מבוא

טיפול במים חוףיים ושפכים דורש עיצובים שיכולים לעמוד בתנאים סביבתיים אגרסיביים תוך הגנה על מערכות אקולוגיות עדינות.פילטרים מקרטעים, טכנולוגיית טיפול ביולוגית של זמן-מבחן, להציע פתרון יעיל לאנרגיה להסרת חומרים אורגניים, אמוניה, ומזהמים אחרים לפני שנמנעים מיישומים ימיים רגישים.עם זאת, האתגרים הייחודיים של הגדרות החוף - החל מהצלה גבוהה וכוחות רזודתיים לטמפרטורה ובדיקת יסודות הנדסיים, המאפשרים קריטיים, עיצובים, ואסטרטגיות קריטיים, ואסטרטגיות הנדסיות, ואסטרטגיות הנדסיות, ואסטרטגיות קריטיות, אשר מאפשרות עיבודים קריטיות, עיצוביות קריטיות.

טכנולוגיית טריקלינג

מסנן טריק הוא כור ביולוגי קבוע-סרט שבו מים מופץ על מיטה של מדיה התומכת שכבת מיקרואורגניזמים. כמו הטריקים הנוזלים מטה, הביופילם לצרוך חומר אורגני מתמוסס, ממיר אמוניה לניטראט, ומלכודות השעוות מוצקים (התהליך הוא אירובי, מסתמכ על ventilation טבעי דרך חללי המדיה המסורתיים כוללים מדיה או חום מודרני (עד 200) אבל עמיד על פני השטח פלסטיק גבוה (חום) ו-חום) ו-חום גבוה (מחדש) לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, 000 משטח פלסטיק מודרני, לעומת זאת, 000 משטחים מודרניים).

קהילת הביו-film כוללת חיידקים, פטריות, פרוטוזוה, ואורגניזמים גבוהים יותר שמעוררים על ביומסה עודף.טעינה הידראולית נכונה מבטיחה כי הביו-סרט נשאר פעיל ללא קידוד יתר.פילטרים מטריקים מצטיינים במצבים שבהם עלויות אנרגיה הן דאגה - הם דורשים רק משאבות עבור החלמה ועושים, בניגוד למכות ההנעה הדרושות עבור מערכות מזחלות מופעלות.

אתגרים ייחודיים בסביבה החוף והנחתית

צמחי טיפול במים חוףיים מתמודדים עם שילוב של מתחים שיכולים להתפשר על עיצובים סטנדרטיים סינון סינון.הבנת האתגרים הללו היא הצעד הראשון לקראת פתרונות הנדסיים חזקים.

השפעות על פעילות מיקרוביאלית

ריכוזי מלח גבוהים - פחמן במים החוף, הפרשות תעשייתיות, או חדירה ממי הים - יכול לעכב את הפעילות המטבולית של מיקרואורגניזמים טריים מים-אדפוסים. Sodium chloride ריכוזים מעל 5 g / L לעתים קרובות להפחית את קצב החנקות ויכול לגרום לדלקת ביופילם.

גל וחילוד

עבור צמחים הממוקמים ליד קווי החוף, פעולת הגל ותנודות tidals להוות סיכונים פיזיים. a Storm surge או גאות גבוהה יכול submerge מסנן מדיה, להפריע העברת חמצן ופירוק ביופילם. אינטגרטורל תומך עלול לסבול מעומס הידראולי חוזר, המוביל עייפות במרכיבי בטון או מתכת.בנוסף, פסולת צף מפני סערות יכול להפיץ נשק או נזק פני השטח התקשורת.

טמפרטורה משתנה

אקלים החוף לעתים קרובות חווים תנודות טמפרטורה יום ועונהיות משמעותיות.מים קרים להפחית את שיעורי חילוף החומרים המיקרוביאליים, הורדת יעילות הטיפול. בחוף טרופי, טמפרטורות גבוהות יכולות להאיץ ביופוץ ולקדם אזורי אנירובי בתוך ביופילים עבים.העיצוב חייב לקחת בחשבון עבור טווח הטמפרטורה הספציפי של האתר כדי להבטיח עמידה שנתית עם היתרים.

קורוזיה ודה-הדרגות חומריות

מלח-לדן אוויר ומים brackish מאיצים את קורוזיה של רכיבי מתכת -pipes, זרועות הפצה, מבנים תמיכה, וממריצים. Concrete עלול לסבול מהתקפות סולפטות או קורוזיה המושרה כלורידית של corrosion.מדיה פלסטית חייבת להתנגד אולטרה סגולה (U) אם נחשפים לשמש, אשר נפוץ במסננים פתוחים.

דיון ימיני וריאציות מטען אורגני

זרמי פסולת החוף מכילים לעתים קרובות עומסים גבוהים של גילוח, שמן, ומשקעים מתעשיות דיג, נמלים, או תיירות.חומרים אלה יכולים לגזול תקשורת, ליצור כיסים אנאירוביים ריחניים, ודורשים ניקוי תכוף.בנוסף, וריאציות עונתיות באוכלוסייה (tourist influx) לגרום תנודות דרמטיות בטעינה הידראולית ואורגנית כי המסנן חייב לטפל ללא אובדן ביצועים.

שיקולים עיצוביים קריטיים

מסנן יעיל של החוף משלב עקרונות מכניים, ביולוגיים והנדסת אזרחים כדי להתגבר על האתגרים לעיל.התתת הבאה מפרטת את הפרמטרים החשובים ביותר עיצוב.

בחירת מדיה לסביבה קורוזית

אמצעי פלסטיק החליפו בעיקר את הסלע בפרויקטים החוף בשל התנגדות קורוזיה שלהם, יחס ריק גבוה, ומשקל אור.שני סוגים עיקריים משמשים:

  • (FLT:0) כלי פשיעה:FLT:1 , זרימת צלב או בלוקים פלסטיק זרימה אנכית-זרימה לספק שטח על פני השטח גבוה הידראולים צפויים.הם מתנגדים clogging וקלים לנקות.
  • (FLT:0)Random אריזה: 1FLT:1 צורות פלסטיק קטנות (גביע, סדדלס) מציעים עלויות נמוכות יותר אבל ירידה בלחץ גבוה יותר ופוטנציאל לכריתת תחת עומסי נזיפה גבוהים.

כל אמצעי הפלסטיק צריכים להיות עמידים UV ו נבדקים עבור ההשפלה של מים מלוחים. פלדה 316L או super-duplex ציונים מומלץ עבור נשקים הפצה ותומכת; פלדה מבוזרת היא רגישה לקורוזיה מהירה באוויר הימי. רכיבי Concrete דורשים ביצועים גבוהים (למשל, אחהמה) כדי להפחית את יכולת החדירה ומתנגדים לחדירה.

עיצוב hydrulic ו-Delivering Design

יש להתאים את שיעורי החיוב והתיקון לתנאי החוף:

  • שיעור ההטענות ההירופולטי (HLR): 1:1 בדרך כלל 0.5 עד 2.0 m3/m2h עבור מדיה פלסטית.
  • שיעור ההטענות האורגאני (OLR): ההרחבה של 0.5 עד 1.5 ק"ג BOD5/m3d. at high salinity, כוון את הסוף התחתון כדי לאפשר הפחתה.
  • יחס של 1:1 ל 3:1 מסייע לטבוליט קמציות הבאות ושומר לחות ביופיל במהלך תקופות זרימה נמוכות.

מינון לסירוגין (למשל, 30-60 מנה שנייה כל 10-15 דקות) משפר את העברת החמצן ואת בקרה על עובי ביופיל.חלוקה זרימה חייב להיות אחיד כדי למנוע כתמים יבשים שבו מלח יכול להתגלגל ולנזק מדיה.

עמידות מבנית לכוחות ההתאבדות

מסננים שהונחו מתחת למים גבוהים דורשים אמצעי הגנה:

  • (ב) ,0) מבני תת-קרקעיים: FLT:1 תומך כי העלאת המסנן מעל מגמת הסערה הצפויה המקסימלית (כולל גורם בטיחות לעליה ברמת הים).
  • (ב) ,0) ו-(הדגשה: ריצוף 1: 1) קירות הים או מאגרי סלע אשר מפחיתים את אנרגיית הגל לפני שהוא מגיע לפילטר.
  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עבור צמחים הממוקמים בתוך מבנים החוף, אוורור חייב להיות נועד למנוע תרסיס מלח נכנס לחדרים מכניים. צריכת האוויר צריך להיות ממוקם בצד הדלי של הבניין, ומסננים צריך להיות סגורה כדי להגן מפני מלח מולד רוח.

טיפול מוקדם ו-Girase Management

פסולת ימית לעתים קרובות מכיל רמות גבוהות של שומן-שומן (FOG) מ עיבוד מאכלי ים או פסולת מסעדה.מערכת עיצוב היטב חייב לכלול:

  • תאי גריט להסיר שברים חול ופגז.
  • פיזור אווירי מפוכח (DAF) או לירוטים מרוטים כדי להסיר את FOG לפני שהוא מגיע לסנן הטריק.
  • מסכים יפים ( ⁇ 6 מ"מ) כדי למנוע חומרים fibrous מ tangling בזרועות הפצה.

גם עם טיפול טרום, כביסה בתקשורת תקופתית (למשל, מים בלחץ גבוה או שרביט אוויר) יש צורך לשמור על חלל ריק ולמנוע ריח.

מערכות בקרה ובקרה

מכשיר בזמן אמת מאפשר הפעלה הסתגלות בתנאי החוף המשתנים:

  • (FLT:0 חיישנים של מילואים:0) ,(FLT:1 Placed in the influent and recirculation line to alert המפעילים אם רמות גבוהות יותר מסף ההפחתה (למשל, 10 גרם/L).
  • (FLT:0) חיישנים טמפרטורה וטמפרטורה:FLT:1ir נתונים רצופים המשמשים לחישוב שיעורי טעינה וחיזוי שינויים בביצועים.
  • (FLT:0) Online ammonia ו nitrate מנתחrs:FLT 1 לספק משוב על יעילות חנק, המאפשר למפעילים לשנות החלמה או הרתעה (אם תוספת).
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

יש לרשום נתונים עבור עמידה רגולטורית וניתוח מגמה.צמחים מודרניים רבים משתמשים במערכות SCADA עם גישה מרחוק לאתרים החוף כי עשוי להיות קשה להגיע במהלך הסערות.

אסטרטגיות לסביבות ימיות

אפילו העיצוב הטוב ביותר דורש פעולה זהירה כדי לקיים ביצועים בסביבה החוף.

Biofilm Acclimation to Salinity

אם רמות הסלנטיות צפויות להשתנות (למשל, בשל חדירה), פרוטוקול אגטאז הדרגתי משפר חוסן מיקרוביאלי (למשל, להתחיל את המערכת עם מים מתוקים או זרע נמוך ( ⁇ 3 g/L), ולאחר מכן להגדיל את הסלינומיות עד 1-2 גרם בשבוע עד להגיע ליעד.

ניהול טמפרטורה קיצונית

באקלים קר, בידוד קירות המסנן או enclosing היחידה יכול להפחית את אובדן החום. עבור אתרים טרופיים, שחוקים או לבן צבעוני עזרה למנוע חימום יתר על המידה. במהלך תקופות של חום קיצוני, הגדלת יחס רפלקציה מוגברת משפר את אספקת החמצן ומלוטש חם חסר השפעה. חלק מפעילי עם ריצוף דק במסנן תחת לחץ דם כדי להגביר את החמצן הטבעי כאשר שלפוחית השתן הוא לא מספיק.

פרוטוקולי ניקוי ותחזוקה

מסנני טריקת החוף דורשים בדיקה תכופה יותר עבור קורוזיה, פסולת הצטברות, ו ביופילם יתר על המידה. לוח זמנים טיפוסי כולל:

  • מדי יום: בדיקת ויזואלית של סיבוב זרוע ההפצה, בהירות רכה וריח.
  • שבועי: הסרת scum או פסולת צף מלמעלה של התקשורת.
  • חודשי: מדידה של עובי ביופיל (באמצעות ליבות דגימה) לתכנן ניקוי.
  • Quarterly: כביסה בלחץ גבוה של מנקה אחת, בעוד האחרים נשארים בשירות.

ניקוי פסולת חייב להיות חזר לעבודות הראש; הוא מכיל מוצקות גבוהות ויכול לזעזע את הביופיל אם לא מטופל כראוי.

חידושים וטכנולוגיות מתקדמות

מחקרים אחרונים וניסויים בתחום יצרו מספר שיפורים מבטיחים עבור מסננים מתפתלים בחוף.

מערכות היברידיות: Trickling Filter + Moving Bed Biofilm Reactor (MB)BR

שילוב מסנן טריק עם מטה הזרם MBBR יכול לספק רמה גבוהה יותר של טיפול לסטנדרטים של פריקה ימית מחמירה.פילטר הטריק מטפל העומס האורגני הגדול, בעוד MBBR מלוטש אמוניה ומספק עמידות נגד ספייקטים טעינה.התקשורת המתפתלת של MBBR פחות רגישים לעיכובים בחסידות אם כראוי, ואת המערכת ניתן לקבל בחזרה לתוך עקבות קיימים.

הנדסה ביופיל עם Haloסובלנות Consortia

(הופנה מהדף האקולוגיה מיקרוביאלית זיהתה גנן חיידקי ספציפי שמשגשג בסביבות עתדות גבוהה (למשל, FLT:0HalomonassphFLT:1,FLT:2Alkalibacterium חיידקי חיידקים 3D) תוך הסרת מסננים מטבוליים עם אורגניזמים אלה - זמינים באמצעות מוצרי ביו-חיסון מסחריים - ניתן לשפר באופן משמעותי את BODIODFLT ו-LS על ידי כמה סריקות מתכתבות פלסטיק / תרופות נוגדות).

שליטה בזמן אמת באמצעות Machine Learning

אלגוריתמי למידת מכונות שהוכשרו על סליצינות היסטורית, זרימה ונתוני טמפרטורה יכולים לחזות זעזועים של 6-12 שעות מראש.מערכת הבקרה מתאמת את יחסי השיקום או מרווחי מרווחים באופן אוטומטי כדי לשמור על איכות רכה. לדוגמה, אם עלייה סערה צפויה להעלות את הסליניטי, המערכת יכולה להגדיל את ההחלמה ל- preacclimate pre-climate של מוצרי הביו-film מוקדם לפני הפחתת ה-toptaltaltaltal כבר 30 אחוזים.

מעקב עם חיישנים IoT

חיישני קורוזיה אלחוטיים משובצים בטון או מחוברים רכיבי מתכת מעבירים נתונים בזמן אמת על pH, ריכוז כלוריד ופוטנציאל אלקטרוכימי.זה מאפשר למפעילי הצמח לקבוע תיקונים לפני שכישלון מבני מתרחש.אינטגרציה עם תחזית מזג אוויר יכולה לגרום לאמצעי הגנה (למשל, העלאת נשק הפצה) לפני שסופה מלוח.

לקריאה נוספת על ביו-סרטים ובחירת מדיה הילה, להתייעץ עם תהליך סינון הסינון של הסוכנות (FLT:1 ו-FLT:2California's design guide for Trickling filters in ממוחזר מיםFLT 3:2California's design guide for Trickling filters in ממוחזרים מים מחזרים.

שיקולים סביבתיים ושיקולים

תשלום למים החוף הוא בדרך כלל מוסדר תחת חוק מים נקיים (NPDES היתרים) ותוכניות ניהול אזורי החוף המקומי. פילטר סינון מסנן effluent עשוי צריך עוד ללטש כדי לעמוד במגבלות תזונתיות (למשל, חנקן הכולל < 3 מ"ג / L ב estuaries רגיש). מעצבים צריכים לתכנן להדקת היתרים עתידיים, אשר עשוי לדרוש רטרוספקטציה עם מוטציות או סינון אולטרה סגולה.

הערכות השפעה סביבתית חייבות להעריך את הסיכון של biofilm שגורם לפענוח חמצן מקומי במים המקבלים.פילטרים מורכבים כראוי מייצרים בדרך כלל מתפתל יציב עם BOD נמוך ו-TSS, אבל חירום על ידי עקיצות ונפיחות צריך לכלול.בנוסף, השימוש של מדיה פלסטית מעלה חששות על לשפוך מיקרו-פלסטיק; בחירת איכות גבוהה, שחיקה על ידי מצמצם סיכון זה.

מסקנה

תכנון מסננים מטבוליים לטיפול במים החוף וימיים הוא תרגיל באי איזון של תהליכים ביולוגיים חזקים עם עמידות מבנית. Salinity, גאוות, קיצוניות טמפרטורה, וקורוזיון לכפות מגבלות הדורשות ברירה חומרית זהירה, אופטימיזציה הידראולית וגמישות תפעולית. מהנדסים המשלבים ניטור בזמן אמת, ביו-החיסון, ותהליכים היברידיים יכולים להשיג טיפול אמין כי עומד בתקנות מחמירות בעוד שהגנתם של טכנולוגיות ימיות כמו תרופות איטיות, כמו שיפור יעילות, כמו שיטות טיפול פסיכולוגיות, כמו גם עלייה של תרופות.

לפרטים נוספים על חומרים עמידים על קורוזיה, מתייחסים להנחיות של ה-FLT:0NACE International למבני ימיים 1 ו-FLT:2case Studies on Tricking Fails in Coastal ClimatescioFLT 3:2case Studies on Tricks on Tricks in Coastal Climates.