תפקיד מסננים טריקלינג ב- Acent Recovery and Recycling in Circular Water Systems

(FLT:0) סינון מסננים טריקלינג 1 הם אבן הפינה של טיפול במים ביולוגיים, אבל תפקידם במערכות מים מעגליות מודרניות משתרע הרבה מעבר להסרת חומר אורגני פשוט.כפי הביקוש העולמי לניהול מים בר קיימא, מערכות אלה מופעלות מחדש כדי לשחזר ולמחזר חומרים מזינים חיוניים - במיוחד חנקן וזרחן - זה יהיה אבוד אחרת עם שינויים סביבתיים, כלומר, תכונות טיפול יעיל יותר, טיפול פסיכולוגיות, אשר יכול להיות מסוגלות, כדי להפחית את היתרונות של חומרים מזינים יעיל יותר, טיפול פסיכולוגיים, כלומר, מנגנונים יעילים יותר, שיפור יעיל יותר, מנגנונים של טיפול פסיכולוגיים, כמו גם כן, חנקן, כלומר, מנגנונים של טיפול יעיל יותר, חנקן, כלומר, כלומר, חנקן, חנקן, תכונות טיפול פסיכולוגיים, חנקן, חנקן, כלומר, חנקן, חנקן, כלומר, תכונות טיפול יעיל יותר, שיפור יעיל יותר, אשר יכול להיות מסוגל לשפר את היתרונות של שיטות טיפול יעיל יותר, חנקן, כדי לשפר את היתרונות של שיטות טיפול פסיכולוגיים, תכונות טיפול פסיכולוגיים, כלומר, טיפול פסיכולוגיים, כלומר, אשר יכול להיות אבודים, מנגנונים יעיל יותר, כדי לשפר את היתרונות של שיטות טיפול יעיל יותר, כדי לשפר את יעילות

מה הם פילטרים?

מסנן טריק הוא מערכת טיפול ביולוגית קבועה-סרט.זה מורכב מכלי מלא בתקשורת מוצקה - סלע מרוסס או חמור, ומבונה יותר ויותר מדיה פלסטית או בדים סינתטיים.שפכים מחולקים אפילו מעל החלק העליון של המיטה באמצעות ררק ידיים או מזחלות קבועות, ואז מתמוססים מטה למטה דרך המדיה.

מסננים מקרטעים ידועים בפשטותם, צריכת אנרגיה נמוכה, ועוצמה תפעולית.הם שימשו במשך יותר ממאה שנים בטיפול העירוני והתעשייתי של שפכים, אך עיצובים קונבנציונליים התמקדו בעיקר בביקוש לחמצן ביוכימי (BOD) וחנקן.היום, המוקד עבר לכיוון FLT:0 מחזרות תזונתיות מפלט:1, תוך מינוף התהליכים הביולוגיים החשובים בתוך מסנן ויבול תרכובות.

כיצד פילטרים מסנן Contribute להחלמה תזונתית

במערכות מים מעגליות, מסננים מטבוליים הם אופטימיזציה כדי להקל על הסרת חומרים מזינים ושיקום. במקום פשוט לפסול מים מטופלים, מערכות אלה נועדו לחלץ חנקן זרחן בצורות שניתן להשתמש בהם מחדש, כגון ביומסה מיקרוביאלית או מינרלים precipitates.המפתח נמצא בשליטה על האקולוגיה המיקרוביאלית ועל התנאים הסביבתיים בתוך מסנן.

ניטגן Recovery Pathways

הסרה Nitrogen במסננים הטריקים התרחשה באופן מסורתי באמצעות שני תהליכים מיקרוביאליים זניחים: nitrification ו denitrification. במהלך nitrification, aerobic ammonia-חמצןidizing חיידקים (AOB) ו nitrite-oxidizing חיידקים (NOB) להמיר אמוניה (N3) לחנק (NO-2) ולאחר מכן לחנקן (לא חנקן), לאחר מכן לא מחנקן (N3, לאחר מכן, 000) לחנקן, לאחר מכן, לאחר מכן, לא מחנקן (N) כדי להסיר את החנקן (N2, 000), אשר אינו מחנקן (N) כדי להסיר את החנקן (N) כדי להסיר את החנקן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, 000) כדי להסיר את החנקן (N3) לחנקן (N3) לחנקן (N3) לחנקן (N3) לחנקן (N3) לחנקן (N3) לחנקן (N3) לחנקן (N3) לחנקן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, 000)

כדי לשחזר חנקן, אסטרטגיות חלופיות מועסקות:

  • (FLT:0)ביואקומולציה וציר: ההרחבה:ראה פרק 1: על ידי שליטה על שיעורי הטעינה הידראוליים ואורגניים, ניתן לעשות את הביומסה עשירה חנקן, מעת לעת, הביופיל עודף (sludge) הוא קציר מעובד - לדוגמה, באמצעות העיכול אנירובי לייצור ביומסה ועיכול עשירי מזון מתאים להפריה.
  • (FLT:0 חלקיות nitritation-anammox (PN/A): עיצובי סינון מסנן מזרזים משלבים חיידקי anamox, אשר להמיר אמוניה ו nitrite ישירות גז חנקן תוך צריכת פחמן אורגני מינימלי יותר, תהליך anamox מייצר פחות מזחלות, ריכוז לתוך נפח ביומסה קטן יותר שניתן לפסול גישה זו מבטיחה במיוחד עבור טיפול נשיגמי מים גבוהים.
  • (FLT:0) משקעים סטרווייטים: FLT:1 למרות שבדרך כלל תהליך כימי, מסננים מטבוליים ניתן להגדיר כדי ליצור תנאים קידוד (magnesium ammonium pupt) היווצרות. על ידי הוספת מגנזיום ולשלוט pH, חנקן ו זרחן ניתן לסווג כמדן איטי.

נתיבי התאוששות Phosphorus Recoveryways

Phosphorus הוא משאב סופי, לא חדש קריטי עבור חקלאות.פילטרים טריקלינג יכול לשחק תפקיד בהחלמה שלה דרך:

  • (FLT:0) phosphorus Remove (EBPR) אינטגרציה:03FLT:1 בעוד מסננים מטבוליים קונבנציונליים אינם מיועדים EBPR, הם יכולים להיות יחד עם שלבים אנירוביים ואירוביים במעלה הזרם כדי לעודד אורגניזמים פוליפוס-מוניזציה (PAOs). הביומסה המכילה פוליפוסק אז.
  • (FLT:0)סקרנות וסינון: ⁇ 1 (הביו-סרט ממטריקס באופן טבעי נקשר אורתאופוספט. על ידי שימוש בתקשורת מיוחדת עם יכולת ראייה גבוהה, כגון מסנן תגובתי המכיל סידן, ברזל או חמצני אלומיניום, מסננים מקרטעים יכולים למקם זרחן phosphorus.
  • (FLT:0) צנרת ל-fertilizer:FLT:1 הפסולת מפילטרים מסובכים עשיר ב זרחן (בדרך כלל 1-3% על ידי משקל יבש) כאשר מטופלים כראוי - באמצעות הדבקה, סגמנטציה, או התרמית - הזייף הזה יכול להיות מומר לתוך זרם ביו-אינטי בטוח, בטוח, משווקים.

מכניזם של חומרים מזינים נשלל ושיקום

הבנת המנגנונים הבסיסיים היא חיונית לתכנון מסננים מסובכים מהחלמה.

« « « ⁇

מיקרואורגניזמים ביופיל לוקחים חנקן ו זרחן לצמיחה.יחס הסטוימטרי של פחמן, חנקן, ו זרחן בתאי חיידקיים הוא בערך 106:16:1 (יחס Redfield) על ידי שליטה ביחס מזון למיקרואורגניזמים, מפעילי יכולים למקסם את צריכת תזונתי לתוך biomass.

ניטציה והכחשה

Nitrification ממיר אמוניה לניטראט, שהוא יותר נייד ופחות רעיל. Denitrification מפחית ניטריט ל- N2 גז. בעוד denitrification משחרר חנקן לאטמוספירה (lost), לפעמים יש צורך למנוע זיהום אם המים מטופלים משתחררים לגופים רגישים. in acular system, המטרה היא למזער אובדן חנקן ושיקום גישה אחת היא לפעול מסנמיכת חמצן נמוכה יותר (R) ב- 2.

אינפלציה כימית

במיטה המסנן, pH מקומי גדל עקב פעילות מיקרוביאלית (למשל, denitrification מייצרת alkalinity) יכול לגרום למשקעים כימיים של phospus או סטרובייט.זה לעתים קרובות אפקט צד בלתי מבוקר, אבל זה יכול להיות מושרה בכוונה על ידי ביצוע מגנזיום או הגדלת ה- pH בזרם מחזור.

גירושין פיזיים

מסננים מקרטעים פועלים באופן טבעי כפילטרים עומק.חלקיפוספורוס (למשל, מ מוצקים אורגניים) נשמר פיזית בתוך המיטה.הביופיל ממינרלים את החלקיקים האלה, משחרר חומרים מזינים כהלוליים שנלקחים או מחוסנים.שילוב זה של מנגנונים פיזיים ביולוגיים עושה סינוןים צדדיים לניהול תזונתי.

היתרונות של שימוש פילטרים של מערכות מים מעגליות

שילוב מסננים מטבוליים לתוך מערכות מים מעגליות מציע כמה יתרונות נפרדים על קידוד פעיל קונבנציונלי או ביולוגי membrane:

הפחתה של Synthetic Fertilizers

חומרים מזינים מ- biomass מסינון יכול להחליף או להשלים דשנים סינתטיים. Nitrogen ו זרחן מן הפסולת כבר בצורות זמינות צמחי לאחר ייצוב מתאים.זה סוגר את הלולאה בין תברואה וחקלאות, צמצום טביעת הרגל פחמן של ייצור דשן ומזרז את הדה של עתודות סלע פוספט.

דרישות אנרגיה נמוכות

מסנני טריקלינג פועלים תחת אוורור טבעי או ירידה בלחץ נמוך, צריכת פחות אנרגיה משמעותית מאשר רציה מכנית במערכות סלטה מופעלות.זה אטרקטיבי במיוחד עבור יישומים מבוזרים או מחוץ לריד שבו עלויות אנרגיה גבוהות.הקלט אנרגיה נמוכה גם מפחית פליטות גזי חממה הקשורים לייצור חשמל.

מבצע יציב וחוסן

מערכות ביו-סרט הן פחות רגישות לעומסי הלם (למשל, pH פתאומי או שינויי טמפרטורה) מאשר מערכות מושעה-צמיחה.הביומסה הקבועה מספקת מאגר של מיקרובים מגוונים שיכולים להסתגל במהירות.

איכות המים מוגברת לשימוש

מפילטרים ממטריקים, כאשר נועדו כראוי לשיקום תזונתי, יש לו חזק, מושעה מוצקות, ו anmmonia. זה יכול להיות מלוטש עוד יותר עבור reuse בלתי-יכול (שקרציה חקלאית, השקיה נוף, קירור תעשייתי) ללא טיפול נרחב.חומרי החומרים התאוששו ביומסה ניתן ליישם על שדות מאוד כי הם מגורשים עם מים מעגליים, טיפול מלא.

טביעת רגל קטנה יותר ושימוש כימי נמוך יותר

מסננים מתקדמים באמצעות מדיה פלסטית מובנה יכולים להשיג יכולות טיפול גבוהות בטביעה קומפקטית.כאשר מופעלים עבור התאוששות תזונתית, משקעים כימיים יכולים להפחית את הצורך בכימיקלים המוחזרים.זה מפשט את תהליך הטיפול הכולל ומפחית עלויות תפעוליות.

אתגרים וכיוונים עתידיים

למרות ההבטחה שלהם, מסננים מסובכים פנים כמה מכשולים טכניים ותפעוליים שיש לטפל בהם כדי למקסם את ההתאוששות התזונתית.

Clogging ומדיה Fouling

גידול ביופיל מוגזם או הצטברות של precipitates (למשל, סידן פחמן או סטרוויט) יכול ל clog את התקשורת המסנן, המוביל לתקשור, להפחית את יעילות הטיפול, ואת כאבי ראש. החלפת רגילה או החלפת מדיה עשוי להיות נדרש. עיצובים עתידיים לשלב עיצובים עצמיים רוטט מדיה או העברת הגדרות מיטה כי להפחית את clogging תוך שמירה על סביבה קבועה.

שמירה על פעילות מיקרוביאלית אופטית

התאוששות תזונתית לעתים קרובות דורשת אוכלוסיות מיקרוביאליות ספציפיות (למשל, חיידקי אמוקס או PAOs) שיש להם שיעורי צמיחה איטיים והם רגישים לתנאי סביבה. פלוגות בטמפרטורה, pH, או תרכובות רעילות יכולים לשבש את התהליך.אימון הפעלה ובקרת תהליכים (למשל, ניטור מקוון של אמוניה, ניטראט, ומחקר פוספט) הם חיוניים ל bioaugation - עלול לשפר את יציבות מיקרודקנית ישירות.

הסתגלות ל-Virable Wastewater Structure

פסולת עירונית היא משתנה מאוד בחוזק ובתוכן תזונתי. פריקות תעשייתיות יכולות עוד לסבך את ההתאוששות. תצורה סינון טריקלינג המאפשרת שינוי מצב (למשל, בין ניטרינג- ממוקדת ופעולה EBPR- ממוקדת) או המשלבת בקרת מזון קדימה עשוי להיות נחוץ.

איסוף ופוסט-Processing Biomass

בעוד מסננים מקרטעים מייצרים פחות ממערכות סליטה מופעלות, הביומסה כי הוא עדיין דורש טיפול. Anaerobic העיכול של הזחל מייצר ביוגז ועוכל עשיר מזין, אבל זה מוסיף עלות הון. יישום קרקע ישירה של סלפא הוא מוסדר על ידי דרישות הפחתה פתוגנית.הייבוש וזרימת הם אפשרויות אבל להגדיל את השימוש באנרגיה.

שילוב עם טכנולוגיות טיפול אחרות

שום טכנולוגיה אחת לא יכולה להשיג התאוששות תזונתית מלאה.פילטרים של טריקלינג לעבוד הכי טוב כחלק מרכבת טיפול.לדוגמה, הם יכולים להיות קדמו על ידי מסנן זרימה אנירובית להסרת COD ולאחר מכן על ידי ארץ רטובה עבור ללטש.או הם יכולים להשתלב עם מערכת סינון membrane כדי לייצר מים באיכות גבוהה עבור reuse, בעוד הוא טיפול נוסף עבור מיצוי חומרים מזינים בעתיד צריך לשלב.

מחסומים וגדרות שוק

השימוש בחומרים מזינים התאוששו משפכים עומד בפני מכשולים רגולטוריים, במיוחד בתוכן מתכת כבד ובטיחות פתוגנית. תוכניות הסמכה (למשל, ה-Residuals ו- Biosolids Management Program בארה"ב או בתקנה REACH באירופה) מפותחות.קבלת שוק תלויה גם באיכות עקבית ובעלויות של מוצרים התאוששו בהשוואה ל-Silscins-Tropatescalesation.

חידושים ומחקרים גבולות

העתיד של סינוןים מטבוליים במערכות מים מעגליות הוא בהיר, מונע על ידי מספר חידושים מרכזיים:

  • (FLT:0)Nanocomposite MediaFLT:1 ⁇ אשר משפר את הדבקות ביו-סרט משלב חומרים לשינוי יון עבור קידוד תזונתי סלקטיבי.
  • (FLT:0)Bio-electrochemical סינון מסננים מטבולית 1 (FLT:1) שמשתמשים באלקטרודות כדי לעורר אלקטרוסינתזה מיקרוביאלית, המרת CO2 וחומרים מזינים למוצרים בעלי ערך כמו חומצות אורגניות או ביופלסטים.
  • (FLT:0) תאומים ולמידה של מכונות למידה 1FLT:1 כדי לייעל את שיעורי הטעינה, הצתה, ואת לוחות הזמנים של קציר הביומסה בזמן אמת, למקסם את ההתאוששות תוך צמצום השימוש באנרגיה.
  • (FLT:0)Source-sparated שתן טיפול 1FLT:1) באמצעות מסננים מסובכים במיוחד המיועדים לזרמים אמוניים גבוהים, ומייצרים דשן חנקן מרוכז.

קידוםים אלה מבטיחים להפוך מסננים מסובכים אפילו יותר יעילים, תכליתיים, ועמידים מבחינה כלכלית להחלמה תזונתית.

מחקרים ויישומים מעשיים

כדי להמחיש את הפוטנציאל בעולם האמיתי, יש לשקול את הדוגמאות הבאות:

  • (FLT:0) מערכות משולבות מבוססות פארם:FLT:1 בהולנד, כמה חוות חלב משתמשות במסננים מסובכים ואחריו כורים סטרווייט כדי לשחזר זרחן מן המים לשטוף ממאירות.
  • (FLT:0) ,התקדשות: ⁇ : 1 בהודו הכפרית, מסננים בקנה מידה קהילתי מסננים מטבוליים לטיפול במים שחורים וממים אפורים, ומייצרים עילה לשקרציה וביומסה, אשר מוסגרת.
  • (FLT:0) שפכים של פסולת מבשלת: 1:1 a מבשל באורגון מיושם מסנן מטבולש גבוה ואחריו מעכל אנירובי לטיפול במי פסולת גבוהה סטריבית.

מסקנה

מסננים מקרטעים חווים רנסאנס.במקור מיועד להסרת חומר אורגני בסיסי, הם מכוונות וממוטבים לשרת כמרכזי שיקום תזונתי במערכות מים מעגליות.על ידי רתום הטמעה ביולוגית, משקעים כימיים, וסינון פיזי, מערכות אלה יכולות ללכוד חנקן ו זרחן משפכים ולהחזיר אותם לתהליכים יעילים.

עבור אנשי מקצוע מים, המסר ברור: סינוןים מורכבים אינם מהווים מקור של העבר אלא כלי מפתח לבניית תשתית מים יעילה, יעילה משאבים.על ידי השקעה במחקר, בדיקות בקנה מידה טייס ותמיכה מדיניות, אנו יכולים להאיץ את המעבר לכלכלה מעגלית שבה חומרים מזינים מוערכים כמשאבים, לא מבזבזים כמזהמים.

(ב) לעיין במשאבים של ה-FLT:0 (IWA PublishingeurFLT) 1:1 ו- (FLT:2 Water Research Foundationigment Foundation, 3) .