Ano ang biofilm filtration media para sa wastewater treatment?
Paggamot ng wastewateray isa sa mga mahalagang link sa larangan ng modernong pangangalaga sa kapaligiran, at ang biofilm na teknolohiya, bilang isang mahusay at environment friendly na paraan ng paggamot, ay gumaganap ng isang hindi mapapalitang papel sa paglilinis ng wastewater. Ang biofilm filtration media ay ang pangunahing bahagi ng teknolohiyang ito, na nagbibigay ng pangunahing carrier para sa paglago ng biofilm at paggamot ng wastewater. Kaya, ano nga ba ang biofilm filtration media para sa wastewater treatment? Anong partikular na papel ang ginagampanan ng biofilm sa wastewater treatment? Tatalakayin ng artikulong ito ang malalim mula sa mga pananaw ng mga konsepto, prinsipyo at gamit.
Ano ang biofilm filtration media para sa wastewater treatment?
Ang Biological Filtration Media para sa Wastewater Treatment ay isang materyal na ginagamit upang suportahan ang pagbuo at pagpapanatili ng mga biofilm. Ang tungkulin nito ay magbigay ng perpektong pisikal na carrier para sa paglaki ng mga microorganism. Ang mga biofilm ay mahalagang komunidad ng mga mikroorganismo na nakakabit sa isang solidong ibabaw. Maaari nilang gamitin ang mga organikong bagay sa wastewater bilang mga sustansya at mabulok o i-convert ang mga pollutant sa mga hindi nakakapinsalang sangkap sa pamamagitan ng mga metabolic process.
Mga pisikal na katangian ng media
Ang biofilm filter media ay karaniwang gawa sa plastic, ceramic o iba pang polymer na materyales, na may mga sumusunod na katangian:
● Mataas na partikular na lugar sa ibabaw: Nagbibigay ng sapat na espasyo sa ibabaw para sa mga mikroorganismo na magkadikit at lumaki.
● Magandang water permeability: Tinitiyak na ang wastewater ay maaaring dumaloy nang pantay-pantay sa ibabaw ng media, na nag-o-optimize sa kahusayan ng pagkabulok ng mga pollutant.
● Katatagan ng kaagnasan at katatagan: Hindi madaling masira sa ilalim ng pangmatagalang pakikipag-ugnay sa wastewater at microbial metabolites.
● Magaang istraktura: Madaling i-install at mapanatili, at angkop para sa iba't ibang mga sistema ng paggamot ng wastewater.
Ano ang mga karaniwang uri ng biofilm filter media?
Depende sa paggamit at anyo, ang biofilm filter media ay maaaring nahahati sa ilang uri:
● Fixed media: Gaya ng honeycomb ceramics, plastic plates at mesh structures. Ang ganitong uri ng media ay naayos sa mga kagamitan sa paggamot at angkop para sa mga proseso tulad ng mga naka-pack na tower at trickling filter.
● Fluidized bed media: Gaya ng spherical, granular o flaky na plastic. Ang ganitong uri ng media ay maaaring lumipat sa daloy ng tubig at angkop para sa mga sistema ng paggamot na may mataas na kahusayan tulad ng mga fluidized bed reactor.
● Suspended media: Gaya ng magaan na plastic particle o espesyal na idinisenyong hollow fiber, na angkop para sa pagpapabuti o karagdagang paggamot ng mga activated sludge system.
Mga function ng biofilm media
Ang biofilm filtration media ay hindi lamang nagbibigay ng puwang para sa mga mikroorganismo na makadikit, ngunit nagtataguyod din ng mahusay na pag-unlad ng proseso ng wastewater treatment sa pamamagitan ng pag-optimize sa daanan ng daloy ng tubig at pagtaas ng suplay ng oxygen. Ang disenyo at pagpili ng media ay direktang nakakaapekto sa kapal, density at pagkakaiba-iba ng biofilm at populasyon ng microbial.
Ano ang papel ng biofilm sa wastewater treatment?
Ang pangunahing papel na ginagampanan ng biofilm sa wastewater treatment ay upang pababain ang mga pollutant, kabilang ang mga organikong bagay, nitrogen, phosphorus at ilang mahirap-degrade na mga sangkap sa pamamagitan ng microbial metabolism. Bilang isang micro-ecosystem, mayroon itong mga sumusunod na pangunahing tungkulin sa proseso ng paglilinis ng wastewater:
Pag-alis ng mga organikong pollutant
Ang mga heterotrophic microorganism sa biofilm ay maaaring mabulok ang mga organikong bagay (tulad ng carbohydrates, protina at taba) sa wastewater at i-convert ang mga ito sa carbon dioxide (CO₂), tubig (H₂O) at iba pang mga inorganic na sangkap. Ang prosesong ito ay hindi lamang binabawasan ang chemical oxygen demand (COD) ng wastewater, ngunit makabuluhang binabawasan din ang biochemical oxygen demand (BOD).
● Mekanismo ng pagkabulok: Ang mga mikroorganismo ay nagde-decompose ng kumplikadong macromolecular na organikong bagay sa maliliit na molekular na compound sa pamamagitan ng pagtatago ng mga enzyme, at pagkatapos ay higit na i-oxidize ang mga ito nang lubusan sa pamamagitan ng metabolic pathways.
● Kahusayan sa pag-alis: Dahil sa mataas na partikular na lugar sa ibabaw at mataas na microbial density ng medium, ang teknolohiya ng biofilm ay kadalasang makakamit ang isang organic na rate ng pag-alis ng pollutant na higit sa 80%.
Pag-alis ng nitrogen (nitrification at denitrification)
Ang teknolohiya ng biofilm ay mayroon ding makabuluhang mga pakinabang sa paggamot sa wastewater na naglalaman ng nitrogen. Sa pamamagitan ng dalawang yugto ng nitrification at denitrification, ang ammonia nitrogen (NH₄⁺) sa wastewater ay kalaunan ay na-convert sa nitrogen gas (N₂) at dini-discharge sa atmospera.
● Nitrification: Sa ilalim ng aerobic na kondisyon, ang ammonia nitrogen ay na-oxidize sa nitrate (NO₃⁻) ng nitrifying bacteria (tulad ng Nitrosomonas at Nitrosomonas).
● Denitrification: Sa ilalim ng anaerobic na kondisyon, binabawasan ng denitrifying bacteria ang nitrate sa nitrogen gas.
● Co-treatment: Ang layered na istraktura ng biofilm (ang panlabas na layer ay ang aerobic zone at ang panloob na layer ay ang anaerobic zone) ay maaaring makamit ang nitrification at denitrification sa parehong oras, na lubos na nagpapabuti sa kahusayan ng denitrification.
Pag-alis ng posporus
Sa ilangmga sistema ng paggamot ng wastewater, ang mga mikroorganismo (lalo na ang polyphosphate bacteria) sa mga biofilm ay maaaring mabawasan ang nilalaman ng phosphorus sa wastewater sa pamamagitan ng pagsipsip at pag-iimbak ng mga phosphate sa wastewater. Ang teknolohiyang ito sa pagtanggal ng biological phosphorus ay karaniwang ginagamit kasama ng kemikal na pag-ulan upang makamit ang mas mahusay na mga resulta.
Pag-alis ng mga refractory substance
Ang magkakaibang mga microbial na komunidad sa mga biofilm system ay maaaring magpababa ng ilang refractory na organikong bagay, tulad ng benzene, phenolic compound at polycyclic aromatic hydrocarbons, sa pamamagitan ng synergistic metabolism. Ang mga microorganism na ito ay maaaring mag-secrete ng mga espesyal na enzyme at oxidant sa ilalim ng mga partikular na kondisyon upang epektibong mabulok ang mga matigas na pollutant sa wastewater.
Ano ang mga sitwasyon ng aplikasyon ng biofilm filter media?
Dahil sa mahusay nitong kakayahan sa pag-alis ng pollutant at mababang gastos sa pagpapatakbo, malawakang ginagamit ang biofilm filter media sa iba't ibang mga sitwasyon sa paggamot ng wastewater, kabilang ngunit hindi limitado sa mga sumusunod na larangan:
Paggamot ng dumi sa alkantarilya sa lungsod
Ang biofilm media ay kadalasang ginagamit sa mga trickling filter, contact oxidation tank at iba pang mga proseso sa urban sewage treatment plants upang tumulong sa pag-alis ng mga organikong bagay at nitrogen at phosphorus pollutants sa dumi sa alkantarilya. Ang ganitong mga pasilidad ay kadalasang nangangailangan ng media na magbigay ng isang matatag na kapaligiran ng microbial attachment upang matugunan ang mga pangangailangan sa paggamot na may mataas na karga.
Pang-industriya na wastewater treatment
Ang pang-industriya na wastewater ay maaaring maglaman ng malaking halaga ng organikong bagay at mga refractory substance. Maaaring mapabuti ng biofilm filtration media ang kahusayan sa paggamot sa pamamagitan ng pagtaas ng pagkakaiba-iba at konsentrasyon ng mga populasyon ng microbial. Halimbawa, sa wastewater treatment sa pharmaceutical, food processing at chemical industries, ang biofilm media ay kadalasang ginagamit bilang pangunahing paraan ng paggamot.
Aquaculture wastewater
Sa aquaculture, ang biofilm media ay ginagamit upang alisin ang labis na ammonia nitrogen at organikong bagay sa katawan ng tubig, panatilihing malinis ang tubig at ang kapaligiran ng aquaculture ay matatag. Ang fluidized bed biofilm media ay kadalasang ginagamit sa mga wastewater purification system sa malalaking sakahan dahil sa kanilang mataas na kapasidad sa paggamot.
Rural domestic sewage treatment
Sa mga rural na lugar, ang teknolohiya ng biofilm ay naging isang mahalagang paraan upang gamutin ang mga dumi sa bahay dahil sa simpleng kagamitan at madaling pagpapanatili nito. Ang ecological sewage treatment system gamit ang biofilm media ay maaaring epektibong mag-alis ng mga pollutant habang parehong matipid at environment friendly.
Pagpapanatili at pag-iingat ng biofilm filtration media
Ang biomembrane filtration media ay kailangang makatwirang mapanatili sa aktwal na operasyon upang matiyak ang pangmatagalan at mahusay na operasyon nito. Narito ang ilang pangunahing pagsasaalang-alang:
● Regular na paglilinis: Dahil ang mga nasuspinde na bagay sa wastewater ay maaaring dumikit sa ibabaw ng medium, na nakakaapekto sa maayos na daloy ng tubig at sa paglaki ng biofilm, ang medium ay dapat na linisin nang regular upang maiwasan ang pagbara.
● Kontrolin ang kalidad ng maimpluwensyang tubig: Ang mataas na konsentrasyon ng mga nakakalason na sangkap o malalaking suspendido na bagay ay maaaring makaapekto sa katatagan ng biofilm, at isang pretreatment unit ay dapat itakda sa dulo ng pasukan.
● Panatilihin ang naaangkop na rate ng daloy ng tubig: Masyadong mataas o masyadong mababa ang rate ng daloy ng tubig ay makakaapekto sa pagbuo at metabolic efficiency ng biofilm, kaya kailangang ayusin ang mga parameter ng daloy ng tubig sa pamamagitan ng kagamitan.