คู่มือที่ครอบคลุมเกี่ยวกับกระบวนการฟิล์มชีวภาพในการบำบัดน้ำ

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับแผ่นชีวะในการบำบัดน้ำ

น้ำเป็นสัดส่วนหลักของโลกของเราและสร้างความมั่นใจว่าความบริสุทธิ์เป็นรากฐานที่สำคัญของการสาธารณสุขและความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อม เมื่อประชากรทั่วโลกเติบโตและกิจกรรมทางอุตสาหกรรมขยายตัวความต้องการที่มีประสิทธิภาพและยั่งยืน การบำบัดน้ำ การแก้ปัญหาทวีความรุนแรงมากขึ้น ในบรรดาเทคโนโลยีที่หลากหลายที่ใช้ กระบวนการฟิล์มชีวภาพ ได้กลายเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมอย่างน่าทึ่งในการชำระล้างน้ำและการบำบัด น้ำเสีย .

ที่แกนกลางของมันการบำบัดน้ำเป็นเรื่องเกี่ยวกับการเปลี่ยนน้ำที่ปนเปื้อนให้กลายเป็นสถานะที่ใช้งานได้ ในขณะที่วิธีการทางเคมีและทางกายภาพมีบทบาทสำคัญกระบวนการทางชีวภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งวิธีการที่เกี่ยวข้อง แผ่นชีวะ ใช้ประโยชน์จากพลังของจุลินทรีย์เพื่อสลายและกำจัดมลพิษ ชุมชนจุลินทรีย์ตามธรรมชาติเหล่านี้นำเสนอทางเลือกที่มั่นคงแข็งแกร่งและประหยัดค่าใช้จ่ายสำหรับระบบการเติบโตแบบดั้งเดิมที่ถูกระงับแบบดั้งเดิมปูทางไปสู่การจัดการน้ำที่ยืดหยุ่นและยั่งยืนได้มากขึ้น

แผ่นชีวะคืออะไร?

คำจำกัดความและลักษณะ อัน แผ่นชีวะ เป็นการรวมตัวที่ซับซ้อนของจุลินทรีย์ที่เซลล์ยึดติดกับพื้นผิวและถูกห่อหุ้มภายในเมทริกซ์ที่ผลิตเองของสารโพลีเมอร์นอกเซลล์ (EPS) เมทริกซ์เจลาตินนี้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยโพลีแซคคาไรด์โปรตีนกรดนิวคลีอิกและไขมันให้ความสมบูรณ์ของโครงสร้างการป้องกันและอำนวยความสะดวกในการสื่อสารระหว่างชุมชนจุลินทรีย์ ลองนึกภาพว่ามันเป็นเมืองจุลินทรีย์ที่ซึ่งแบคทีเรียเชื้อราสาหร่ายและโปรโตซัวอาศัยอยู่ในชั้นเมือกที่เหนียวแน่น ชุมชนเหล่านี้ไม่คงที่ พวกเขาเป็นระบบนิเวศแบบไดนามิกที่เติบโตอย่างต่อเนื่องปรับตัวและตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมของพวกเขา

ลักษณะสำคัญของแผ่นชีวะรวมถึง:

• การยึดมั่นบนพื้นผิว: คุณลักษณะที่กำหนดซึ่งจุลินทรีย์ติดอยู่กับพื้นผิวที่เป็นของแข็ง
• การผลิต EPS: การสร้างเมทริกซ์โพลีเมอร์ป้องกันและกาว
• โครงสร้างความหลากหลาย: แผ่นชีวะไม่เหมือนกัน พวกเขามักจะแสดงช่องและรูขุมขนที่อนุญาตให้มีสารอาหารและการขนส่งออกซิเจน
• เพิ่มความยืดหยุ่น: จุลินทรีย์ภายในแผ่นฟิล์มชีวภาพมักจะทนต่อความเครียดจากสิ่งแวดล้อมการฆ่าเชื้อและยาปฏิชีวนะเมื่อเทียบกับคู่ (แพลงก์ตอน)
• ความหลากหลายของการเผาผลาญ: แผ่นชีวะสามารถโฮสต์สายพันธุ์จุลินทรีย์หลากหลายชนิดทำให้เกิดกิจกรรมการเผาผลาญที่หลากหลายที่สำคัญสำหรับการย่อยสลายของมลพิษ

ความสำคัญในระบบธรรมชาติและวิศวกรรม แผ่นชีวะเป็นที่แพร่หลายพบได้ในสภาพแวดล้อมทางน้ำตามธรรมชาติและทางวิศวกรรม

• ระบบธรรมชาติ: จากเมือกบนหินแม่น้ำและการเจริญเติบโตบนพื้นผิวพืชใต้น้ำไปจนถึงเสื่อจุลินทรีย์ในน้ำพุร้อนแผ่นชีวะมีบทบาทสำคัญในการขี่จักรยานสารอาหาร (เช่น การทำไนตริฟิเคชัน - การทำให้เป็นปฏิเสธ ) การสลายตัวของสารอินทรีย์และสุขภาพโดยรวมของระบบนิเวศ พวกเขาเป็นพื้นฐานของวัฏจักรทางชีวเคมีของคาร์บอนไนโตรเจนฟอสฟอรัสและซัลเฟอร์
• ระบบวิศวกรรม: ในสภาพแวดล้อมที่มนุษย์สร้างขึ้นการปรากฏตัวของพวกเขาอาจเป็นดาบสองคม ในขณะที่พวกเขามีค่าใน บำบัดน้ำเสีย พืชสำหรับการควบคุมมลพิษพวกเขายังสามารถทำให้เกิดปัญหาเช่น การเปรอะเปื้อน ในท่ออุตสาหกรรมเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและอุปกรณ์การแพทย์ ความเป็นคู่นี้เน้นถึงความสำคัญของความเข้าใจและการควบคุมพฤติกรรมฟิล์มชีวภาพ ใน การบำบัดน้ำ เป้าหมายคือการควบคุมคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์สำหรับการกำจัดสารปนเปื้อนที่มีประสิทธิภาพ

วิทยาศาสตร์การก่อตัวของแผ่นชีวะ

การก่อตัวของก แผ่นชีวะ เป็นกระบวนการแบบหลายขั้นตอนแบบไดนามิกที่ขับเคลื่อนโดยการปฏิสัมพันธ์ของจุลินทรีย์และตัวชี้นำสิ่งแวดล้อม เป็นการแสดงที่น่าสนใจของการปรับตัวของจุลินทรีย์และการพัฒนาชุมชน

ไฟล์แนบเบื้องต้น

ขั้นตอนแรกในการก่อตัวของแผ่นชีวะคือการยึดเกาะของจุลินทรีย์ (free-floatในg) ที่ย้อนกลับได้ไปยังพื้นผิวที่จมอยู่ใต้น้ำ การติดต่อครั้งแรกนี้ได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่าง ๆ รวมถึง:

• คุณสมบัติพื้นผิว: ความไม่ชอบน้ำความขรุขระประจุและองค์ประกอบทางเคมีของพื้นผิว จุลินทรีย์มักจะชอบพื้นผิวที่ไม่ชอบน้ำ
• สภาพแวดล้อม: พี.- อุณหภูมิ- ความพร้อมใช้งานของสารอาหารและแรงอุทกพลศาสตร์ (การไหลของน้ำ)
• การเคลื่อนไหวของจุลินทรีย์: Flagella- Pili และ Fimbriae มีบทบาทสำคัญในการทำให้แบคทีเรียเข้าใกล้และสัมผัสกับพื้นผิว การโต้ตอบที่อ่อนแอ- ย้อนกลับได้ (เช่นกองกำลังแวนเดอร์วาลส์- ปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าสถิต) นำหน้าให้แข็งแกร่งขึ้น- สิ่งที่แนบมาไม่ได้

การล่าอาณานิคมและการเจริญเติบโต

เมื่อเซลล์มีการติดตั้งแบบย้อนกลับมันสามารถเริ่มยึดติดกับพื้นผิวได้อย่างแน่นหนา สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับ:

• สิ่งที่แนบมาไม่ได้: การผลิตโปรตีนกาวและโมเลกุลอื่น ๆ ที่สร้างพันธะที่แข็งแกร่งกับพื้นผิว
• การแบ่งเซลล์และการเจริญเติบโต: เซลล์ที่แนบมาเริ่มแบ่งออกเป็น microcolonies
• การสรรหาเซลล์อื่น ๆ : เซลล์แพลงก์ตอนอื่น ๆ อาจถูกดึงดูดไปยัง microcolonies ที่กำลังเติบโตซึ่งนำไปสู่การรับสมัครของสายพันธุ์จุลินทรีย์ที่หลากหลาย การรวมตัวกันนี้มีความสำคัญต่อการพัฒนาชุมชนฟิล์มชีวภาพที่ต่างกัน

การผลิต EPS และการเจริญเติบโตของแผ่นชีวะ

เมื่อ microcolonies เติบโตคุณลักษณะที่โดดเด่นที่สุดของแผ่นชีวะเริ่มก่อตัวขึ้น: สารโพลีเมอร์นอกเซลล์ (EPS) เมทริกซ์

• การหลั่ง EPS: จุลินทรีย์หลั่งส่วนผสมที่ซับซ้อนของ macromolecules ไฮเดรตรวมถึง polysaccharides (ส่วนประกอบที่มีมากที่สุด)- โปรตีน, กรดนิวคลีอิก (เช่น DNA นอกเซลล์) และไขมัน
• การก่อตัวของเมทริกซ์: นี้ EPS เมทริกซ์ห่อหุ้มเซลล์ทำหน้าที่เป็น "Bio-Glue" ที่ยึดครองชุมชนเข้าด้วยกันและยึดติดกับพื้นผิวอย่างแน่นหนา
• การเจริญเติบโตของแผ่นฟิล์มชีวภาพ: ที่ EPS เมทริกซ์ปกป้องเซลล์จากแรงกดดันด้านสิ่งแวดล้อม (เช่นความผันผวนของค่า pH, สารเคมีที่เป็นพิษ, การผึ่งให้แห้ง, การเลี้ยงสัตว์, การกินสารฆ่าเชื้อ) และให้นั่งร้านสำหรับโครงสร้างสามมิติของแผ่นชีวะ ภายในเมทริกซ์นี้สภาพแวดล้อมขนาดเล็กที่มีออกซิเจนที่แตกต่างกันสารอาหารและการไล่ระดับสี pH พัฒนาขึ้นทำให้สายพันธุ์จุลินทรีย์ต่าง ๆ สามารถเจริญเติบโตได้ในซอกเฉพาะ ช่องทางน้ำมักจะเกิดขึ้นภายในแผ่นฟิล์มชีวภาพอำนวยความสะดวกในการขนส่งสารอาหารและของเสีย

การตรวจจับองค์ประชุมและการสื่อสาร

การตรวจจับองค์ประชุม เป็นระบบการสื่อสารของเซลล์กับเซลล์ที่มีความซับซ้อนซึ่งมีบทบาทสำคัญในการสร้างไบโอฟิล์มและพฤติกรรม

• การส่งสัญญาณโมเลกุล: แบคทีเรียปล่อยโมเลกุลการส่งสัญญาณขนาดเล็ก (autoinducers) เข้าสู่สภาพแวดล้อมของพวกเขา
• การตอบสนองความหนาแน่นของประชากร: เมื่อความหนาแน่นของประชากรแบคทีเรียเพิ่มขึ้นภายในแผ่นชีวะที่กำลังพัฒนาความเข้มข้นของ autoinducers เหล่านี้ถึงขีด จำกัด ที่สำคัญ
• ระเบียบยีน: เมื่อพบเกณฑ์แล้วแบคทีเรียจะเปิดใช้งานหรือปราบปรามยีนที่เฉพาะเจาะจงโดยรวม การแสดงออกของยีนประสานงานนี้สามารถกระตุ้นพฤติกรรมรวมต่าง ๆ เช่น::
  • ที่ได้รับการปรับปรุง EPS การผลิต
  • การก่อตัวของโครงสร้างฟิล์มชีวภาพเฉพาะ
  • การแสดงออกของปัจจัยความรุนแรง
  • การปลดจากแผ่นชีวะ
• การดำเนินการโดยรวม: การตรวจจับองค์ประชุม ช่วยให้ชุมชนฟิล์มชีวภาพทำหน้าที่เป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์การประสานงานกิจกรรมที่จะไม่ได้ผลหากดำเนินการโดยแต่ละเซลล์ การสื่อสารนี้มีความสำคัญต่อการทำงานที่มีประสิทธิภาพและมั่นคงของ เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ in การบำบัดน้ำ ช่วยให้ชุมชนจุลินทรีย์สามารถปรับและตอบสนองได้อย่างมีประสิทธิภาพต่อการเปลี่ยนแปลงในคุณภาพน้ำที่มีอิทธิพล

ประเภทของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพในการบำบัดน้ำ

คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของแผ่นชีวะได้นำไปสู่การพัฒนาความหลากหลายของอาร์เรย์ เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ การออกแบบแต่ละอันปรับให้เหมาะสมสำหรับแอพพลิเคชั่นเฉพาะและเงื่อนไขการดำเนินงานใน การบำบัดน้ำ และ บำบัดน้ำเสีย - เครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้ให้สื่อกลางสำหรับการยึดติดของจุลินทรีย์สร้างระบบการบำบัดทางชีวภาพที่มีความเสถียรและมีประสิทธิภาพ

ตัวกรองหยด

ที่ ตัวกรอง (หรือที่เรียกว่าตัวกรอง percolating หรือ biofilter) เป็นหนึ่งในรูปแบบที่เก่าแก่ที่สุดและง่ายที่สุดของ เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ - มันขึ้นอยู่กับเตียงคงที่ของสื่อที่มีการกระจายน้ำเสียอย่างต่อเนื่อง

• การออกแบบและการดำเนินงาน:

  • โครงสร้าง: ตัวกรองที่ไหลเวียนประกอบด้วยเตียงของสื่อที่ซึมผ่านได้ (เช่นหินตะกรันโมดูลพลาสติก) โดยทั่วไป 1-3 เมตรลึกอยู่ในถัง ผู้จัดจำหน่ายแบบโรตารี่หรือหัวฉีดคงที่สเปรย์หรือน้ำเสียหยดลงอย่างสม่ำเสมอเหนือพื้นผิวด้านบนของสื่อ
  • การเติบโตของแผ่นชีวะ: ในขณะที่น้ำเสียจะไหลลงผ่านสื่อ แผ่นชีวะ เติบโตบนพื้นผิวของบรรจุภัณฑ์ จุลินทรีย์ภายในแผ่นชีวะชีวภาพนี้จะลดขนาดสารอินทรีย์และมักจะดำเนินการ การทำไนตริฟิเคชัน .
  • การเติมอากาศ: อากาศไหลเวียนผ่านช่องว่างในสื่อให้ออกซิเจนไปยังแผ่นชีวะทั้งสองอย่างโดยธรรมชาติโดยการพาความร้อนหรือการระบายอากาศที่ถูกบังคับ
  • คอลเลกชันน้ำทิ้ง: น้ำที่ผ่านการบำบัดจะถูกเก็บไว้ที่ด้านล่างและโดยทั่วไปแล้วจะส่งไปยังตัวชี้วัดรองเพื่อกำจัดแผ่นฟิล์มที่ถูกตัดออก (สุเหร่า)

• ข้อดี:

  • ความเรียบง่ายและความน่าเชื่อถือ: ค่อนข้างง่ายในการออกแบบทำงานและบำรุงรักษาด้วยชิ้นส่วนเชิงกลเพียงไม่กี่ชิ้น
  • การใช้พลังงานต่ำ: มักอาศัยการเติมอากาศตามธรรมชาติลดต้นทุนพลังงาน
  • ความทนทาน: สามารถจัดการกับโหลดอินทรีย์ที่ผันผวนได้ดีพอสมควร
  • การผลิตกากตะกอนต่ำ: เมื่อเปรียบเทียบกับกากตะกอนที่เปิดใช้งานตัวกรองที่ไหลออกมาจะสร้างกากตะกอนส่วนเกินน้อยลง

• ข้อเสีย:

  • การผลิตกลิ่น: บางครั้งสามารถสร้างกลิ่นโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับโหลดอินทรีย์ที่สูงขึ้นหรือการระบายอากาศไม่เพียงพอ
  • บินรบกวน: สามารถมีแนวโน้มที่จะกรองแมลงวันซึ่งอาจเป็นสิ่งที่น่ารำคาญในเขตเมือง
  • อุดตัน/บ่อ: การเจริญเติบโตทางชีวภาพอาจกลายเป็นมากเกินไปนำไปสู่การอุดตันหรือการบ่อหากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสมลดประสิทธิภาพการรักษา
  • การกำจัดสารอาหาร จำกัด : มีประสิทธิภาพเป็นหลักสำหรับการกำจัดสารอินทรีย์และ การทำไนตริฟิเคชัน - บรรลุสำคัญ การทำให้เป็นปฏิเสธ หรือ การกำจัดฟอสฟอรัส มักจะต้องใช้กระบวนการเพิ่มเติม

การหมุนคอนแทคเลนส์ทางชีวภาพ (RBCS)

ที่ ผู้ติดต่อทางชีววิทยาหมุน (RBC) เป็นขั้นสูงมากขึ้น เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ ที่ใช้แผ่นดิสก์หมุนจมอยู่ใต้น้ำบางส่วนในน้ำเสีย

• การออกแบบและการดำเนินงาน:

  • โครงสร้าง: ระบบ RBC ประกอบด้วยชุดของแผ่นพลาสติกที่มีระยะห่างขนาดใหญ่ที่มีระยะห่างอย่างใกล้ชิดติดตั้งบนเพลาแนวนอน โดยทั่วไปแล้วแผ่นดิสก์จะทำจากสื่อพลาสติกที่มีพื้นผิวสูง
  • การหมุน: เพลาหมุนช้า (1-2 รอบต่อนาที) ทำให้แผ่นดิสก์ผ่านน้ำเสียสลับกันและจากนั้นก็สัมผัสกับชั้นบรรยากาศ
  • การสร้างแผ่นชีวะ: เมื่อแผ่นดิสก์หมุนผ่านน้ำเสียก แผ่นชีวะ รูปแบบและเติบโตบนพื้นผิวของพวกเขา เมื่อสัมผัสกับอากาศฟิล์มชีวภาพจะดูดซับออกซิเจน
  • การเสื่อมสภาพของมลพิษ: การได้รับวัฏจักรนี้ช่วยให้จุลินทรีย์ในแผ่นชีวะสามารถลดมลพิษอินทรีย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพและดำเนินการ การทำไนตริฟิเคชัน - แผ่นฟิล์มชีวภาพส่วนเกินปิดลงในถังและแยกออกจากกันในตัวชี้วัด

• ข้อดี:

  • รอยเท้าเล็ก: ค่อนข้างกะทัดรัดเมื่อเทียบกับตัวกรองที่ไหลเวียนซึ่งต้องการพื้นที่ที่ดินน้อยลง
  • การทำงานที่มั่นคง: ไวต่อแรงกระแทกน้อยลงและความผันผวนของค่า pH กว่าระบบกากตะกอนที่เปิดใช้งาน
  • การใช้พลังงานต่ำ: ส่วนใหญ่ใช้พลังงานสำหรับการหมุนช้าส่งผลให้ความต้องการพลังงานลดลง
  • การบำรุงรักษาอย่างง่าย: ค่อนข้างง่ายต่อการใช้งานและบำรุงรักษาโดยมีความซับซ้อนในการปฏิบัติงานน้อยกว่ากากตะกอนที่เปิดใช้งาน
  • ไนตริฟิเคชันที่ดี: มักจะมีประสิทธิภาพมากในการบรรลุเป้าหมาย การทำไนตริฟิเคชัน เนื่องจากสภาพแอโรบิกที่มั่นคง

• ข้อเสีย:

  • ต้นทุนเงินทุนสูง: การลงทุนเริ่มต้นสำหรับหน่วย RBC อาจสูงกว่าระบบทั่วไปบางระบบ
  • การสึกหรอเชิงกล: ตลับลูกปืนและเพลาสามารถสัมผัสกับการสึกหรอได้ต้องมีการบำรุงรักษา
  • แผ่นชีวะ Sloughing ปัญหา: การลื่นที่มากเกินไปหรือฉับพลันอาจนำไปสู่คุณภาพน้ำทิ้งที่ไม่ดีหากไม่ได้จัดการ
  • ความไวของอุณหภูมิ: ประสิทธิภาพอาจได้รับผลกระทบจากสภาพอากาศหนาวเย็นซึ่งอาจลดกิจกรรมทางชีวภาพ
  • การกำจัดสารอาหาร จำกัด : คล้ายกับตัวกรองที่ไหลลื่นการบรรลุขั้นสูง การทำให้เป็นปฏิเสธ หรือ การกำจัดฟอสฟอรัส โดยทั่วไปต้องใช้ขั้นตอนเพิ่มเติมหรือการออกแบบที่แก้ไข

การเคลื่อนย้ายเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพเตียง (MBBRS)

ที่ การเคลื่อนย้ายเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพเตียง (MBBR) เป็นที่นิยมและหลากหลาย กระบวนการฟิล์มชีวภาพ ที่ใช้ผู้ให้บริการพลาสติกขนาดเล็กที่เคลื่อนที่ได้อย่างอิสระเป็นตัวกลางที่แนบมาสำหรับจุลินทรีย์

• การออกแบบและการดำเนินงาน:

  • โครงสร้าง: หนึ่ง MBBR ประกอบด้วยถังเครื่องปฏิกรณ์ที่เต็มไปด้วยผู้ให้บริการพลาสติกขนาดเล็กที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ (สื่อ) ซึ่งมีพื้นที่ผิวภายในสูง ผู้ให้บริการเหล่านี้มักทำจากโพลีเอทิลีนที่มีความหนาแน่นสูง (HDPE)
  • การเคลื่อนไหวของผู้ให้บริการ: ผู้ให้บริการจะถูกเก็บไว้อย่างต่อเนื่องภายในถังโดยการเติมอากาศ (ในระบบแอโรบิก) หรือโดยการผสมเชิงกล (ในระบบ anoxic/anaerobic) การเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องนี้ช่วยให้เกิดการติดต่อที่ดีที่สุดระหว่างน้ำเสีย แผ่นชีวะ และอากาศ/สารอาหาร
  • การเติบโตของแผ่นชีวะ: ผอม แผ่นชีวะ เติบโตบนพื้นผิวภายในที่ได้รับการป้องกันของผู้ให้บริการ เงื่อนไขที่ปั่นป่วนป้องกันไม่ให้แผ่นชีวะหนาเกินไปนำไปสู่การควบคุมตนเองและการถ่ายโอนมวลที่มีประสิทธิภาพ
  • ไม่มีกากตะกอนกลับมา: ซึ่งแตกต่างจากกากตะกอนที่เปิดใช้งานไม่จำเป็นต้องมีกากตะกอนกลับไปที่เครื่องปฏิกรณ์ แผ่นฟิล์มชีวภาพส่วนเกินตามธรรมชาติปิดและออกไปด้วยน้ำที่ผ่านการบำบัดไปยังตัวชี้วัด

• ข้อดี:

  • รอยเท้าเล็ก: รอยเท้าที่เล็กกว่ากากตะกอนที่เปิดใช้งานหรือตัวกรองหยดทั่วไปอย่างมีนัยสำคัญ
  • ประสิทธิภาพการรักษาสูง: เนื่องจากพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ที่ได้รับการป้องกันสำหรับ แผ่นชีวะ การเจริญเติบโต, MBBRS สามารถบรรลุอัตราการโหลดปริมาตรสูงและประสิทธิภาพการรักษาที่ยอดเยี่ยมรวมถึงประสิทธิภาพ การทำไนตริฟิเคชัน และการกำจัดอินทรีย์
  • ความแข็งแกร่งและความมั่นคง: มีความยืดหยุ่นมากต่อแรงกระแทกความผันผวนของไฮดรอลิกและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
  • ง่ายต่อการอัพเกรดพืชที่มีอยู่: สามารถนำไปใช้อย่างง่ายดายเพื่ออัพเกรดโรงงานกากตะกอนที่มีอยู่โดยเพียงเพิ่มผู้ให้บริการเพิ่มกำลังการผลิตโดยไม่ต้องขยายปริมาณถัง
  • ไม่มีการหมุนเวียนตะกอน: ไม่จำเป็นต้องใช้ระบบการหมุนเวียนที่มีราคาแพงและซับซ้อน

• ข้อเสีย:

  • ต้นทุนเงินทุน: การลงทุนเบื้องต้นสำหรับผู้ให้บริการอาจมีความสำคัญ
  • การเก็บรักษาผู้ให้บริการ: ต้องใช้หน้าจอหรือตะแกรงเพื่อรักษาผู้ให้บริการภายในเครื่องปฏิกรณ์ในขณะที่อนุญาตให้น้ำผ่านซึ่งบางครั้งอาจอุดตันหากไม่ได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสม
  • การเพิ่มประสิทธิภาพการผสม/การเติมอากาศ: การผสมและการเติมอากาศที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาผู้ให้บริการในการระงับและป้องกันไม่ให้โซนที่ตายแล้ว
  • ศักยภาพในการสึกหรอของผู้ให้บริการ: การสึกหรอในระยะยาวของผู้ให้บริการในระบบที่ปั่นป่วนสูงสามารถเกิดขึ้นได้

เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพเมมเบรน (MBRS)

ที่ เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพเมมเบรน (MBR) แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าที่สำคัญการรวมกระบวนการบำบัดทางชีวภาพ (มักจะเป็นระบบการเจริญเติบโตที่ถูกระงับด้วยความแข็งแกร่ง แผ่นชีวะ ส่วนประกอบ) ด้วยการกรองเมมเบรนสำหรับการแยกของเหลวของแข็ง

• การออกแบบและการดำเนินงาน:

  • เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ: น้ำเสียแรกเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่จุลินทรีย์ (มักจะเป็นลูกผสมของ flocs ที่ถูกระงับและการเจริญเติบโตที่แนบมาภายใน flocs) มลพิษลดลง
  • การแยกเมมเบรน: แทนที่จะเป็น clarifier ทุติยภูมิเยื่อหุ้มกึ่งซึมผ่านได้ (การกรองไมโครฟิล์มหรือการกรอง ultrafiltration) จะถูกแช่โดยตรงในถังชีวภาพ (จมอยู่ใต้น้ำ MBR ) หรืออยู่ในโมดูลภายนอก (สตรีมด้านข้าง MBR -
  • การแยกของเหลวแข็ง: เยื่อหุ้มเซลล์แยกน้ำที่ผ่านการบำบัดออกจากสุราผสมรักษามวลชีวภาพทั้งหมดรวมถึง flocs ที่กระจายอย่างประณีตและการขึ้นรูปใด ๆ แผ่นชีวะ ภายในเครื่องปฏิกรณ์ สิ่งนี้ช่วยให้ความเข้มข้นของชีวมวลสูงมาก (ของแข็งแขวนลอยผสม, MLSs) และการเก็บรักษาสิ่งมีชีวิตที่เติบโตช้าอย่างสมบูรณ์
  • น้ำทิ้งคุณภาพสูง: เมมเบรนทำหน้าที่เป็นอุปสรรคที่แน่นอนในการระงับของแข็งแบคทีเรียและแม้แต่ไวรัสบางชนิดทำให้เกิดน้ำทิ้งคุณภาพสูงเป็นพิเศษ

• ข้อดี:

  • คุณภาพน้ำทิ้งที่เหนือกว่า: ผลิตน้ำทิ้งที่มีคุณภาพสูงมากมักจะเหมาะสำหรับการใช้ซ้ำโดยไม่ต้องได้รับการรักษาเพิ่มเติมปราศจากของแข็งและเชื้อโรคที่ถูกระงับ
  • รอยเท้าเล็ก: รอยเท้าที่เล็กกว่าระบบกากตะกอนแบบเปิดใช้งานทั่วไปอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากความเข้มข้นของชีวมวลสูงและไม่จำเป็นต้องมีตัวชี้วัด
  • การโหลดปริมาตรสูง: สามารถจัดการอัตราการโหลดอินทรีย์และไฮดรอลิกที่สูงมาก
  • ปรับปรุงคุณสมบัติกากตะกอน: ผลิตกากตะกอนที่มากเกินไปและมักจะส่งผลให้กากตะกอนที่หนาแน่นขึ้น
  • การกำจัดสารอาหารที่ดีขึ้น: ช่วยให้สามารถเก็บรักษา nitrifiers ที่เติบโตช้าและแบคทีเรีย denitifying ซึ่งนำไปสู่ดีกว่า การทำไนตริฟิเคชัน และ การทำให้เป็นปฏิเสธ .

• ข้อเสีย:

  • ต้นทุนเงินทุนสูง: เมมเบรนเป็นส่วนประกอบที่มีราคาแพงนำไปสู่การลงทุนเริ่มต้นที่สูงขึ้น
  • เมมเบรนเปรอะเปื้อน: นี่คือความท้าทายในการดำเนินงานหลัก แผ่นชีวะ การเจริญเติบโตของพื้นผิวเมมเบรน (bioการเปรอะเปื้อน) ช่วยลดฟลักซ์เพิ่มการใช้พลังงานและต้องทำความสะอาดหรือทดแทนบ่อย
  • การใช้พลังงาน: ความต้องการพลังงานที่สูงขึ้นเนื่องจากการเติมอากาศสำหรับกิจกรรมทางชีวภาพและการขัดข้องของเมมเบรนเช่นเดียวกับการสูบฉีด
  • ความซับซ้อนในการดำเนินงาน: ต้องมีการตรวจสอบและควบคุมที่ซับซ้อนมากขึ้นสำหรับการทำความสะอาดและบำรุงรักษาเมมเบรน

กากตะกอนที่เปิดใช้งานฟิล์มคงที่แบบรวม (IFAs)

ที่ กากตะกอนที่เปิดใช้งานฟิล์มคงที่แบบรวม (IFAs) ระบบเป็นเทคโนโลยีไฮบริดที่รวมคุณสมบัติที่ดีที่สุดของกากตะกอนทั้งสอง (การเจริญเติบโตที่ระงับ) และ แผ่นชีวะ (การเติบโตที่แนบมา) กระบวนการภายในเครื่องปฏิกรณ์เดียว

• การออกแบบและการดำเนินงาน:

  • ระบบรวม: IFAS ระบบรวมสื่อที่คงที่หรือเคลื่อนไหว (คล้ายกับ MBBR ผู้ให้บริการหรือกริดคงที่) ลงในอ่างกากตะกอนที่มีอยู่
  • ชีวมวลคู่: เครื่องปฏิกรณ์มีทั้งชีวมวลที่ถูกระงับ (กากตะกอนที่เปิดใช้งาน) และแนบ แผ่นชีวะ บนสื่อ
  • ผลเสริมฤทธิ์กัน: การเจริญเติบโตที่แขวนอยู่นั้นจัดการกับภาระอินทรีย์จำนวนมากในขณะที่ได้รับการปกป้อง แผ่นชีวะ ให้สภาพแวดล้อมที่มั่นคงสำหรับจุลินทรีย์ที่มีความเชี่ยวชาญเฉพาะทางที่เติบโตช้ากว่าโดยเฉพาะอย่างยิ่งแบคทีเรียไนตริไฟ สิ่งนี้ช่วยให้ความเข้มข้นของมวลชีวภาพสูงและประชากรพิเศษโดยไม่ต้องเพิ่มเวลาเก็บรักษาไฮดรอลิก
  • การแยกกากตะกอน: เช่นเดียวกับกากตะกอนที่เปิดใช้งานตัวชี้วัดรองจะใช้เพื่อแยกเหล้าผสมออกจากน้ำทิ้งที่ผ่านการบำบัดและกลับมากากตะกอนที่เปิดใช้งาน

• ข้อดี:

  • ปรับปรุงไนตริฟิเคชัน: มีประสิทธิภาพสูงในการบรรลุความมั่นคงและสมบูรณ์ การทำไนตริฟิเคชัน เนื่องจากการปรากฏตัวของ nitrifiers ที่เติบโตช้าในการป้องกัน แผ่นชีวะ .
  • กำลังการผลิตเพิ่มขึ้น/ลดลง: ช่วยให้พืชกากตะกอนที่มีอยู่ในปัจจุบันสามารถรับมือกับโหลดที่สูงขึ้นหรือมีคุณภาพที่ดีกว่า (เช่นการกำจัดไนโตรเจน) โดยไม่ต้องขยายปริมาณถัง
  • ความทนทาน: ให้ความเสถียรที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับแรงกระแทกเมื่อเทียบกับกากตะกอนที่เปิดใช้งานทั่วไป
  • การผลิตตะกอนน้อยลง: อาจส่งผลให้การผลิตกากตะกอนส่วนเกินลดลงเมื่อเทียบกับระบบกากตะกอนที่มีการเปิดใช้งานบริสุทธิ์แม้ว่าโดยทั่วไปจะมากกว่าบริสุทธิ์ MBBR .

• ข้อเสีย:

  • ต้นทุนเงินทุน: การเพิ่มหน้าจอสื่อและการเก็บรักษาลงในถังที่มีอยู่สามารถเพิ่มการลงทุนเริ่มต้น
  • การเก็บรักษาสื่อ: ต้องใช้หน้าจอเพื่อรักษาสื่อคล้ายกับ MBBR ซึ่งอาจมีแนวโน้มที่จะอุดตัน
  • ความซับซ้อนในการออกแบบ: ต้องมีการออกแบบอย่างรอบคอบเพื่อให้แน่ใจว่าการผสมผสานการเติมอากาศและการกระจายสื่อที่เหมาะสมสำหรับการเติบโตทั้งที่ถูกระงับและติดอยู่
  • การควบคุมการดำเนินงาน: ต้องมีการตรวจสอบทั้งชีวมวลที่ถูกระงับและติดตั้งเพิ่มชั้นของความซับซ้อนในการปฏิบัติงาน

การประยุกต์ใช้กระบวนการฟิล์มชีวภาพในการบำบัดน้ำ

ความเก่งกาจและความทนทานของ กระบวนการฟิล์มชีวภาพ ทำให้พวกเขาขาดไม่ได้ในสเปกตรัมกว้างของ การบำบัดน้ำ แอปพลิเคชันที่อยู่กับมลพิษต่าง ๆ และวัตถุประสงค์การรักษา ความสามารถของพวกเขาในการปิดกั้นชุมชนจุลินทรีย์ที่หลากหลายช่วยให้การเสื่อมสภาพและการกำจัดสารปนเปื้อนในวงกว้าง

การกำจัดสารอินทรีย์

หนึ่งในแอปพลิเคชันหลักและพื้นฐานที่สุดของ เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ เป็นการกำจัดสารอินทรีย์ออกจากน้ำอย่างมีประสิทธิภาพ สารประกอบอินทรีย์วัดเป็นความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี (BOD) หรือความต้องการออกซิเจนทางเคมี (COD) บริโภคออกซิเจนละลายในแหล่งน้ำและอาจเป็นอันตรายต่อชีวิตสัตว์น้ำ

• กลไก: เป็นแอโรบิก แผ่นชีวะ ระบบ (เช่น ตัวกรองหยด , RBCS , MBBRS และส่วนแอโรบิกของ MBRS และ IFAS ), แบคทีเรีย heterotrophic ภายใน แผ่นชีวะ ใช้สารประกอบอินทรีย์เป็นแหล่งอาหาร พวกเขาดูดซับอย่างรวดเร็วเผาผลาญและออกซิไดซ์สารเหล่านี้เป็นสารที่ง่ายกว่าและเป็นอันตรายน้อยกว่าเช่นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ
• ประสิทธิภาพ: ความเข้มข้นสูงของชีวมวลที่ใช้งานอยู่ภายใน แผ่นชีวะ เมทริกซ์รวมกับการสัมผัสอย่างต่อเนื่องกับน้ำเสียทำให้มั่นใจได้ว่าอัตราการกำจัดสารอินทรีย์ที่มีปริมาตรสูงแม้ภายใต้สภาวะการโหลดที่แตกต่างกัน

การกำจัดสารอาหาร (ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส)

ไนโตรเจนมากเกินไปและฟอสฟอรัสในน้ำเสียเป็นสาเหตุสำคัญของการดูดซับยูโทรฟิเคชั่นนำไปสู่บุปผาสาหร่ายและการพร่องออกซิเจนในการรับน้ำ กระบวนการฟิล์มชีวภาพ มีประสิทธิภาพสูงสำหรับขั้นสูง การกำจัดสารอาหาร .

• การกำจัดไนโตรเจน (ไนตริฟิเคชันและ deการทำไนตริฟิเคชัน):
  • ไนตริฟิเคชัน: แบคทีเรีย nitrifying autotrophic (เช่น Nitrosomonas , ไนโตรแบคทีเรีย ) ภายใน แผ่นชีวะ ออกซิไดซ์แอมโมเนีย (NH3) ถึงไนไตรต์ (NO2−) จากนั้นไปยังไนเตรต (NO3−) ภายใต้สภาวะแอโรบิก เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ ชอบ MBBRS และ IFAS มีความเหมาะสมเป็นพิเศษสำหรับ การทำไนตริฟิเคชัน เนื่องจากความสามารถในการรักษาแบคทีเรียที่เติบโตช้าเหล่านี้
  • การทำให้เป็นปฏิเสธ: heterotrophic denitifying bacteria ในโซน anoxic (ออกซิเจนขาด) ของ แผ่นชีวะ ลดไนเตรต (NO3−) เป็นก๊าซไนโตรเจน (N2) ซึ่งจะถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ สิ่งนี้มักเกิดขึ้นในส่วนที่มีออกซิเจนที่ลึกกว่าและมีความหนา แผ่นชีวะ หรือในเขต anoxic เฉพาะของหลายขั้นตอน เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ .
• การกำจัดฟอสฟอรัส:
  • ในขณะที่ชีววิทยาหลัก การกำจัดฟอสฟอรัส มักอาศัยสิ่งมีชีวิตที่ถูกระงับเฉพาะ (เช่น PAOS) แผ่นชีวะ ระบบสามารถนำไปสู่การตกตะกอนฟอสฟอรัสเคมีหรือให้เงื่อนไขสำหรับการดูดซึมทางชีวภาพบางอย่าง โดยทั่วไปแล้วการกำจัดฟอสฟอรัสจะถูกรวมเข้าด้วยกันโดยใช้การเติมสารเคมีหรือรวมกับกระบวนการทางชีวภาพอื่น ๆ ในการออกแบบลูกผสม บางคนพิเศษ เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ กำลังได้รับการพัฒนาเพื่อเพิ่มการกำจัดฟอสฟอรัสทางชีวภาพ

การกำจัดโลหะหนักและสารปนเปื้อนที่เกิดขึ้นใหม่

แผ่นชีวะ แสดงความสามารถที่น่าทึ่งสำหรับการโต้ตอบกับมลพิษที่ท้าทายหลากหลายรวมถึงโลหะหนักและ สารปนเปื้อนที่เกิดขึ้นใหม่ (เช่นยา, ผลิตภัณฑ์ดูแลส่วนบุคคล, ยาฆ่าแมลง)

• การกำจัดโลหะหนัก: แผ่นชีวะ สามารถกำจัดโลหะหนักผ่านกลไกหลายอย่าง:
  • การดูดซับทางชีวภาพ: ที่ EPS เมทริกซ์สามารถผูกไอออนของโลหะผ่านปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าสถิตและคีเลชั่น
  • Bioprecipitation: จุลินทรีย์สามารถเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขค่า pH หรือรีดอกซ์ซึ่งนำไปสู่การตกตะกอนของสารประกอบโลหะ
  • Biหรือeduction/Bio-Oxidation: จุลินทรีย์สามารถเปลี่ยนโลหะเป็นรูปแบบที่เป็นพิษน้อยกว่าหรือมีเสถียรภาพมากขึ้น
• สารปนเปื้อนที่เกิดขึ้นใหม่ (ECS): ในขณะที่ท้าทายหลายคน แผ่นชีวะ ชุมชนมีเครื่องจักรเอนไซม์เพื่อลดหรือเปลี่ยน ECs อินทรีย์ที่ซับซ้อน ประชากรจุลินทรีย์ที่หลากหลายและสภาพแวดล้อมที่มั่นคงภายใน แผ่นชีวะ อนุญาตให้ปรับสภาพและการเติบโตของ degraders พิเศษ นี่เป็นพื้นที่การวิจัยที่ใช้งานอยู่ด้วย การชีวภาพ (แนะนำสายพันธุ์จุลินทรีย์ที่เฉพาะเจาะจง) มักจะสำรวจเพื่อเพิ่มการกำจัด EC

บำบัดน้ำดื่ม

ในขณะที่เป็นที่รู้จักกันเป็นหลักสำหรับ บำบัดน้ำเสีย , กระบวนการฟิล์มชีวภาพ มีความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ บำบัดน้ำดื่ม สำหรับการปรับปรุงคุณภาพน้ำดิบและการปนเปื้อนที่เฉพาะเจาะจง

• ตัวกรองคาร์บอนกระตุ้นทางชีวภาพ (BAC): สิ่งเหล่านี้เป็นหลัก เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ ที่คาร์บอนเปิดใช้งานทำหน้าที่เป็นสื่อสำหรับ แผ่นชีวะ การเจริญเติบโต. ตัวกรอง BAC ใช้ในการลบสารอินทรีย์ธรรมชาติ (NOM) สารประกอบรสชาติและกลิ่นและ micropollutants ที่ แผ่นชีวะ เพิ่มความสามารถในการดูดซับของคาร์บอนและยืดอายุการใช้งานโดยการย่อยสลายทางชีวภาพ
• แมงกานีสและการกำจัดเหล็ก: ชุมชนจุลินทรีย์เฉพาะใน แผ่นชีวะ สามารถออกซิไดซ์แมงกานีสและเหล็กที่ละลายได้ซึ่งนำไปสู่การเร่งรัดและการกำจัดน้ำดื่ม
• ก่อนการรักษา: Biofilm ตัวกรองสามารถใช้เป็นขั้นตอนการรักษาล่วงหน้าเพื่อลดความขุ่นและโหลดอินทรีย์ซึ่งจะช่วยลดการก่อตัวของผลพลอยได้จากการฆ่าเชื้อเมื่อคลอรีนถูกนำไปใช้ในภายหลัง

บำบัดน้ำเสีย

แอปพลิเคชันที่แพร่หลายและดั้งเดิมมากที่สุด กระบวนการฟิล์มชีวภาพ อยู่ในการรักษาของเทศบาลและอุตสาหกรรม น้ำเสีย - จากระบบกระจายอำนาจขนาดเล็กไปจนถึงเมืองขนาดใหญ่ บำบัดน้ำเสีย พืช, เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ เป็นศูนย์กลางของการสุขาภิบาลที่ทันสมัย

• การบำบัดน้ำเสียเทศบาล: ตัวกรองหยด , RBCS , MBBRS , IFAS , และ MBRS มีการใช้อย่างกว้างขวางสำหรับการรักษาหลักและรองของน้ำเสียเทศบาลกำจัดสารอินทรีย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพของแข็งแขวนลอยและสารอาหาร (ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส) พวกเขามีคุณค่าสำหรับความทนทานและความสามารถในการจัดการกับภาระที่แตกต่างกันจากแหล่งที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์
• การบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรม: กระบวนการฟิล์มชีวภาพ ได้รับการปรับให้เข้ากับการบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมที่หลากหลายซึ่งมักจะมีสารประกอบอินทรีย์ที่เฉพาะเจาะจงและบางครั้ง ความยืดหยุ่นของพวกเขาช่วยให้พวกเขาสามารถจัดการกับมลพิษที่มีความเข้มข้นสูงขึ้นและรับมือกับการปล่อยอุตสาหกรรมที่อาจท้าทายสำหรับระบบการเจริญเติบโตแบบดั้งเดิม ตัวอย่างเช่นการบำบัดน้ำเสียจากอาหารและเครื่องดื่มสิ่งทอเคมีและอุตสาหกรรมยา ความสามารถของ แผ่นชีวะ การปรับตัวให้เข้ากับและย่อยสลายสารประกอบ recalcitrant ทำให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมเฉพาะทาง

ข้อดีและข้อเสียของกระบวนการฟิล์มชีวภาพ

ในขณะที่มีประสิทธิภาพสูง กระบวนการฟิล์มชีวภาพ เช่นเดียวกับเทคโนโลยีใด ๆ มาพร้อมกับชุดของข้อได้เปรียบและข้อเสียโดยธรรมชาติที่มีอิทธิพลต่อความเหมาะสมของพวกเขาสำหรับเฉพาะ การบำบัดน้ำ แอปพลิเคชัน การทำความเข้าใจแง่มุมเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการตัดสินใจอย่างชาญฉลาดในการออกแบบพืชและการดำเนินงาน

ข้อดี

ลักษณะเฉพาะของ แผ่นชีวะ ยืมตัวเองเพื่อประโยชน์ที่สำคัญหลายประการ การบำบัดน้ำ และ บำบัดน้ำเสีย .

• ประสิทธิภาพการรักษาสูง: เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ มีประสิทธิภาพการรักษาปริมาตรสูง ความเข้มข้นสูงของชีวมวลที่ใช้งาน (จุลินทรีย์) บรรจุอย่างหนาแน่นภายใน แผ่นชีวะ เมทริกซ์มักจะสูงกว่าระบบการเจริญเติบโตแบบระงับอย่างมีนัยสำคัญช่วยให้เกิดการย่อยสลายอย่างรวดเร็วของมลพิษ กิจกรรมจุลินทรีย์ที่เข้มข้นนี้นำไปสู่อัตราการกำจัดที่ยอดเยี่ยมสำหรับสารอินทรีย์ การทำไนตริฟิเคชัน และบ่อยครั้ง การทำให้เป็นปฏิเสธ - การปรากฏตัวของซอกพิเศษภายใน แผ่นชีวะ นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถกำจัดสิ่งปนเปื้อนที่มีความหลากหลายหรือ recalcitrant ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

• รอยเท้าเล็ก: เนื่องจากความสามารถในการรักษาปริมาตรสูงจำนวนมาก กระบวนการฟิล์มชีวภาพ ต้องการรอยเท้าทางกายภาพที่มีขนาดเล็กลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับระบบการเจริญเติบโตแบบระงับแบบเดิม (เช่นกากตะกอนที่เปิดใช้งาน) นี่เป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเทคโนโลยีเช่น MBBRS และ MBRS ซึ่งสามารถบรรลุอัตราการกำจัดมลพิษสูงในการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ขนาดกะทัดรัดทำให้เหมาะสำหรับพื้นที่ในเมืองที่มีความพร้อมใช้งานของที่ดิน จำกัด หรือสำหรับการอัพเกรดโรงงานที่มีอยู่โดยไม่มีการก่อสร้างที่สำคัญ

• ความมั่นคงและความยืดหยุ่น: จุลินทรีย์ภายในก แผ่นชีวะ ได้รับการปกป้องจากความผันผวนของสิ่งแวดล้อมอย่างฉับพลัน (เช่นการเปลี่ยนแปลงของค่า pH, อุณหภูมิหรือภาระการกระแทกที่เป็นพิษ) มากกว่าเซลล์ที่ลอยอยู่บนท้องฟ้า ที่ EPS เมทริกซ์ทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ให้ microenvironment ที่มั่นคง การป้องกันที่เพิ่มขึ้นนี้ทำให้ ระบบฟิล์มชีวภาพ มีความแข็งแกร่งและยืดหยุ่นอย่างน่าทึ่งสามารถจัดการความแปรปรวนของคุณภาพน้ำที่มีอิทธิพลหรืออัตราการไหลที่มีอารมณ์เสียในการปฏิบัติงานน้อยลงและเวลาพักฟื้นที่เร็วขึ้น ความเสถียรนี้ยังแปลความแปรปรวนของการผลิตตะกอนน้อยลงและคุณภาพน้ำทิ้งที่สอดคล้องกันมากขึ้น

• การผลิตกากตะกอนต่ำ: โดยทั่วไป, กระบวนการฟิล์มชีวภาพ มีแนวโน้มที่จะผลิตกากตะกอนส่วนเกินน้อยกว่าเมื่อเทียบกับระบบกากตะกอนที่เปิดใช้งาน นี่เป็นเพราะปัจจัยหลายประการ:

  • เวลาเก็บรักษาของแข็งอีกต่อไป (SRT): ธรรมชาติที่คงที่ของชีวมวลหมายความว่าจุลินทรีย์มี SRT ที่ยาวมากนำไปสู่การหายใจภายนอกมากขึ้น (ที่จุลินทรีย์ใช้วัสดุเซลล์ของตัวเอง) และการเจริญเติบโตสุทธิน้อยลง
  • การควบคุมตนเอง: ในบางระบบเช่น MBBRS กองกำลังที่แท้จริงในเครื่องปฏิกรณ์สามารถลดมวลชีวภาพส่วนเกินออกได้โดยธรรมชาติป้องกันมากเกินไป แผ่นชีวะ ความหนาและนำไปสู่ผลผลิตชีวมวลที่มีความเสถียรและลดลง การผลิตกากตะกอนที่ต่ำกว่าแปลเป็นต้นทุนที่ลดลงที่เกี่ยวข้องกับการจัดการกากตะกอนการแยกน้ำและการกำจัดซึ่งอาจเป็นค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานที่สำคัญ

ข้อเสีย

แม้จะมีข้อได้เปรียบมากมาย กระบวนการฟิล์มชีวภาพ ไม่ได้ไม่มีความท้าทายต้องพิจารณาเฉพาะในการออกแบบการดำเนินงานและการบำรุงรักษา

• แผ่นชีวะเปรอะเปื้อนและอุดตัน: ธรรมชาติของ แผ่นชีวะ - การเติบโตของกาวของพวกเขา - สามารถนำไปสู่ปัญหา มากเกินไป แผ่นชีวะ การเจริญเติบโตโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบที่มีสื่อคงที่ชอบ ตัวกรองหยด หรือ bafs สามารถนำไปสู่ การเปรอะเปื้อน หรือการอุดตันของรูขุมขนและช่องสัญญาณการไหล สิ่งนี้จะช่วยลดความสามารถในการไฮดรอลิกทำให้เกิดการไหลเวียนระยะสั้นและสามารถลดประสิทธิภาพการรักษาได้ ใน MBRS การเติมเชื้อเพลิงชีวภาพบนพื้นผิวเมมเบรนเป็นความท้าทายหลักในการปฏิบัติงานลดฟลักซ์ซึมผ่านอย่างมีนัยสำคัญและต้องใช้ระบบทำความสะอาดอย่างเข้มข้น การจัดการและป้องกันมากเกินไป แผ่นชีวะ การสะสมเป็นงานที่ดำเนินการอย่างต่อเนื่อง

• ความซับซ้อนในการดำเนินงานสำหรับการพิจารณาระบบ / การบำรุงรักษาขั้นสูง: ในขณะที่ง่ายกว่า กระบวนการฟิล์มชีวภาพ เหมือนพื้นฐาน ตัวกรองหยด ค่อนข้างง่ายต่อการใช้งานขั้นสูง เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ (เช่น MBRS และซับซ้อน IFAS การออกแบบ) สามารถแนะนำความซับซ้อนในการปฏิบัติงานที่สูงขึ้น สิ่งนี้อาจเกี่ยวข้องกับ:

  • การจัดการเมมเบรน: สำหรับ MBRS , การตรวจสอบที่ซับซ้อน, โปรโตคอลการทำความสะอาดสถานที่ (CIP) และการแบ็คฟลัชชิงเป็นสิ่งจำเป็นในการจัดการ การเปรอะเปื้อน .
  • การเก็บรักษาและการผสมสื่อ: ใน MBBRS และ IFAS การออกแบบที่เหมาะสมสำหรับหน้าจอการเก็บรักษาสื่อและการผสม/การเติมอากาศที่ดีที่สุดเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันการสูญเสียของสื่อหรือโซนที่ตายแล้ว
  • การตรวจสอบกระบวนการ: ในขณะที่แข็งแกร่งปรับให้เหมาะสม แผ่นชีวะ ประสิทธิภาพยังคงต้องมีการตรวจสอบพารามิเตอร์อย่างระมัดระวังเช่นออกซิเจนละลาย pH และระดับสารอาหารเพื่อให้แน่ใจว่าสุขภาพและกิจกรรมของชุมชนจุลินทรีย์ ระบบเหล่านี้อาจต้องการผู้ประกอบการที่มีทักษะในระดับที่สูงขึ้นและกิจวัตรการบำรุงรักษาที่ซับซ้อนมากขึ้นเมื่อเทียบกับคู่พื้นฐาน

ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพการใช้งานแผ่นชีวะ

ประสิทธิผลของใด ๆ เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ ขึ้นอยู่กับการทำงานร่วมกันที่ซับซ้อนของพารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อมและการดำเนินงาน การทำความเข้าใจปัจจัยเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการปรับให้เหมาะสม แผ่นชีวะ การเจริญเติบโตการรักษาความมั่นคงของระบบและบรรลุผลการรักษาที่ต้องการ

เวลาเก็บรักษาไฮดรอลิก (HRT)

เวลาเก็บรักษาไฮดรอลิก (HRT) หมายถึงระยะเวลาเฉลี่ยของปริมาณน้ำยังคงอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์ มันเป็นพารามิเตอร์การดำเนินงานที่สำคัญซึ่งมีผลโดยตรงต่อเวลาติดต่อระหว่างมลพิษและ แผ่นชีวะ .

• ผลกระทบ: HRT ที่เพียงพอเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้จุลินทรีย์ใน แผ่นชีวะ มีเวลาเพียงพอที่จะดูดซับเผาผลาญและลดสารปนเปื้อน หาก HRT สั้นเกินไปมลพิษอาจผ่านระบบก่อนที่จะสามารถกำจัดได้อย่างสมบูรณ์ซึ่งนำไปสู่คุณภาพน้ำทิ้งที่ไม่ดี ในทางกลับกัน HRT ที่ยาวเกินไปอาจไม่ได้ผลประโยชน์ตามสัดส่วนเสมอไปและอาจนำไปสู่ปริมาณเครื่องปฏิกรณ์ขนาดใหญ่ที่ไม่จำเป็น
• การเพิ่มประสิทธิภาพ: HRT ที่ดีที่สุดแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับมลพิษเฉพาะคุณภาพน้ำทิ้งเป้าหมายและประเภทของ เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ ใช้แล้ว. ตัวอย่างเช่นระบบที่ออกแบบมาสำหรับ การทำไนตริฟิเคชัน โดยทั่วไปแล้วจะต้องใช้ HRTs ที่ยาวนานกว่าการกำจัดคาร์บอนอินทรีย์เพียงอย่างเดียวเนื่องจากแบคทีเรียไนเตรทเติบโตช้ากว่า

ความพร้อมของสารอาหาร

เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดจุลินทรีย์ใน แผ่นชีวะ ต้องการสารอาหารที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตการเผาผลาญและการรักษาฟังก์ชั่นของเซลล์ สารอาหารหลักสำหรับชีววิทยา การบำบัดน้ำ คือคาร์บอนไนโตรเจนและฟอสฟอรัส

• ผลกระทบ:
  • แหล่งคาร์บอน: สารอินทรีย์ทำหน้าที่เป็นคาร์บอนหลักและแหล่งพลังงานสำหรับแบคทีเรีย heterotrophic ที่รับผิดชอบในการกำจัด BOD/COD และ deการทำไนตริฟิเคชัน - การขาดคาร์บอนออร์แกนิกที่พร้อมใช้งานสามารถ จำกัด กิจกรรมของพวกเขาได้
  • ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส: สิ่งเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์เซลล์ ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสไม่เพียงพอ (โดยทั่วไปคืออัตราส่วน C: N: P ประมาณ 100: 5: 1) สามารถนำไปสู่ข้อ จำกัด ของสารอาหารการขัดขวางการเจริญเติบโตและกิจกรรมของจุลินทรีย์และอาจทำให้อ่อนแอลง แผ่นชีวะ โครงสร้างหรือการกำจัดมลพิษที่ไม่สมบูรณ์
• การเพิ่มประสิทธิภาพ: ในน้ำเสียอุตสาหกรรมบางแห่งหรือน้ำเสียของเทศบาลเจือจางสูงอาจจำเป็นต้องมีการเสริมสารอาหารเพื่อให้แน่ใจว่าเหมาะสมที่สุด แผ่นชีวะ ผลงาน. ในทางกลับกันสารอาหารที่มากเกินไปอาจนำไปสู่การเติบโตอย่างรวดเร็วที่ไม่พึงประสงค์และเพิ่มขึ้น การเปรอะเปื้อน .

อุณหภูมิ

อุณหภูมิมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อกิจกรรมการเผาผลาญอัตราการเจริญเติบโตและปฏิกิริยาของเอนไซม์ของจุลินทรีย์ภายใน แผ่นชีวะ .

• ผลกระทบ:
  • กิจกรรม: โดยทั่วไปอัตราการเผาผลาญของจุลินทรีย์จะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิสูงถึงที่เหมาะสมและลดลงเกินกว่า อุณหภูมิที่สูงขึ้น (ภายในช่วง mesophilic, ~ 20-40 ° C) มักจะนำไปสู่การเสื่อมสภาพของมลพิษที่เร็วขึ้นและการรักษาที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
  • อัตราการเติบโต: อัตราการเจริญเติบโตของประชากรจุลินทรีย์ที่สำคัญเช่นแบคทีเรียไนเตรทมีความไวต่ออุณหภูมิสูง อุณหภูมิต่ำสามารถชะลอลงได้อย่างมาก การทำไนตริฟิเคชัน ทำให้เป็นปัจจัย จำกัด ในสภาพอากาศหนาวเย็น
  • การแพร่กระจาย: อุณหภูมิยังส่งผลต่อความหนืดของน้ำและอัตราการแพร่กระจายของออกซิเจนและสารตั้งต้นใน แผ่นชีวะ ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อการถ่ายโอนมวลภายใน แผ่นชีวะ เมทริกซ์
• การเพิ่มประสิทธิภาพ: ในขณะที่น้ำเสียความร้อนมักจะทำไม่ได้เนื่องจากค่าใช้จ่ายบางครั้งการออกแบบระบบสามารถอธิบายถึงความผันผวนของอุณหภูมิ (เช่นปริมาณเครื่องปฏิกรณ์ขนาดใหญ่สำหรับสภาพอากาศที่เย็นกว่า) หรือเลือกสายพันธุ์จุลินทรีย์ที่ปรับความเย็น

pH

ค่า pH ของน้ำเสียส่งผลกระทบโดยตรงต่อกิจกรรมของเอนไซม์และความสมบูรณ์ของโครงสร้างของจุลินทรีย์และ EPS เมทริกซ์ จุลินทรีย์การบำบัดน้ำเสียส่วนใหญ่เจริญเติบโตภายในช่วงค่า pH เป็นกลางถึงอัลคาไลน์เล็กน้อย (โดยทั่วไปคือ 6.5-8.5)

• ผลกระทบ:
  • กิจกรรมจุลินทรีย์: ค่า pH ที่รุนแรง (เป็นกรดมากเกินไปหรือเป็นด่างเกินไป) สามารถทำลายเอนไซม์ยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์และแม้แต่ฆ่าจุลินทรีย์
  • กระบวนการเฉพาะ: กระบวนการทางชีวภาพบางอย่างมีความไวต่อค่า pH โดยเฉพาะ ตัวอย่างเช่น, การทำไนตริฟิเคชัน มีความไวสูงต่อค่า pH ซึ่งมักจะต้องใช้ค่า pH สูงกว่า 7.0 เพื่อประสิทธิภาพที่ดีที่สุดเนื่องจากกระบวนการใช้ความเป็นด่าง การทำให้เป็นปฏิเสธ ในทางกลับกันมีแนวโน้มที่จะเพิ่มความเป็นด่าง
  • ความมั่นคงของ EPS: ความมั่นคงและประจุของไฟล์ EPS เมทริกซ์ยังได้รับอิทธิพลจากค่า pH ซึ่งมีผลต่อ แผ่นชีวะ โครงสร้างและการยึดเกาะ
• การเพิ่มประสิทธิภาพ: การตรวจสอบและปรับค่า pH ของน้ำเสียที่มีอิทธิพล (เช่นการใช้ยาทางเคมี) มักจะจำเป็นเพื่อรักษาเงื่อนไขที่เหมาะสมสำหรับ แผ่นชีวะ และป้องกันการยับยั้งกระบวนการ

ออกซิเจนละลาย (ทำ)

ออกซิเจนละลาย (ทำ) เป็นพารามิเตอร์สำคัญสำหรับแอโรบิก กระบวนการฟิล์มชีวภาพ ในขณะที่ออกซิเจนทำหน้าที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอนเทอร์มินัลสำหรับปฏิกิริยาการเผาผลาญจำนวนมาก

• ผลกระทบ:
  • กระบวนการแอโรบิก: เพียงพอ ทำ เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการกำจัดสารอินทรีย์อย่างมีประสิทธิภาพโดยแบคทีเรีย heterotrophic และสำหรับ nitrification โดย nitrifiers autotrophic ต่ำ ทำ ระดับสามารถ จำกัด กระบวนการเหล่านี้ซึ่งนำไปสู่การรักษาที่ไม่สมบูรณ์
  • กระบวนการ anoxic/anaerobic: ในทางกลับกันสำหรับกระบวนการเช่น การทำให้เป็นปฏิเสธ จำเป็นต้องมีเงื่อนไข anoxic (ไม่มีออกซิเจนโมเลกุลอิสระ) เป็นหนา แผ่นชีวะ การไล่ระดับออกซิเจนสามารถเกิดขึ้นได้ตามธรรมชาติช่วยให้ทั้งการย่อยสลายแบบแอโรบิคที่พื้นผิวและ anoxic การทำให้เป็นปฏิเสธ ลึกลงไปภายใน แผ่นชีวะ เมทริกซ์
  • โครงสร้างแผ่นชีวะ: ทำ ระดับยังสามารถมีอิทธิพลต่อโครงสร้างทางกายภาพของ แผ่นชีวะ ส่งผลกระทบต่อความหนาและความหนาแน่น
• การเพิ่มประสิทธิภาพ: กลยุทธ์การเติมอากาศที่เหมาะสม (เช่นการเติมอากาศแบบกระจายเครื่องเติมอากาศพื้นผิว) จะถูกนำมาใช้เพื่อรักษาที่ดีที่สุด ทำ ระดับแอโรบิก เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ - การตรวจ ทำ ในโซนที่แตกต่างกันของเครื่องปฏิกรณ์เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการบรรลุกระบวนการหลายขั้นตอนเช่นการกำจัดคาร์บอนแบบรวมและ การทำให้เป็นไนตริฟิเคชัน/denitrification .

กลยุทธ์การควบคุมฟิล์มชีวภาพ

ในขณะที่ แผ่นชีวะ มีค่ามากใน การบำบัดน้ำ การเติบโตที่ไม่สามารถควบคุมได้ของพวกเขาสามารถนำไปสู่ปัญหาการดำเนินงานเป็นหลัก การเปรอะเปื้อน และอุดตัน ดังนั้นจึงมีประสิทธิภาพ การควบคุมฟิล์มชีวภาพ กลยุทธ์มีความสำคัญในการรักษาประสิทธิภาพของกระบวนการและอายุยืนของระบบ

วิธีทางกายภาพ

วิธีการทางกายภาพมีจุดมุ่งหมายเพื่อลบหรือป้องกัน แผ่นชีวะ การสะสมผ่านวิธีการทางกล

• Scouring/Shear Forces: ในเครื่องปฏิกรณ์ชอบ MBBRS และ RBCs การเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องของผู้ให้บริการหรือการหมุนของแผ่นดิสก์สร้างแรงเฉือนที่ลดลงตามธรรมชาติ แผ่นชีวะ , รักษาความหนาที่ดีที่สุด ในท่อการไหลแบบปั่นป่วนสามารถลดลงได้ แผ่นชีวะ สิ่งที่แนบมา
• การล้างย้อนกลับ: สำหรับเครื่องปฏิกรณ์แบบคงที่เช่น ตัวกรองหยด และ bafs การล้างย้อนกลับเป็นระยะ (ย้อนกลับการไหลของน้ำบ่อยครั้งที่มีการกัดเซาะอากาศ) ใช้เพื่อขับไล่สะสม แผ่นชีวะ และของแข็งระงับการป้องกันการอุดตันและฟื้นฟูความสามารถในการไฮดรอลิก
• การทำความสะอาดเชิงกล: สำหรับพื้นผิวเช่นเมมเบรนใน MBRS สามารถใช้ระบบทำความสะอาดเชิงกลหรือระบบทำความสะอาดเฉพาะทางได้บ่อยครั้งร่วมกับการทำความสะอาดทางเคมี
• การขูด/แปรง: ในท่อหรือพื้นผิวขนาดใหญ่การขูดทางกายภาพหรือการแปรงฟันสามารถกำจัดได้ด้วยตนเอง แผ่นชีวะ .

วิธีเคมี

สารเคมีมักใช้เพื่อยับยั้ง แผ่นชีวะ การก่อตัวหรือเพื่อแยกและฆ่าที่มีอยู่ แผ่นชีวะ .

• ฆ่าเชื้อ/ไบโอไซด์: ตัวแทนเช่นคลอรีน, คลอรีน, คลอรีนไดออกไซด์และโอโซนใช้กันอย่างแพร่หลายในการฆ่าเชื้อน้ำและยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ ใน แผ่นชีวะ การควบคุมสามารถนำไปใช้เป็นระยะ ๆ หรืออย่างต่อเนื่องในปริมาณที่ต่ำกว่าเพื่อป้องกันการแนบเบื้องต้นหรือเพื่อฆ่าจุลินทรีย์ภายใน แผ่นชีวะ - อย่างไรก็ตาม, แผ่นชีวะ เสนอการป้องกันที่สำคัญมักจะต้องใช้ความเข้มข้นของยาฆ่าเชื้อที่สูงขึ้นหรือเวลาติดต่อนานขึ้น
• ตัวแทนออกซิไดซ์: นอกเหนือจากยาฆ่าเชื้อทั่วไปสารออกซิไดซ์อื่น ๆ เช่นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สามารถใช้ในการทำลาย EPS เมทริกซ์และฆ่าเซลล์ฝังตัว
• สารลดแรงตึงผิวและสารช่วยกระจายตัว: สารเคมีเหล่านี้สามารถลดการยึดเกาะของจุลินทรีย์ไปยังพื้นผิวและช่วยแยกออกจากที่มีอยู่ แผ่นชีวะ โดยการทำลาย EPS เมทริกซ์ทำให้พวกเขามีความอ่อนไหวต่อการกำจัดมากขึ้น
• เอนไซม์: เอนไซม์เฉพาะสามารถกำหนดเป้าหมายและทำลายส่วนประกอบของ EPS เมทริกซ์เช่นโพลีแซคคาไรด์หรือโปรตีนเพื่อลดระดับ แผ่นชีวะ โครงสร้าง.

วิธีการทางชีวภาพ

กลยุทธ์การควบคุมทางชีวภาพใช้ประโยชน์จากการมีปฏิสัมพันธ์ของจุลินทรีย์หรือวิธีการทางวิศวกรรมในการจัดการ แผ่นชีวะ การเติบโตมักจะเสนอทางเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

• การยกเว้นการแข่งขัน: แนะนำจุลินทรีย์ที่ไม่ก่อให้เกิดโรคเฉพาะที่แข่งขันกับที่ไม่พึงประสงค์ แผ่นชีวะ ตัวสร้างพื้นที่สำหรับพื้นที่หรือสารอาหารสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของพวกเขา
• แบคทีเรีย: ไวรัสที่ติดเชื้อโดยเฉพาะและ Lyse (ทำลาย) แบคทีเรียสามารถใช้ในการกำหนดเป้าหมายและควบคุมประชากรแบคทีเรียที่มีปัญหาเฉพาะภายใน แผ่นชีวะ - นี่เป็นวิธีที่เฉพาะเจาะจงสูง
• Quorum ดับ: กลยุทธ์นี้เกี่ยวข้องกับการแทรกแซง การตรวจจับองค์ประชุม ระบบการสื่อสารของแบคทีเรีย โดยการย่อยสลายโมเลกุลการส่งสัญญาณหรือการปิดกั้นตัวรับของพวกเขา การดับยูรัม สามารถป้องกันแบคทีเรียจากการประสานงาน แผ่นชีวะ พฤติกรรมการก่อตัวจึงยับยั้ง แผ่นชีวะ การเจริญเติบโตและการส่งเสริมการปลด
• Bioaugmentation: ในขณะที่มักใช้สำหรับการย่อยสลายที่เพิ่มขึ้น การชีวภาพ อาจเกี่ยวข้องกับการแนะนำสายพันธุ์ที่สร้างสารยับยั้งสารประกอบที่ไม่พึงประสงค์ แผ่นชีวะ การเจริญเติบโต.

กรณีศึกษา: การดำเนินการตามกระบวนการฟิล์มชีวภาพที่ประสบความสำเร็จ

ประสิทธิภาพและความเก่งกาจของ กระบวนการฟิล์มชีวภาพ เป็นภาพประกอบที่ดีที่สุดผ่านการใช้งานที่ประสบความสำเร็จในโลกแห่งความเป็นจริง การบำบัดน้ำ สิ่งอำนวยความสะดวกในเครื่องชั่งและแอพพลิเคชั่นต่างๆ

โรงบำบัดน้ำเสียเทศบาล

• ตัวอย่าง: เทศบาลขนาดใหญ่จำนวนมาก บำบัดน้ำเสีย พืชได้รวมเข้าด้วยกัน MBBR or IFAS ระบบที่จะตอบสนองอย่างเข้มงวด การกำจัดสารอาหาร (เช่นไนโตรเจนทั้งหมดและฟอสฟอรัส) ขีด จำกัด การปลดปล่อยโดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่มีความไวต่อ eutrophication
• เรื่องราวความสำเร็จ: โรงงานมหานครอัพเกรดโรงงานกากตะกอนที่เปิดใช้งานทั่วไปโดยการแปลงแอ่งอากาศที่มีอยู่เป็น IFAS เครื่องปฏิกรณ์ โดยการเพิ่ม MBBR ผู้ให้บริการพวกเขาเพิ่มความเข้มข้นของชีวมวลอย่างมีนัยสำคัญสำหรับ nitrification โดยไม่ต้องขยายรอยเท้าทางกายภาพของพืช สิ่งนี้ทำให้พวกเขาบรรลุการปฏิบัติตามขีด จำกัด ของแอมโมเนียใหม่ที่เข้มงวดขึ้นอย่างต่อเนื่องแม้ในช่วงฤดูหนาวที่หนาวเย็นเมื่อกิจกรรมแบคทีเรียไนเตรทมักจะช้าลง

การบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรม

• ตัวอย่าง: ภาคอุตสาหกรรมโดยเฉพาะอาหารและเครื่องดื่มเยื่อกระดาษและกระดาษและการผลิตสารเคมีมักจะสร้างความแข็งแรงหรือน้ำเสียที่ซับซ้อน MBBRS และแอนแอโรบิค เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ (เช่น UASB - ผ้าห่มกากตะกอนแบบไม่ใช้ออกซิเจนซึ่งเกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตที่แนบมา) มักใช้
• เรื่องราวความสำเร็จ: โรงเบียร์ประสบความสำเร็จในการดำเนินการ MBBR ระบบสำหรับมัน บำบัดน้ำเสีย - ภาระอินทรีย์สูงจากกระบวนการผลิตเบียร์ได้รับการจัดการอย่างมีประสิทธิภาพโดย MBBR ช่วยให้สามารถแก้ปัญหาการรักษาขนาดกะทัดรัดภายในไซต์ที่มีอยู่ ระบบได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความแข็งแกร่งต่อความผันผวนของความเข้มข้นอินทรีย์โดยทั่วไปของการดำเนินงานอุตสาหกรรมแบทช์ผลิตน้ำทิ้งอย่างต่อเนื่องซึ่งเป็นไปตามกฎระเบียบของการปลดปล่อยในขณะที่ต้องการการแทรกแซงของผู้ปฏิบัติงานน้อยกว่าระบบกากตะกอนที่เทียบได้

โรงงานบำบัดน้ำดื่ม

• ตัวอย่าง: กระบวนการฟิล์มชีวภาพ , โดยเฉพาะ ตัวกรองคาร์บอนกระตุ้นทางชีวภาพ (BAC) มีการใช้มากขึ้นเรื่อย ๆ บำบัดน้ำดื่ม เพื่อเพิ่มคุณภาพน้ำและลดการพึ่งพายาฆ่าเชื้อทางเคมี
• เรื่องราวความสำเร็จ: โรงงานดื่มน้ำต้องเผชิญกับความท้าทายที่มีรสชาติตามฤดูกาลและสารประกอบกลิ่นและความกังวลเกี่ยวกับการสร้างผลพลอยได้จากการฆ่าเชื้อ ตัวกรอง BAC - โดยการให้กำลังใจ แผ่นชีวะ การเจริญเติบโตของสื่อ GAC พืชสังเกตเห็นการลดลงอย่างมีนัยสำคัญในสารอินทรีย์ธรรมชาติ (NOM) และสารตั้งต้น DBP เฉพาะ ก่อน คลอรีน การบำบัดทางชีวภาพนี้ช่วยลดปริมาณคลอรีนที่จำเป็นสำหรับการฆ่าเชื้อซึ่งนำไปสู่ระดับ DBP ที่ลดลงในน้ำดื่มสำเร็จรูปและคุณภาพความงามที่ดีขึ้นโดยไม่ลดทอนความปลอดภัย

แนวโน้มในอนาคตของเทคโนโลยีฟิล์มชีวภาพ

เขตข้อมูลของ เทคโนโลยีแผ่นชีวะ มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องขับเคลื่อนด้วยความต้องการที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นยั่งยืนและยืดหยุ่นมากขึ้น การบำบัดน้ำ การแก้ปัญหา แนวโน้มสำคัญหลายประการกำลังกำหนดอนาคต

• Bioaugmentation: การแนะนำเชิงกลยุทธ์ของสายพันธุ์จุลินทรีย์ที่มีประสิทธิภาพสูงและมีประสิทธิภาพสูง เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ การปรับปรุงหรือแนะนำความสามารถในการเผาผลาญใหม่เป็นแนวโน้มที่เพิ่มขึ้น สิ่งนี้อาจเป็นสิ่งที่เสื่อมโทรมต่อมลพิษที่ยั่งยืน (เช่นยาเฉพาะ, สารเคมีอุตสาหกรรม), การปรับปรุง การกำจัดสารอาหาร ในเงื่อนไขที่ท้าทายหรือเพิ่มความยืดหยุ่นของกระบวนการ ความก้าวหน้าในจีโนมจุลินทรีย์และชีววิทยาสังเคราะห์กำลังกำหนดเป้าหมาย การชีวภาพ แม่นยำมากขึ้นและมีประสิทธิภาพ

• Bioremediation: แผ่นชีวะ อยู่ในระดับแนวหน้าของ การบำบัดทางชีวภาพ ความพยายามสำหรับเว็บไซต์ที่ปนเปื้อน สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการใช้เมแทบอลิซึมของจุลินทรีย์เพื่อเปลี่ยนหรือทำให้สารอันตรายตรึง (เช่นโลหะหนัก, ไฮโดรคาร์บอนปิโตรเลียมหรือตัวทำละลายคลอรีน) ในดินและน้ำใต้ดิน แนวโน้มในอนาคตรวมถึงในแหล่งกำเนิด แผ่นชีวะ การกระตุ้นและการพัฒนาความเชี่ยวชาญ เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ สำหรับแบบพาสซีฟหรือกึ่งผ่าน การบำบัดทางชีวภาพ ของสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย

• เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพขั้นสูง: การวิจัยและพัฒนายังคงผลักดันขอบเขตของ เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ ออกแบบ. ซึ่งรวมถึง:

  • การพัฒนาสื่อใหม่: การออกแบบผู้ให้บริการที่มีพื้นที่ผิวที่เหมาะสมโครงสร้างรูขุมขนและแม้แต่เคมีพื้นผิวที่ปรับให้เหมาะสมเพื่อส่งเสริมการเติบโตของชุมชนจุลินทรีย์ที่เฉพาะเจาะจง
  • ระบบรวม: การพัฒนาระบบไฮบริดที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งรวมกันหลายอย่างได้อย่างลงตัว แผ่นชีวะ และเทคโนโลยีการเจริญเติบโตที่ระงับไว้เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์การรักษาที่ซับซ้อน (เช่นคาร์บอนพร้อมกันไนโตรเจนและการกำจัดฟอสฟอรัสในเครื่องปฏิกรณ์เดียว)
  • ระบบแบบแยกส่วนและกระจายอำนาจ: การสร้างขนาดกะทัดรัดปรับขนาดได้ เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ สำหรับการกระจายอำนาจ การบำบัดน้ำ ในชุมชนระยะไกลหรือแอพพลิเคชั่นอุตสาหกรรมเฉพาะ

• การสร้างแบบจำลองและการจำลอง: การสร้างแบบจำลองการคำนวณขั้นสูงและเครื่องมือจำลองการจำลองกำลังมีความสำคัญมากขึ้นสำหรับการออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพและการแก้ไขปัญหาของ กระบวนการฟิล์มชีวภาพ - เครื่องมือเหล่านี้สามารถทำนายได้ แผ่นชีวะ การเจริญเติบโตการเจาะพื้นผิวการไล่ระดับสีออกซิเจนและประสิทธิภาพของเครื่องปฏิกรณ์โดยรวมภายใต้สภาวะการทำงานที่หลากหลาย สิ่งนี้ช่วยให้วิศวกรรมที่แม่นยำยิ่งขึ้นลดการพึ่งพาการทดสอบนักบินอย่างกว้างขวางและช่วยในการคาดการณ์และบรรเทาปัญหาเช่น fouling - การรวมเข้ากับข้อมูลเซ็นเซอร์แบบเรียลไทม์และระบบควบคุม AI ที่ขับเคลื่อนด้วย AI จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการปฏิบัติงานต่อไป