Aplicação de bio-transportadores ecológicos e com eficiência energética em tratamento de águas residuais industriais

1. Definição e características principais de bio-portadores ecológicos

Os bio-transportadores ecológicos são portadores microbianos projetados com materiais e estruturas especializadas para otimizar a fixação microbiana e a atividade metabólica, aumenteo a eficiência do tratamento de águas residuais e reduzindo o consumo de energia. Os principais recursos incluem:

1. Alta área de superfície específica : Materiais como biocrata de poliuretano ou MBBR (transportadores de biofilme de cama em movimento) alcançar áreas de superfície específicas de 800-3.500 m²/m³ , excedendo em muito os portadores tradicionais (100-500 m²/m³), aumentando significativamente o espaço de colonização microbiana.
2. Formação rápida de biofilme e eficiência de degradação : Portadores de polipropileno modificados reduzem o tempo de formação de biofilme para 72 horas (vs. 5 a 7 dias para transportadoras tradicionais), enquanto as transportadoras de liberação lenta melhoram a eficiência da degradação de poluentes por 37,7% .
3. Estabilidade química e durabilidade : Materiais poliméricos (por exemplo, poliuretano, polipropileno) exibem resistência a ácidos, alcalinos e corrosão, com a vida útil superior a 10 anos , comparado a 1 a 3 anos para portadores moles convencionais.
4. Economia de energia e redução de lodo : Os portadores de MBBR reduzem o consumo de energia de aeração através de projetos de leito fluidizado e permitem a desnitrificação simultânea da nitrificação, cortando a demanda da fonte de carbono. A produção de lodo é reduzida por > 30% em alguns casos.

2.

1. Transportadores MBBR :

   • Estrutura : Polietileno de alta densidade (HDPE) ou polipropileno modificado com superfícies porosas e densidade próxima da água ( 0,96-0,98 g/cm³ ), adequado para operação fluidizada.
   • Aplicações : Águas residuais de alta orgânica (por exemplo, farmacêutica, fabricação de papel, processamento de alimentos).

2. Portadores de bola suspensos :

   • Características : Estruturas porosas 3D (por exemplo, esferas ocas) com áreas de superfície específicas de 800–1.200 m²/m³ , ideal para refino de petróleo e águas residuais químicas.

3. Portadores 3D elásticos :

   • Material : Misturas de poliolefina-polamida com porosidade ajustável, formando gradientes de oxigênio (camada externa aeróbica, núcleo anaeróbico) para remoção simultânea de nitrogênio e fósforo.

4. Portadores de esponja de poliuretano hidrofílico :

   • Vantagens : Alta tolerância a nitrogênio de amônia, fortes propriedades hidrofílicas e renovação dinâmica de biofilme, adequada para alojamento águas residuais e esgoto municipal.

3. Cenários de aplicação e estudos de caso

1. Águas residuais químicas :

   • Caso : Uma planta química na província de Shaanxi alcançada > Remoção de COD 90% and 85% de remoção de nitrogênio de amônia Usando bio-transportadores avançados, com 30% de economia de fonte de carbono via nitrificação de atalho-desnitrificação.

2. Águas residuais farmacêuticas :

   • Caso : Uma instalação farmacêutica na província de Zhejiang tratou águas residuais carregadas de antibióticos com portadores de MBBR, alcançando o nitrogênio total do efluente <5 mg/l (Atendendo aos padrões de água da superfície da classe IV).

3. Águas residuais de têxteis e de papelão :

   • Caso : Uma instalação de impressão e tingimento em Hangzhou combinou portadores de bola elástica e de fibra para remover > Intensidade de cor 95% e aumentar a reutilização de água para 60% .

4. Remediação de Rio e Parque Industrial :

   • Caso : Um projeto de restauração do rio em jiaxing integrado microeração com módulos de bio-transportadora fixa, reduzindo o nitrogênio de amônia de 15 mg/L a <1 mg/L Através da sinergia da planta de biofilme.

4. Comparação de desempenho com transportadoras tradicionais

5. Tendências futuras

1. Inovação material : Portadores de nanocompósitos (por exemplo, aprimorados por grafeno) para aumentar as taxas de transferência de área de superfície e elétrons.
2. Monitoramento inteligente : Sistemas habilitados para IoT para espessura de biofilme em tempo real e rastreamento de atividades.
3. Integração multifuncional : Transportadores que combinam degradação orgânica com adsorção de metais pesados ​​(por exemplo, PB²⁺, CR) para tratamento de águas residuais complexas.