Aplicación de bio-portadores ecológicos y eficientes en la energía en el tratamiento de aguas residuales industriales

1. Definición y características centrales de bio-portadores ecológicos

Los bio-portadores ecológicos son portadores microbianos diseñados con materiales y estructuras especializadas para optimizar la unión microbiana y la actividad metabólica, mejoryo la eficiencia del tratamiento de aguas residuales al tiempo que reduce el consumo de energía. Las características clave incluyen:

1. Área de superficie específica alta : Materiales como biogarrieros de poliuretano o MBBR (reactor de biopelícula de lecho en movimiento) portadores lograr áreas de superficie específicas de 800–3,500 m²/m³ , excediendo mucho los portadores tradicionales (100–500 m²/m³), aumentando significativamente el espacio de colonización microbiana.
2. Formación rápida de biopelículas y eficiencia de degradación : Los portadores de polipropileno modificados reducen el tiempo de formación de biopelículas a 72 horas (vs. 5-7 días para los portadores tradicionales), mientras que los portadores de liberación lenta mejoran la eficiencia de la degradación de los contaminantes por 37.7% .
3. Estabilidad química y durabilidad : Los materiales de polímero (por ejemplo, poliuretano, polipropileno) exhiben resistencia a los ácidos, álcalis y corrosión, con una vida superior a 10 años , en comparación con 1–3 años para portadores blandos convencionales.
4. Ahorro de energía y reducción de lodo : Los portadores de MBBR reducen el consumo de energía de aireación a través de diseños de lecho fluidizado y permiten la denitrificación de nitrificación simultánea, reduciendo la demanda de la fuente de carbono. La producción de lodo se reduce por > 30% en algunos casos.

2. Tipos comunes de bio-portadores en el tratamiento de aguas residuales industriales

1. Portadores de MBBR :

   • Estructura : Polietileno de alta densidad (HDPE) o polipropileno modificado con superficies porosas y densidad cercana al agua ( 0.96–0.98 g/cm³ ), adecuado para operación fluidizada.
   • Aplicaciones : Aguas residuales altas orgánicas (por ejemplo, farmacéutica, fabricación de papel, procesamiento de alimentos).

2. Portadores de pelota suspendidos :

   • Características : Estructuras porosas 3D (por ejemplo, esferas huecas) con áreas de superficie específicas de 800–1,200 m²/m³ , ideal para refinación de aceite y aguas residuales químicas.

3. Portadores elásticos 3D :

   • Material : Mezcla de poliolefina-poliamida con porosidad ajustable, formando gradientes de oxígeno (capa exterior aeróbica, núcleo anaeróbico) para la eliminación simultánea de nitrógeno y fósforo.

4. Portadores de esponja de poliuretano hidrofílico :

   • Ventajas : Alta tolerancia al nitrógeno de amoníaco, propiedades hidrofílicas fuertes y renovación dinámica de biopelículas, adecuada para las aguas residuales y las aguas residuales municipales.

3. Escenarios de aplicación y estudios de casos

1. Aguas residuales químicas :

   • Caso : Una planta química en la provincia de Shaanxi lograda > 90% de eliminación de bacalao and 85% de eliminación de nitrógeno de amoníaco Uso de biogarriers avanzados, con Ahorros de fuente de carbono 30% a través de la denitrificación de nitrificación de acceso directo.

2. Aguas residuales farmacéuticas :

   • Caso : Una instalación farmacéutica en la provincia de Zhejiang trató a las aguas residuales cargadas de antibióticos con portadores de MBBR, logrando nitrógeno total efluente <5 mg/L (Reunión de estándares de agua superficial de clase IV).

3. Aguas residuales textiles y de papel :

   • Caso : Una instalación de impresión y teñido en Hangzhou combinados portadores de bola de elastic y fibra para eliminar > 95% de intensidad de color y aumentar la reutilización del agua a 60% .

4. Remediación del río y el parque industrial :

   • Caso : Un proyecto de restauración del río en la microaación integrada de Jiaxing con módulos fijos de bio-portadores, reduciendo el nitrógeno de amoníaco de 15 mg/L a <1 mg/L a través de la sinergia de planta biopelícula.

4. Comparación de rendimiento con portadores tradicionales

5. Tendencias futuras

1. Innovación material : Portadores de nanocompuestos (por ejemplo, grafeno mejorado) para aumentar el área de superficie y las tasas de transferencia de electrones.
2. Monitoreo inteligente : Sistemas habilitados para IoT para el grosor de biopelícula en tiempo real y el seguimiento de la actividad.
3. Integración multifuncional : Portadores que combinan degradación orgánica con adsorción de metales pesados ​​(por ejemplo, PB²⁺, CR⁶⁺) para el tratamiento complejo de aguas residuales.