多达70%的Environment-Harming氮被新型污水处理系统
一种新型的生物膜反应器适应巴西条件和使用聚氨酯泡沫降低成本可以降低废水中的含氮化合物高达70%,据一位文章在环境技术。的研究人员进行的这项研究建立了一个数学模型来分析和预测氮去除机制。细菌生物膜的组成,把含氮化合物转化为氮气,这对环境是无害的。
这项研究是由布鲁诺•加西亚席尔瓦在他的博士研究大学水利工程和卫生在巴西圣保罗(USP),Eugenio Foresti论文导师。Foresti是圣卡洛斯工程学院的教授(EESC-USP)。这项研究是FAPESP支持。
这篇文章的主题项目”的结果生物炼制的概念应用于生物污水处理厂:环境污染控制加上物质和能量回收”,马塞洛Zaiat,也EESC-USP教授,首席研究员。联邦大学的研究员圣卡洛斯(UFSCar)和Maua理工学院(IMT)合作。
“氮去除仍只通过几个污水处理厂在巴西,而这是经常在欧洲和美国,”加西亚告诉FAPESP,必须占州政府通讯社的记者“我们的想法是适应(必要的基础设施我们的现实。通常的方法是基于厌氧反应器,与低水平的生产废水有机物,氮去除困难。”
去除氮的化合物(亚硝酸盐、硝酸盐和氨等)从生活污水和工业废水是至关重要的,因为他们污染地表水(湖泊、水库和河流)以及地下水蓄水层和其他,让细菌的生长,藻类和植物失控的过程称为富营养化。
此外,食用受污染的水通过硝酸可以导致疾病,如婴儿高铁血红蛋白症(蓝婴综合症),导致头痛、头晕、疲劳、嗜睡、呼吸困难,神经病变在严重的情况下如癫痫、昏迷。
“当海藻增多,如水库像比林斯圣保罗的主要水源之一),例如,在水中缺氧导致鱼的死亡和损失的水供应以及休闲区域。很难把藻类从水库、“Foresti说,他领导的小组。
微分器
这个新的反应堆模型的关键优势之一是生物过程形成的生物膜细菌创建一个电影在聚氨酯泡沫。另一个原因是设备的配置,允许研究人员称之为counterdiffusion,介绍了氧气在对面的污染物。
“氧气运送到泡沫,因为这将确保它仍只在所需的反应发生,”加西亚说。“我们不想让氧气接触到有机物质。如果是,细菌会利用所有的氧气来分解,将剩余使用亚硝酸盐和硝酸盐。所以我们插入氧生物膜的另一侧。的目标是有机物,达到生物膜的另一侧被氧气氧化不仅也由亚硝酸盐和硝酸盐。”
当氧气不进入反应堆,氨保持不变。当氨进入反应堆的网站与氧气输入,然而,它转化为亚硝酸盐和硝酸盐。“唯一的出路是通过生物膜和化合物跨越这个障碍,有机物质扩散在相反的方向。他们的碰撞与有机物在逆流式创造最佳条件亚硝酸盐和硝酸盐去除,因为不再有任何脱氮氧和有足够的有机质,”加西亚说。
Foresti解释说,在巴西,厌氧反应器(使用细菌分解有机物不需要氧气生存)越来越被市政污水处理公司,因为主要的气候,这是比北半球的暖。细菌分解有机物的速度在温暖的天气。在欧洲和美国,意味着温度较低,过程是不同的。有机物存在污泥去除后的液相氧化耗氧(氧气)。
然而,在巴西,含氮化合物出于成本的考虑,不完全删除,直接释放到大自然。新型反应堆由研究者设计添加第二个,更容易和便宜,废水处理阶段,发展未来的技术和合作伙伴。
在美国研究奖学金
研究人员在实验室工作的罗伯特•Nerenberg圣母大学的教授在美国,与加西亚,他是作为访问研究员在2019 - 20FAPESP的支持必须占州政府。
“我的项目和他们的区别是,聚氨酯泡沫他们使用半透膜,类似于一个饮用吸管充满空气。当这种毛细管与水接触,它允许通过氧气而不是水,所以生物膜粘附在表面,生长在它。换句话说,氧气提供给细菌通过细管的墙壁。氧气出来,水提供氨和有机物质。系统作为counterdiffusion是一样的,只是我们使用更简单,更便宜的材料,”加西亚说。
“细菌生长在表面形成生物膜,但它不是一个过滤器严格地说,因为它不提供机械阻力通过粒子。什么反应堆实际上是作为支持细菌生长和消费可溶性有机物和氮的化合物。”
下一个步骤
根据Foresti,新配置的反应堆是鼓舞人心的进一步研究。在程序之间的合作圣保罗州基本卫生设施公司(SABESP)和研究人员计划测试的新模型与实际污水通过一个处理厂由SAAE有氧反应堆,在圣卡洛斯市政卫生服务。UFSCar研究员和IMT也是计划的一部分,将开发其他系统进行测试。
“布鲁诺的研究是第一个使用counterdiffusion以这种方式在巴西,“Foresti说。“这是合成废水的概念。发现在这个反应堆配置效率大大优于以往的研究中观察到的,但是我们仍然需要评估几个因素。”
新的配置已经在实验室进行测试。效率将在进一步的测量项目,因为它是不可能预测设备将如何表现在处理大量废水,系统需要测试和实际生活污水和工业废水。迄今为止已经测试只对样品的合成由研究者自己浪费。
“我们可能不得不提高设计和几何,”加西亚说。“如何优化设计以获得最大的最优反应堆表面积/体积,降低成本呢?研究提供了一个基础,基础我们可以继续思考过程和数学工具。”
参考:席尔瓦BG Perez-Calleja P Foresti E, Nerenberg r .独特的生物膜结构和传质机制在泡沫曝气生物膜反应器(FABR)。环境抛光工艺。2022:1-15。doi:10.1080 / 09593330.2022.2058422
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