RÉAMHRÁ
Mar gheall ar luasghéarú an uirbithe tá fadhbanna truaillithe ag éirí níos suntasaí, agus tá séarachas uirbeach ina cheist mhór ina measc. Ní hamháin go ndéanann fuíolluisce a ghintear ó tháirgeadh tionsclaíoch agus ó shaol laethúil truaillithe aibhneacha agus foinsí uisce ach is bagairt mhór é freisin do shláinte an duine agus don chomhshaol éiceolaíoch. Dá bhrí sin, tá feabhas a chur ar chaighdeán na cóireála séarachais uirbeach chun a chinntiú go bhfuil forbairt shláintiúil na gcathracha tagtha chun bheith ina fhadhb phráinneach atá le réiteach.
Is féidir le modhanna cóireála ceimiceacha traidisiúnta, má dhéantar iad a oibriú go míchuí, truailliú tánaisteach a chur faoi deara go héasca agus struchtúr nádúrtha na gcomhlachtaí uisce neamhthruaillithe a athrú. I gcodarsnacht leis sin, léiríonn teicneolaíocht bithmhéadú bunaithe ar biofilm, mar mhodh atá ag teacht chun cinn maidir le cóireáil séarachais uirbeach, buntáistí uathúla. Ní hamháin gur féidir leis an teicneolaíocht seo truailliú tánaisteach a sheachaint ach tá tréithe oibríochta simplí agus cóireála fíor-ama aici freisin. Níos tábhachtaí fós, is lú an tionchar a bhíonn ag tiúchan truailleán agus salandacht ar theicneolaíocht bithmhéadaithe, ag cothabháil ardghníomhaíochta fiú faoi choinníollacha díobhálacha, agus ní chuireann sé faoi deara aistriú truailleán nuair a bhíonn fuíolluisce tocsaineach á chóireáil.
Mar sin féin, tá tionchar ag go leor fachtóirí ar éifeacht cóireála iarbhír biofilm, ina measc tá an cineál iompróra ar cheann de na príomhfhachtóirí. Tá éifeachtaí difriúla ag iompróirí éagsúla ar fhás agus ar fheidhmíocht bithscannáin. Dá bhrí sin, tá sé ríthábhachtach iompróirí cuí a roghnú chun éifeachtacht na teicneolaíochta bithmhéadaithe i gcóireáil truaillithe uisce a fheabhsú. Chuige sin, déanann an páipéar seo anailís dhomhain agus taighde ar an modh cóireála bithmhéadaithe do thruailliú uisce uirbigh in innealtóireacht um chosaint an chomhshaoil trí thurgnaimh, dírithe ar an gcineál iompróra agus na coinníollacha oibriúcháin is fearr a aimsiú, agus chun tacaíocht theicniúil níos éifeachtaí a sholáthar do chóireáil truaillithe uisce uirbigh.
1 ÁBHAR AGUS MODHANNA Turgnamhach
1.1 Socrú Turgnamhach
Bhain an turgnamh úsáid as imoibreoir bithscannáin plexiglass le toisí 20 cm x 50 cm agus toirt éifeachtach 6.85 L. Caidéal méadaithe ocsaigine a bhí san fheiste aeraithe, arbh é a phríomhfheidhm ocsaigine a sholáthar do mhiocrorgánaigh agus fionraí leordhóthanach na n-iompróirí ar crochadh a chinntiú. Le linn na tréimhse eatramhacha aeraithe 3 h, baineadh úsáid as stirreoir chun an leacht soladach (iompróirí miocróbacha agus séarachas) a mheascadh go hiomlán. Rinneadh an teocht imoibrithe a rialú ag 28 ± 1 céim ag baint úsáide as gléas rialaithe teochta. Tá an socrú turgnamhach foriomlán léirithe i bhFíor 1.
Mar a léirítear i bhFíor 1, rinneadh imoibreoirí (a) agus (b) a ionaclú le dríodar, agus ba iompróirí ar crochadh iad na hiompróirí agus iompróirí leaisteacha, faoi seach; ionaclaithe imoibreoirí (c) agus (d) le sloda gníomhachtaithe, agus iompróirí crochta agus iompróirí leaisteacha faoi seach ar na hiompróirí. Go bunúsach bhí paraiméadair oibriúcháin na gceithre imoibreoir (a) ~(d) mar a chéile. Ba é an modh oibríochta ná 3 h + 3 aerú eatramhach le déine aeraithe ag méadú de réir a chéile agus urscaoileadh sloda uaineach. Ba é an ráta aeraithe ná 3 L/nóiméad do laethanta 1–2, 2 L/nóiméad do laethanta 3–9, agus 3 L/nóim i ndiaidh an lae 9. Ba é an modh ceangail bithscannáin ná urscaoileadh iomlán tar éis 2 lá d’oibríocht uaineach.
1.2 Ábhair Turgnamhach
1.2.1 Cumraíocht Iompróirí Miocróbacha
Cumraíocht iompróra leaisteacha: Bhain an turgnamh úsáid as rópa lárnach resistant creimeadh 4 mm ar thrastomhas thart ar 600 substaint filiméadach déanta as poileitiléin ard-dlúis mar iompróir leaisteacha, a bhí socraithe ag barr an imoibreora bithscannáin agus a crochadh go nádúrtha. Ba é airde líonadh an iompróra seo ná 26 mm, trastomhas filiméid 10 mm, mais 0.978 g / cm³, achar dromchla sonrach 500 m² / cm⁻³, porosity níos mó ná 95%, agus cóimheas líonadh 60%.
Cumraíocht iompróra ar fionraí: Ba iad na hiompróirí ar fionraí ná substaintí gráinneach déanta de chlóiríd polaivinile, thart ar 260 cáithníní, a bhí i stát sreabhán le linn aeraithe. Ba é an trastomhas iompróra 150 mm, trastomhas na gcáithníní 0.5 mm, mais 100 g/cm³, achar dromchla sonrach 311 m²/cm⁻³, porosity níos mó ná 99%, agus cóimheas líonadh 60%.
1.2.2 Ullmhú Uisce Turgnamhach
Ullmhaíodh an t-uisce turgnamhach bunaithe ar cháilíocht uisce Abhainn Mihe i gCathair Weifang, Cúige Shandong. Cuireadh truailleáin choitianta in uisce Mihe River, mar shampla KNO₃, NH₄Cl, C₆H₁₂O₆, agus NaNO₂ leis. Rialaíodh teocht an uisce ag 7.8 céim –31.8 céim, pH ag 7.01–8.66, NÁ ag 6.46–11.35 mg/L, NH₄⁺-N ag 0.35–6.51 mg/L, agus COD ag 102–273 mg/L. Cuireadh riandúile ar nós Cu²⁺, Mg²⁺, agus Mn²⁺ leis freisin chun timpeallacht mhaireachtála mhaith a sholáthar do mhiocrorgánaigh. Ina dhiaidh sin, ba iad seo a leanas na tiúchain: CuSO₄·5H₂O 9.68 ug/L, MgSO₄ 15.2 ug/L, MnCl₂·4H₂O 211 ug/L, FeCl₃ 5.88 ug/L, ZnSO₄·7H₂O/9. CoCl₂·6H₂O 3.85 ug/L.
1.2.3 Sloda Ionaclaithe Turgnamhach
Tógadh an dríodar ionaclaithe ó láib Abhainn Mihe i gCathair Weifang, Cúige Shandong, agus tógadh an sloda gníomhachtaithe ionaclaithe ó umar aeraithe gléasra cóireála fuíolluisce i gCathair Weifang. Rinneadh an dríodar ionaclaithe a ní le huisce driogtha agus a scagadh trí chriathar cruach dhosmálta 0.45 mm. Leagadh an dríodar agus an sloda gníomhachtaithe faoi seach ag bun an imoibreora bithscannáin ag cóimheas 1:10.
1.3 Modhanna Anailíse
1.3.1 Modhanna Anailíse Táscairí Cáilíochta Uisce
Lean gach modh anailíse táscairí cáilíochta uisce sa turgnamh modhanna caighdeánacha náisiúnta. Ba é luach deiridh gach táscaire meán na dtrí thurgnamh. Is iad seo a leanas na nósanna imeachta tomhais sonracha:
pH, NÁ, T:Tomhaistear ag baint úsáide as Mettler-méadar ocsaigine tuaslagtha Toledo. Ba iad na céimeanna sonracha ná: a chinntiú go bhfuil an méadar i riocht maith oibre; pH a thomhas; ocsaigin tuaslagtha a thomhas (DO); teocht a thomhas (T).
NH₄⁺-N:Arna thomhas ag modh dathmhéadrach imoibrí Nessler. Seo a leanas na céimeanna: cuir méid iomchuí de thuaslagán hiodrocsaíd sóidiam leis an sampla uisce chun NH₄⁺ a thiontú go NH₃. Go hiondúil, cuirtear 0.2 g NaOH leis in aghaidh an 10 mL de shampla uisce. Cuir imoibrí Nessler leis an sampla uisce cóireáilte chun imoibriú leis an NH₃ ginte chun deascán buí a dhéanamh. Fan 15-30 nóiméad le haghaidh foirmiú deascán iomlán. Dá airde an t-ábhar NH₄⁺-N, is amhlaidh is dorcha dath an tuaslagáin. Ríomh an tiúchan NH₄⁺-N bunaithe ar thorthaí dathmhéadracha nó ar léamha ionsúcháin.
CÓD:Arna thomhas de réir modh díleáite tapa. Ba iad seo a leanas na céimeanna: cuir méid iomchuí den sampla uisce le fleascán díleá, agus cuir méid iomchuí d'aigéad sárchlórach agus d'aigéad sulfarach chun díleá aigéadach an tsampla a bhaint amach. Cinntigh go bhfuil pH an tsampla faoi bhun 2. Díleá teasa: cuir an fleascán díleáite i ndabhach uisce le teocht tairiseach nó i dtéitheoir croithrigh, cuir ar fiuchadh é agus coinnigh ar feadh tréimhse (2 uair de ghnáth). Fuaraigh an fleascán díleáite go teocht an tseomra. Cuir táscaire leis: cuir méid beag suilfíd airgid leis mar tháscaire chun an t-aigéad clórach atá fágtha a ionsú. toirtmheascadh: úsáid Rhodamine B le haghaidh toirtmheasctha. Cuir Rhodamine B leis an sampla go dtí go n-athraíonn an dath ó bhándearg go buí-uaine. Ríomh an tiúchan COD.
1.3.2 Modh Anailíse Saintréithe Bithscannáin
Socraíodh an méid biofilm ag an modh líonadh. Rinneadh cion polaisiúicríde agus cion próitéine a chinneadh ag an modh driogtha aigéid nítreach agus modh Coomassie Brilliant Blue ag baint úsáide as albaimin séiream buaibheach mar an caighdeán, faoi seach. Ba é suim an dá ábhar an EPS. Baineadh úsáid as ábhar EPS mar tháscaire le haghaidh anailíse saintréithe bithscannáin. Rinne an turgnamh anailís go príomha ar ról EPS i gcomhiomlánú cille miocróbach. Rinneadh samplaí bithscannáin roimh agus tar éis baint EPS a mheá, agus cuireadh réiteach NaCl 0.9% leis chun fionraí a ullmhú. Coigeartaíodh luach OD₆₀₀ an fhionraí go 0.6 ar speictreafótaiméadar. Cuireadh méid cuí fionraíochta i bhfeadán lártheifneora 5 mL, agus tógadh 3 ml den fheadán gach 1 h chun OD₆₀₀ a thomhas. Ríomhadh an céatadán de chomhiomlánú cille miocróbach ag am t de réir na foirmle.
Lean an próiseas comhiomlánaithe cothromóid chinéiteach den chéad -ordú.
2 TORTHAÍ AGUS PLÉ
2.1 Anailís ar Cháilíocht Séarachais le linn Tosaigh Ceangal Bithscannáin-suas le hIompróirí Éagsúla
De réir na bparaiméadar oibriúcháin, cuireadh tús leis na himoibreoirí, agus tástáladh na tiúchain NH₄⁺-N agus COD sa séarachas de réir na nósanna imeachta chun feidhmíocht bainte NH₄⁺-N agus COD a chur i gcomparáid le foinsí éagsúla ionaclaithe agus iompróirí éagsúla.
Ó Fhigiúr 2(a), is féidir a fheiceáil, de réir éifeachtúlacht bhaint NH₄⁺-N, gur roinneadh an próiseas tosaithe ceangail bithscannáin i dtrí chéim: oiriúnú, fás tapa, agus cobhsú. Le linn an phróisis tosaithe, bhí éifeachtacht astaithe bithscannáin na n-iompróirí crochta agus leaisteacha ionaclaithe le sloda gníomhachtaithe níos fearr ná mar a bhí ag iompróirí atá ionaclaithe le dríodar. Ina measc, d'éirigh le himoibreoir (b) ceangaltán bithscannáin rathúil a bhaint amach ar an lá 12, agus bhí imoibreoir (a) beagán níos moille. Mar gheall ar a bhuntáistí struchtúracha, bhí am níos giorra ag teastáil ón iompróir leaisteacha le haghaidh ceangaltán bithscannáin, agus bhí an t-iompróir ar fionraí, mar gheall ar a ábhar, níos mó seans maith go díorma biofilm, rud a laghdaigh éifeachtacht ceangail. Tugann sé seo le fios gur chuir na miocrorgánaigh ghníomhacha iomadúla i sloda gníomhachtaithe feabhas ar éifeachtacht tosaithe an cheangail bhithscannáin.
Ó Fhíor 2(b), is féidir a fheiceáil gur mhéadaigh rátaí bainte COD na n-imoibreoirí (a)~(d) ar dtús agus gur chobhsaigh siad ansin. Ina measc, bhain imoibreoir (b) 80% bainte amach níos tapúla ná (a), agus chobhsaigh (c) agus (d) araon os cionn 80% ar an lá 9. Tá sé seo amhlaidh toisc gur mhéadaigh an cumas asaithe láidir agus struchtúr líonra tras-nasctha an iompróra leaisteacha an limistéar teagmhála idir miocrorgánaigh agus séarachas, rud a chuir feabhas ar éifeachtúlacht idirghabhála ábhar orgánach. Ina theannta sin, chuir greamaitheacht agus saibhreas sloda gníomhachtaithe feabhas ar bhaint COD freisin.
2.2 Anailís ar Thionchar Fachtóirí Éagsúla ar Fheidhmíocht Bithscannáin
Bunaithe ar thorthaí na hanailíse thuas, roghnaíodh an biofilm arna fhoirmiú ag imoibreoir (d) (ionaclaithe le sloda gníomhachtaithe agus iompróir leaisteacha), a raibh an éifeacht is fearr a bhaint as truailleán, mar an biofilm le haghaidh turgnaimh ina dhiaidh sin chun anailís bhreise a dhéanamh ar thionchar fachtóirí éagsúla ar fheidhmíocht biofilm. Léirítear na torthaí i bhFíor 3.
2.2.1 DÉANAMH
Socraíodh teocht an uisce turgnamhach ag 26 céim -28 céim , pH 6.8-7.2, agus ráta sreafa uisce 7.8-8.1 L / min. Rinneadh comparáid idir na rátaí bainte NH₄⁺-N agus COD de réir mar a mhéadaigh an tiúchan DO ó 1.5 mg/L go 4.5 mg/L, mar a léirítear i bhFíor 3(a).
I bhFíor 3(a), is féidir a fheiceáil, de réir mar a mhéadaigh tiúchan DO, gur tháinig méadú ar na rátaí bainte NH₄⁺-N agus COD. Nuair a bhí DO 1.5 mg/L, bhí na rátaí bainte NH₄⁺{-N agus COD thart ar 34% agus 48%, faoi seach. Ag an am seo, bhí an comhlacht uisce i stát anoxic, gan aistriú ocsaigine leordhóthanach chuig an biofilm, rud a fhágann go raibh sé deacair baictéir nítriúcháin a fhás, rud a d'eascair rátaí íseal aistrithe. Ansin, de réir mar a mhéadaigh DO go 3.5 mg/L, mhéadaigh an dá ráta bainte go suntasach, agus ina dhiaidh sin tháinig laghdú ar an athrú de réir a chéile. Is é sin, tar éis do DO dul thar 3.5 mg/L, ní raibh DO ina phríomhfhachtóir a bhain le baint NH₄⁺{-N agus COD a thuilleadh.
2.2.2 pH
Socraíodh teocht an uisce turgnamhach ag 26 céim –28 céim, ráta sreafa uisce 7.8–8.1 L/min, agus úsáideadh HCl agus NaHCO₃ chun an pH a choigeartú. Rinneadh comparáid idir na rátaí bainte NH₄⁺-N agus COD de réir mar a mhéadaigh an pH ó 6 go 9. De réir mar a mhéadaigh an pH, tháinig méadú ar rátaí bainte NH₄⁺-N agus COD ar dtús agus ansin laghdaigh siad, agus sroicheann an dá uasleibhéal ag pH 7. Bíonn tionchar suntasach ag pH ar bhaictéir nítriúcháin. Is é 7.5–8.0 an pH is fearr le haghaidh fás baictéir nítriúcháin, agus tá a ngníomhaíocht is láidre ag pH 7.0–7.8. Taobh amuigh den raon seo, titeann a ngníomhaíocht go mór, rud a fhágann go laghdaítear rátaí bainte NH₄⁺{-N agus COD, ag teacht leis an bhfigiúr.
2.2.3 Treoluas Sreafa Uisce
Socraíodh teocht an uisce turgnamhach ag 26 céim -28 céim , pH 6.8-7.2, NÁ 3.5-4.5 mg / L. Rinneadh comparáid idir na rátaí bainte NH₄⁺-N agus COD de réir mar a mhéadaigh treoluas an tsreafa uisce ó 6.5 L/nóim go 9.5 L/nóim. Is féidir a fheiceáil, sular shroich an treoluas sreafa 8.0 L/nóim, gur tháinig méadú ar na rátaí bainte le treoluas sreafa méadaithe, ag baint amach uasmhéid ag 8.0 L/nóim, agus ansin thosaigh sé ag laghdú. Tá sé seo amhlaidh toisc go gcuireann treoluas sreafa cuí gluaiseacht uisce chun cinn, ag luasghéarú ar iompar substaintí agus ocsaigine isteach sa bhithscannán, ach bíonn tionchar ag treoluas ró-ard ar an mbithscannán, rud a fhágann go gcailltear roinnt bithscannáin, rud a chuireann isteach ar an éifeachtúlacht cóireála.
2.2.4 COD Luchtaigh
Socraíodh teocht an uisce turgnamhach ag 26 céim -28 céim, NÁ 3.5 mg/L, pH 7, treoluas sreabhadh uisce 8 L/nim. Rinneadh comparáid idir na rátaí bainte NH₄⁺-N agus COD de réir mar a mhéadaigh an t-ualach COD ó 15 g/m²·d go 30 g/m²·d. Is féidir a fheiceáil nuair a mhéadaigh an t-ualach COD ó 15 g/m²·d go 30 g/m²·d, gur mhéadaigh na rátaí bainte go tapa agus ansin cobhsaithe de réir a chéile, ag baint amach uasmhéid ag ualach COD de 25 g/m²·d. Ag an bpointe seo, bhí an ráta bainte NH₄⁺-N gar do 90%, agus sháraigh an ráta bainte COD 90%. Nuair a chuaigh an t-ualach COD os cionn 25 g/m²·d, níor athraigh an t-ualach go suntasach na rátaí bainte a mhéadú tuilleadh. Ba é an t-ualach COD optamach don bhithscannán a úsáideadh sa turgnamh ná 25 g/m²·d.
2.2.5 Cóimheas T/N Tionchair
Socraíodh teocht an uisce turgnamhach ag 26 céim -28 céim, NÁ 3.5 mg/L, pH 7, treoluas sreabhadh uisce 8 L/nim. Cuireadh na rátaí bainte NH₄⁺-N agus COD i gcomparáid ag cóimheasa C/N insilteach de 5.3, 10.2, agus 14.6, le torthaí léirithe i bhFíor 3(e).
Ó Fhíor 3(e), is féidir a fheiceáil nuair a bhí an cóimheas insilteach C/N ag 5.3, gur bhain an bithscannán ráta maith bainte NH₄⁺-N amach de 90%, ach bhí an ráta bainte COD íseal. Tá sé seo amhlaidh toisc go bhfuil cóimheas íseal C/N i bhfabhar fás na mbaictéar nítriúcháin uathtrófach, rud a fhágann go mbíonn siad in iomaíocht níos láidre le haghaidh cothaitheach agus DO ná baictéir nítrúcháin heitrotrófacha, rud a fhágann go bhfuil éagothroime idir baictéir nítrúcháin heittrophic agus uathtrófacha, rud a fhágann droch-aistriú COD. Nuair a bhí an cóimheas insilteach C/N ag 10.2, bhain an bithscannán amach rátaí bainte réasúnta ard do NH₄⁺-N agus COD araon, mar faoin gcoinníoll seo, d'fhás baictéir nítrúcháin heterotrófacha agus uathtrófacha ar comhardú, agus bhí an éifeachtacht íonú bithscannáin ard. Nuair a bhí an cóimheas insilteach C/N ag 14.6, bhí an ráta bainte COD ard, os cionn 90%, ach thit an ráta bainte NH₄⁺-N go géar go dtí thart ar 65%. Mar sin, agus an cóimheas insilteach C/N á roghnú, ba cheart éifeachtúlachtaí bainte NH₄⁺{-N agus COD araon a chur san áireamh.
3 CONCLÚID
Chun éifeacht cóireála truaillithe uisce a fheabhsú, beartaíodh modh cóireála bithmhéadaithe do thruailliú uisce uirbigh bunaithe ar biofilm. Tógadh imoibreoir bithscannáin chun feidhmíocht tosaithe na gceangal bithscannáin a chur i gcomparáid le foinsí éagsúla ionaclaithe agus iompróirí éagsúla, chomh maith le héifeachtaí DO, pH, treoluas sreafa uisce, ualach COD, agus cóimheas sleachta C/N ar éifeachtacht cóireála séarachais an bhithscannáin. Léiríodh san anailís go raibh rátaí bainte níos airde do NH₄⁺-N agus COD ag an mbithscannán iompróra leaisteach a ionaclú le sloda gníomhachtaithe, rud a bhain feidhmíocht cóireála níos fearr amach. Ina theannta sin, nuair a coinníodh tiúchan DO ag 3.5 mg/L, pH á rialú laistigh den raon oiriúnach 7.0 go 7.8, chobhsaigh treoluas an tsreafa uisce ag 8.0 L/min, ualach COD ag 25 g/m²·d, agus coigeartaíodh an cóimheas insilteach C/N go 10.2, léirigh an bithscannán an éifeacht bhaint truailleán is fearr. Go hachomair, léiríonn an modh cóireála bithmhéadaithe do thruailliú uisce uirbeach bunaithe ar biofilm buntáistí agus acmhainneacht shuntasach. Soláthraíonn giniúint bithscannán atá in oiriúint do choinníollacha áitiúla le haghaidh cóireáil truaillithe uisce uirbigh smaointe maidir le feabhas a chur ar thruailliú uisce uirbigh agus cothromaíocht éiceolaíoch uirbeach a chothabháil.