В цялата вселена има молекула, че хората с нетърпение търсят на повърхността на далечна планета или в нейната атмосфера и откриване на което ще помогне за изпълнение на всички луди въображението на човечеството: да открие живот извън нашата планета.
Тази молекула може да бъде представен във формата на равнобедрен триъгълник с ъгъл, равен на характеристика interatomic 105 # 730. Формулата на тази молекула могат да бъдат написани много просто: H2O, т.е. тази молекула се образува при свързването на един кислороден атом и два водородни атома, - вода.
Водата е най-изобилен минерално вещество на повърхността. Тя формира хидросферата. Неговият обем е 1385 km х 10 6 3 97,4% от тях е в океаните, които представляват 71% от повърхността на земята, 2% - под формата на лед, и само 0,6% (това е 8 х 10 6 km 3) -да образуват континентален сладководни
На повърхността на земята в размер на разположение прясна вода е около 350 000 km 3 обем на леда на полярните шапки на полюсите, които също са прясна вода, се равнява на 25h10 6 km 3.
Водата е необходима за биологичен живот. Това е основният компонент на живия materii- вода средно е 80%. В висшите организми, процентът на водното съдържание варира между 60 и 70%.
Няма съмнение, че това не е всичко нарастваща нужда на човечеството във водата, което означава, спешната необходимост да се пести вода и да го очисти за употреба, за определени промишлени цели, както и да се ограничи изхвърлянето на замърсители в околната среда.
Цели и методи за пречистване
Развитието на човешките нови територии води до намаляване на естествените водни резерви и увеличаване на отпадъци. Природата около големите градове не могат да се справят с опазването на естествения баланс. съхранение на отпадъци, канализация надолу във водоеми в количество по-голямо от необходимото за постигане на резултати самопречистване на замърсяването на водните ресурси. В тази връзка, на този етап, важен е въпросът за почистване на отпадъчните води и поддържане на водния баланс.
Пречиствателна - пречистване на отпадъчните води за отстраняване или унищожаване на вредни вещества. Освобождаване на отпадъчните води от замърсяване производствен комплекс. В него, както и в други налични производствени материали (отпадъчни води), както и крайните продукти (пречистена вода)
методи за отпадъчни води могат да бъдат разделени на механични, химични, физико-химични и биологични, и когато се използват заедно, методът за почистване и дезинфекция на отпадни води, наречен комбинирани. Прилагане на метод за всеки отделен случай в зависимост от естеството и степента на опасност примеси замърсяване.
Като общо правило, в съоръжения за третиране се прилага комплекс пречистване, защото в повечето случаи замърсяването на отпадъчни води са разнообразни.
В България са едни от най-строгите изисквания в света по качество на пречистване на отпадъчните води. По-голямата част от съществуващите пречиствателни станции са изградени в 70-80s на моделни проекти и само 15% от отпадните води, отговарят на изискванията за освобождаване от отговорност във водоприемници.
Към днешна дата, отделно изолира мембрана пречистване на отпадъчни води. Това е най-продуктивните и е комплекс от специфични полупропускливи мембрани, разделящи филтрата от почистване суспензията. Течната част на замърсени вещество преминава през преградата и механична мембранен филтър капан частици.
система пречистване на отпадъчни води може да включва следните процеси:
§ обратна осмоза (въз основа на принципа на полупропускливи мембрани);
§ микрофилтруване (отделяне на суспензии, колоидни реакционни смеси под налягане);
§ ултрафилтрация (възниква поради различията в молекулно тегло и молекулен размер);
§ диализа (като се използва градиент на концентрация);
§ електродиализа (носена от ефекта на електрически ток на разтворените йони смеси).
Трябва също да се отбележи, че при почистване мембрана вода играе важна роля мембранен материал, т.е. фаза е образувана от самата мембрана. Тази функция - основната причина за голямото разнообразие от мембрани. Следните групи в пречистването на вода мембрана:
§ материали от биологичен произход (стените на вътрешните органи, клетъчни мембрани);
§ полимери от растителен произход (целулоза, преработени продукти);
§ метали (чист и сплав);
§ въглеродни материали (графит, сажди);
§ керамични материали (оксиди, карбиди, нитриди и други метални съединения);
§ неразтворими течност (въглеводороди, липиди, добавки chelants, повърхностно активни вещества и др.);
Мембранните биореактори (MBR)
Историята на развитието на междуконтинентални балистични ракети
Идеята за мембранни биореактори се реализира в края на 1960, веднага след като ултрафилтрация на мембраната (ЛТУ) и микрофилтрация (МФ) са станали известни не само за научни изследвания, но също така и за комерсиална употреба. Първоначалният процес се изпълнява Corporation Dorr-Olivier - те използва комбинация от активна утайка и мембранна филтрация. Плосък лист мембрани, използвани в този процес са полимерни, размер на порите от 0.003 до 0.01 цт. Въпреки че идеята за заместване на конвенционален утаител активна утайка е привлекателен, е трудно да се оправдае използването на такъв комплекс процес за пречистване на отпадъчни води поради три фактора: високи разходи мембрана, ниска икономическа стойност на стоките (сив отпадъчни води), и бърза загуба на работоспособност на мембраната поради замърсяване порите си. Поради ниската възвръщаемост на всички MBR на първото поколение, те са били използвани само за една много малка част от съоръженията за третиране със специални нужди, например, да се разделят ски курорти.
Пробивът в развитието на мембранни биореактори настъпили през 1989 г., когато корпорацията "Ямамото" е решил да се потопи мембраната директно на биореактора. До тогава, всички мембранни биореактори са разработени с устройства за разделяне и как те работят на базата на създаване на високо налягане трансмембранен за поддържане на филтриране, и изисква поддържането на голям поток от отпадъчни води.
пречистване система с мембраната е потопена в биореактора, работеща при ниска скорост на потока на отпадъчни води и се консумират по-малко енергия (консумация на енергия може да бъде два порядъка по-ниска от отделни системи). В конфигурацията с потопяеми мембрана важен параметър, засягащи процеса на пречистване на водата е аерация. Аерирането поддържа твърди вещества в суспензия, почиства повърхността на мембраната и осигурява биомаса с кислород, което води до по-добра биологична разградимост и клетъчно сливане.
Независимо от това, въпреки използването на мембрана производителността биореактор обратно промиване на филтър неизбежно намалява по време на работа. Това се дължи на отлагането на разтворими и частици в мембраната и, поради взаимодействието между компонентите на активираната утайка и мембраната. Това е основният недостатък остава една от най-трудните предизвикателства пред по-нататъшното развитие на мембранни биореактори.
За всяка мембранно филтриране мембрана изисква периодично почистване да възстанови първоначалните си характеристики и възможно отстраняване на органични и минерални отлагания. Изплакване на устройството на мембраната се извършва чрез циркулационна помпа, която осигурява равномерно промиване на мембраните по цялата им дължина, което гарантира чистотата на същата повърхност във всяка точка. Промиването на устройството на мембраната е напълно автоматизирано. Тя трае няколко часа и се извършва няколко пъти в годината, като превантивна мярка в автоматичен режим.
Мембранен биореактор комбинира биологично пречистване с активна утайка филтруване механична мембрана. мембранния модул се използва за разделяне на смесен разтвор и е алтернатива на широко използван метод за нанасяне на активната утайка в вторични утаители, използвани в конвенционалните системи, биологично пречистване в резервоарите за аерация.
При почистване на битови отпадъчни води биореактори мембранни може да доведе до "сива" вода с достатъчно добро качество, за да се гарантира, че те могат да бъдат изхвърляни в естествени водоеми или да използвате в напоителна система за напояване на градските зелени насаждения. Други предимства, които отличават системи за пречистване с помощта на мембранни биореактори: компактен размер, така че те могат лесно да се прилага при модернизация на старите пречиствателни съоръжения; възможност за работа системи мембранни биореактори при по-висока концентрация на активната утайка, както и поради филтриране на особености, използвайки мембрани изключват отстраняване активна утайка в пречистената вода доведе до намаляване на обема биореактор без да се намалява ефективността му.
Има два вида на биореактори:
- с вътрешна мембрана: потопен във вода се пречиства са интегрален мембранен биологичен реактор;
- външни мембрани място: мембрана отделя от резервоарите за обработка и изисква инсталация междинно трансфер помпи.
Фиг. 1 е схема на пречистване на отпадъчни води и пречистване схема традиционен използване на мембрана биореактор. Представено схема пречистване биореактор може да се филтрира от отпадъчната вода твърди вещества, патогени и вируси.
Последните технически иновации и значително намаляване на разходите за мембрани са довели до увеличаване на популярността на мембранни биореактори. Те се използват за лечение и повторно използване на домакинствата, така и за промишлени отпадъчни води. Успешното прилагане на тази технология се доказва от факта, че на пазара има нови размери на мембранни реактори, както и увеличаване на капацитета на тези устройства.
Разпространението на тези системи се дължи на нарастващото търсене на LEED сертифицирана сграда. рециклиране на водата се направи значителен принос към целта за изграждане на екологосъобразни сгради не причиняват вреда на околната среда. Това становище се споделя от съвет за устойчиво развитие, която администрира програмата LEED в Съединените щати.
Наистина, огромна енергия и ресурси се изразходват за строителство е за транспортиране на отпадните води до пречиствателната станция, пречистената отпадъчна вода след това се заустват в реки, реки от вода се вземат отново, отново се почиства в системите за обработка на вода, след това се транспортират до потребителя чрез енергоемки помпени системи. Оказва се, че ние правим много усилия и ресурси губите само за дестилация на големи количества вода на дълги разстояния, вместо на място, за да го почисти и да се използва.
Принципът на действие на IDB
Действието на биореактор посочено синтез биотехнологиите и технология за разделяне на водни суспензии на полимерни мембрани за ултрафилтруване.
система мембрана биореактор състои от резервоар за аериране и модул мембрана, снабдена с кухи влакна микрофилтриране или ултрафилтрация мембрани. Обработени отпадъци вода се влива в аерационния резервоар. Разположен в смес аерация резервоар утайка циркулира през мембранния модул. Ултрафилтрация мембрани са използвани за увеличаване на концентрацията на активна утайка в резервоара за аерация и дълбоко почистване на пречистените отпадъчни води. Аеротанка система мембранен биореактор работа с висока концентрация на активната утайка, така че размерите му са 2-3 пъти по-малки от класически резервоар за аериране на потока.
мембранния модул се състои от 10-20 касети мембрани. Във всяка касета диапазон от 5 до 15 влакна мембранни снопове. Мембрана от кухи влакна е кух нишка външен диаметър от около 2 mm и дължина 2 m. Повърхността на преждата е ултрафилтър мембрана с размер на порите от 0,03-0,1 микрона.
Всяка светлина се състои от 100-1000 мембранни влакна и снабдена с тръба обща филтрат разряд. Такъв малък размер на порите е физическа бариера за навлизане на активната утайка организми с размер по-голям от 0,5 микрона, която позволява напълно да се отделят активната утайка от отпадъчни води и намаляване на концентрацията на суспендираните твърди вещества в пречистена вода до 1 мг / л или по-малко.
Филтруването възниква под влиянието на вакуума, създаден от вътрешната повърхност на мембраната влакна филтър самозасмукващи помпа. За да се филтрира организация между вътрешното пространство и мембраната на устройството на мембраната произвежда разлика в налягането (0,01
0.06 МРа). Когато сместа от отпадни води и активната утайка се филтрира през мембрана от външната повърхност навътре. В резултат на отделянето на твърди и колоидни частици от кухите влакна мембрани на концентрацията на активна утайка в устройството на мембраната и в биореактора за аерация резервоар се увеличава, което насърчава дълбоко биологично пречистване на отпадъчни води и обема на резервоара за аерация осигурява фактор намаляване на 2-3.
Пречистена вода се доставя от тръбопроводите под налягане за обеззаразяване и активната утайка остава в резервоара мембрана и се поддържат в суспензия чрез система за аериране включен в мембранния модул.
Аерирането се извършва със сгъстен въздух чрез аерация система (вентилатори). В зависимост от желаната производителност на мембранните модули са комбинирани в единична мембрана. Броят на мембранни модули в даден блок може да се увеличи с необходимостта да се подобри производителността на системата.
Приложими системи филтруване в тангенциален мембрана биореактор смесената течност предотвратява запушване, т.е. Натрупване на мазнини (бактерии). Такова движение се осъществява от смесен разтвор циркулационна помпа с капацитет значително по-висока скорост на отпадъчни води поток трябва да се лекува. Възможност за контрол на потока и налягането в кръга на циркулация, позволява да се установи пълен контрол на процеса на мембранна филтрация при максимална ефективност. В допълнение, прилагането на режим на тангенциален има положителни последици за биологията на цялата система. Непрекъснато измиване на мембраната диспергира пречистване на бактерии, които не образуват плътни флокули, и по този начин възможност за директен контакт с замърсителите и кислород значително повишени. От това следва, че съотношението на активни бактерии и окисляват замърсители е голяма в системата за ICBM отколкото обикновено се намери в класическата система на активната утайка.
Микроорганизмите на активната утайка не се взема от системата MBR, обаче биореактор работи в голяма концентрация на биомаса значителна възраст. В допълнение, постоянна циркулация води до механично въздействие върху бактериални мембрани. Ето защо основните бактериите консумират енергия не се използва за възпроизвеждане (както е в класическия биотехнологии) и консумира за поддържане на живота, което води до по-малък ръст в повече от активната биомаса.
Отхвърляне на метод гравитационно разделяне позволява смесената течност за увеличаване на концентрацията на активна утайка в биореактор с 10-20 г / л (по конвенционален резервоар за аериране - до 3 г / л).
В прехода от метода на гравитационно разделяне смес на утайката за филтриране на мембрана се наблюдава дълбоки промени в структурата на активен биоценоза на утайката. Възраст на утайките в MBR обикновено е 25-30 дни. често надвишава 60-70 дни. Основната част от активната утайка се представлява от бавнорастящи микрофлора, че най-ефективно се разлагат трудни органични вещества в отпадъчната вода. Преобладаване бавно растящ микрофлората може значително да намали растежа на активната утайка, а оттам и на необходимия капацитет на активна утайка обезводняване оборудване.
Размерът на активираните утаечни флокули в MBR 5-10 пъти по-малък, отколкото в общи структури аерация. Тази дисперсия на активната утайка увеличава микроорганизми контакт площ от отпадъчни води, повишаване на ефективността на сорбция на активна утайка инертни вещества, тежки метали, следи от замърсители.
Поради факта, че порите на мембраната са по-малки от размерите на клетките на микроорганизмите, по-специално бактерии, в MBR е частично дезинфекция на водата. Ефективността на отделяне на бактериите е 99.999% от вируси - 99,9%. Веднага след IDB пречистена вода могат да бъдат директно насочени към повторна употреба за непитейна употреби.
Високи дози от утайки позволяват да се намали времето за пребиваване на отпадни води в строителството. В резултат на това площта, заета IDB, 2-4 пъти по-малка от площта, заета от конвенционалните съоръжения за биологично пречистване.
Свързани статии