostatig a grymoedd van der Waals.

Cam 2: O Setliad Dros Dro i Setliad Tymor Hir

Mae'r micro-organebau sownd yn dechrau secretu sylwedd gludiog o'r enw sylweddau polymerig allgellog (API). Mae'r sylwedd hwn yn gweithredu fel glud, gan osod y micro-organebau yn gadarn i wyneb y deunydd pacio, gan ffurfio "fframwaith pensaernïol" y biofilm.

Cam 3: Ymgartrefu a Lledaenu Amlhau

Ar ôl ymgartrefu, mae'r micro-organebau'n dechrau tyfu ac atgenhedlu. Mae un yn dod yn ddau, dau yn dod yn bedwar… Cyn bo hir, mae haen denau o ffilm ficrobaidd yn gorchuddio wyneb y deunydd pacio. Dyma'r bioffilm.

Cam 4: Ffurfio Cymuned Aeddfed

Dros amser, mae'r biofilm yn dod yn fwy trwchus, ac mae'r "preswylwyr" ynddo yn dod yn fwy amrywiol. Bydd nid yn unig bacteria, ond hefyd ffyngau, protosoa, a metasoa yn ymddangos. Mae cadwyn fwyd yn ffurfio yn eu plith: mae bacteria yn bwyta llygryddion, mae protosoa yn bwyta bacteria, ac mae metasoa yn bwyta protosoa. Felly mae ecosystem fach gyflawn yn cael ei sefydlu.

Gelwir y broses hon yn broffesiynol yn ffurfio biofilm. Ar gyfer dŵr gwastraff trefol nodweddiadol, o dan dymheredd addas, gellir cwblhau ffurfio biofilm mewn tua 7 i 20 diwrnod.

Er mai dim ond pilen denau yw biofilm, mae ei strwythur mewnol yn eithaf haenog. Yn dibynnu ar ansawdd dŵr gwastraff ac amodau cyflenwi ocsigen, efallai na fydd bob amser yn ffurfio tair haen gyflawn; mewn rhai sefyllfaoedd, dim ond haen aerobig ac anaerobig y gellir ei ffurfio.

Yr haen sydd agosaf at y deunydd pacio yw'r haen anaerobig. Yr haen hon sydd bellaf o'r dŵr gwastraff, gan ei gwneud hi'n anodd i ocsigen ymledu iddi. Mae'n byw yn bennaf gan facteria anaerobig. Nid oes angen ocsigen arnynt, gan gael ynni trwy ddadelfennu deunydd organig cymhleth, ond mae eu heffeithlonrwydd dadelfennu yn gymharol isel.

Yr haen sydd agosaf at y dŵr gwastraff yw'r haen aerobig. Mae gan yr haen hon ocsigen cymharol helaeth, ac mae bacteria aerobig yn byw ynddo, sef y "prif rym" yn y broses; mae diraddio mater organig yn digwydd yma yn bennaf.

Os oes angen dadnitreiddiad ar ddŵr gwastraff, bydd haen anocsig yn ffurfio yn y canol, lle gall bacteria cyfadrannol gyflawni dadnitreiddiad, gan drosi nitradau yn nwy nitrogen. Yn union oherwydd y strwythur haenog hwn y gall y bioffilm gwblhau adweithiau aerobig ac anaerobig o fewn yr un haen ar yr un pryd-rhywbeth anodd ei gyflawni mewn prosesau llaid actifedig tyfiant crog.

Nid yw bioffilmiau yn tyfu am gyfnod amhenodol. Pan fyddant yn cyrraedd trwch penodol, byddant yn datgysylltu ac yn adnewyddu. Y prif reswm yw bod yr haen anaerobig y tu mewn yn dod yn fwyfwy trwchus. Pan fydd yr haen anaerobig yn cyrraedd trwch penodol, mae micro-organebau ger yr wyneb cludwr, heb ddeunydd organig ar gyfer maeth, yn mynd i mewn i gyfnod resbiradaeth mewndarddol, gan wanhau eu gallu i gysylltu â'r cludwr. O dan rym cneifio y llif dŵr allanol, bydd y biofilm heneiddio yn datgysylltu mewn clytiau. Mae'r biofilm ar wahân yn llifo allan gyda'r llif dŵr, ac mae micro-organebau newydd yn cysylltu'n syth â'r safleoedd datgysylltiedig. Yn y modd hwn, mae hen ddadelfennu bioffilm a biofilm newydd yn tyfu, gan gynnal lefel uchel o weithgaredd biofilm.

Mae'r mecanwaith hwn yn arwain at gyfradd cynhyrchu llaid sylweddol is o'i gymharu â'r broses llaid wedi'i actifadu. Er bod angen tynnu llaid o bryd i'w gilydd, mae'n dileu'r angen am y rheolaeth aml a manwl gywir sy'n ofynnol gan y broses llaid wedi'i actifadu, gan symleiddio gweithrediad a rheolaeth yn sylweddol.

Mewn llaid wedi'i actifadu, mae micro-organebau'n cael eu hatal yn y gwirod cymysg, tra mewn biofilm, mae micro-organebau'n ansymudol ar y deunydd pacio. O ran ymwrthedd i lwythi sioc, mae prosesau llaid wedi'i actifadu yn gyffredinol yn llai effeithiol, gydag amrywiadau mewn ansawdd a maint dŵr yn hawdd yn arwain at ddirywiad mewn effeithlonrwydd triniaeth; mae prosesau bioffilm yn llawer cryfach a chadarnach.

O ran gallu i addasu i ddŵr gwastraff crynodiad isel, mae micro-organebau llaid wedi'i actifadu yn dueddol o dan-fwydo, gan arwain at lai o weithgarwch; mae prosesau biofilm yn cynnal gweithgaredd uchel hyd yn oed gyda chrynodiadau dylanwadol isel iawn.

O ran swmpio llaid, mae prosesau llaid wedi'i actifadu yn dueddol o swmpio llaid; nid yw prosesau biofilm yn gwneud hynny, gan fod y micro-organebau yn ansymudol.

O ran cyfaint biomas fesul uned, mae prosesau llaid wedi'i actifadu fel arfer yn cynhyrchu 2 i 4 gram y litr, tra gall prosesau biofilm gyrraedd 10 i 20 gram y litr, 3 i 5 gwaith yn uwch.

Mewn nitreiddiad a denitrification ar yr un pryd, mae'r broses llaid wedi'i actifadu yn gofyn am ailgylchredeg rhwng gwahanol danciau; gall y broses biofilm, oherwydd ei strwythur haenedig, gyflawni hyn o fewn yr un tanc.

Sut i ddewis? Yn syml: ar gyfer llawer iawn o ddŵr gwastraff trefol sefydlog, mae'r broses llaid wedi'i actifadu yn dechnoleg aeddfed; ar gyfer dŵr gwastraff gydag amrywiadau mawr mewn cyfaint ac ansawdd, crynodiad isel, neu sydd angen dadnitreiddiad ar yr un pryd, mae'r broses biofilm yn fwy manteisiol.

Mae'r prif brosesau'n cynnwys: ocsidiad cyswllt biolegol, MBBR, hidlydd biolegol awyredig (BAF), disg cylchdroi biolegol, gwely hylifedig biolegol, a hidlwyr biolegol traddodiadol (llwyth cyffredin, uchel, math o dwr). Er bod y prosesau hyn yn wahanol o ran ffurf, mae eu hegwyddor graidd yr un peth-gan ganiatáu i ficro-organebau lynu wrth gludwr i ffurfio bioffilm, gan ddefnyddio'r bilen hon i buro dŵr gwastraff.

Mae'r prif wahaniaethau yn ddeublyg: yn gyntaf, y math o ddisgiau sefydlog "tŷ", deunydd pacio yn llenwi'r tanc, gronynnau ceramig bach wedi'u pentyrru i mewn i haen hidlo, yn cwympo cynfasau plastig bach, neu ficroronynnau hylifedig; yn ail, sut mae ocsigen yn cael ei gyflenwi-awyru naturiol, cylchdroi disg, neu awyru artiffisial.

Mae'r broses biofilm yn cynnwys adeiladu cynefinoedd ar gyfer micro-organebau, gan ganiatáu iddynt setlo a helpu i drin dŵr gwastraff.

Unwaith y bydd y micro-organebau'n symud i mewn i'w "cartrefi", maen nhw'n secretu sylwedd gludiog i angori eu hunain, tyfu, ac atgynhyrchu, gan ffurfio biofilm strwythuredig-haen aerobig allanol sy'n gyfrifol am ddiraddio mater organig, a haen anaerobig fewnol sy'n gyfrifol am ddadelfennu pellach (gall haen anocsig ffurfio rhyngddynt, yn dibynnu ar ansawdd dŵr). Mae dŵr gwastraff yn llifo drwodd, ac mae llygryddion yn cael eu hamsugno'n raddol gan bob haen. Wrth i'r biofilm dyfu i drwch penodol, mae'r hen haenau'n datgysylltu, ac mae rhai newydd yn parhau i dyfu. Nid oes angen poeni am swmpio llaid neu addasiadau gollwng llaid yn aml, gan wneud gweithrediad a rheolaeth yn llawer haws!