Karatterizzazzjoni ta' Fouling u Irkupru tal-Prestazzjoni tal-Arjazzjoni ta' Diffużur tal-pori fin-f'Impjanti tat-Trattament tal-Ilma Mormi
Bħala pass kritiku fil-proċess tal-ħama attivat tal-impjanti tat-trattament tal-ilma tad-drenaġġ muniċipali (WWTPs), l-arjazzjoni għall-provvista tal-ossiġnu mhux biss tipprovdi biżżejjed ossiġnu biex isostnu l-attivitajiet fundamentali tal-ħajja tal-mikro-organiżmi iżda wkoll iżżomm il-ħama sospiża, u tiffaċilita l-assorbiment u t-tneħħija ta 'inkwinanti. L-arjazzjoni hija wkoll l-aktar unità li tikkonsma-enerġija fid-WWTPs, li tirrappreżenta minn 45% sa 75% tal-konsum totali tal-enerġija tal-impjant. Għalhekk, il-prestazzjoni tas-sistema ta 'arjazzjoni taffettwa direttament l-effiċjenza tat-trattament u l-ispejjeż operattivi tad-WWTP. It-tagħmir tal-arjazzjoni huwa komponent ewlieni tas-sistema tal-arjazzjoni, bl-arjaturi tal-bużżieqa fini huma l-aktar użati f'WWTPs muniċipali minħabba l-effiċjenza għolja tat-trasferiment tal-ossiġnu (OTE) tagħhom. Madankollu, waqt tħaddim fit-tul-, is-sustanzi li jniġġsu inevitabbilment jakkumulaw fuq il-wiċċ u fil-pori tal-arjaturi. Biex tiġi żgurata l-kwalità tal-effluwent, hija meħtieġa provvista ta 'arja addizzjonali mill-blowers, li twassal għal żieda fil-konsum tal-enerġija. Barra minn hekk, it-tniġġis jaggrava l-imblukkar tal-pori u jibdel il-materjal tal-arjatur. It-telf tal-pressjoni (pressjoni mxarrba dinamika, DWP) tal-komponenti tal-arjatur jiżdied fuq tħaddim estiż, jgħolli l-pressjoni tal-arja tal-ħruġ tal-blower u jikkawża aktar ħela tal-enerġija.
Is-sustanzi li jniġġsu li jakkumulaw fuq il-wiċċ u ġewwa l-pori tal-arjaturi tal-bużżieqa fini jinkludu fouling bijoloġiku, organiku u inorganiku. Il-fouling organiku jirriżulta mill-adsorbiment u l-preċipitazzjoni ta 'materja organika u d-depożizzjoni ta' tnixxijiet mikrobjali. Il-fouling inorganiku tipikament jikkonsisti minn preċipitati kimiċi ffurmati minn katjoni polivalenti, bħal ossidi tal-metall. Ibbażat fuq jekk jistgħux jitneħħew permezz ta 'tindif fiżiku, inkwinanti jistgħu jiġu kategorizzati bħala fouling fiżikament riversibbli jew fiżikament irriversibbli. Il-fouling riversibbli fiżikament jista 'jitneħħa b'metodi fiżiċi sempliċi bħall-għorik mekkaniku, peress li dawn is-sustanzi li jniġġsu huma mwaħħla b'mod laxk mal-wiċċ tal-arjatur. Il-fouling fiżikament irriversibbli ma jistax jiġi eliminat permezz ta 'tindif fiżiku u jeħtieġ tindif kimiku aktar bir-reqqa. Fi ħdan il-fouling fiżikament irriversibbli, is-sustanzi li jniġġsu li jistgħu jitneħħew permezz ta' tindif kimiku jissejħu fouling kimikament riversibbli, filwaqt li dawk li ma jistgħux jitneħħew anke permezz ta' tindif kimiku huma meqjusa bħala fouling irrekuperabbli.
Bħalissa, l-arjaturi tal-bużżieqa fini użati domestikament jinkludu materjali tal-lastku tradizzjonali bħall-monomeru tal-etilene propylene diene (EPDM) u materjali aktar ġodda bħall-polyethylene ta'-densità għolja (HDPE). Is-saff tad-distribuzzjoni tal-gass ta 'l-arjaturi HDPE huwa ffurmat billi jiksi l-pajp ta' kunsinna ta 'l-arja ta' ġewwa b'polimeru mdewweb, b'dijametri tal-pori bejn wieħed u ieħor (4.0 ± 0.5) mm. HDPE joffri proprjetajiet kimiċi, mekkaniċi u ta 'reżistenza għall-impatt tajbin u ħajja twila ta' servizz. Madankollu, id-daqsijiet tal-pori tiegħu huma inkonsistenti u mqassma b'mod irregolari, u jagħmluhom suxxettibbli għal depożizzjoni ta 'tniġġis. Il-materjal EPDM huwa flessibbli ħafna, b'pori maħluqa minn qtugħ mekkaniku. L-arjaturi tal-EPDM għandhom numru ogħla ta 'pori għal kull unità ta' erja, li jipproduċu bżieżaq iżgħar (minimumc an be 0.5 mm). In-natura idrofilika tal-membrana tal-gomma tiffavorixxi wkoll il-formazzjoni tal-bużżieqa. Madankollu, il-mikro-organiżmi għandhom it-tendenza li jehmżu u jikbru fuq uċuħ tal-EPDM, u jutilizzaw plastiċizzanti bħala sottostrat. Fl-istess ħin, il-konsum ta 'plastiċizzanti jikkawża li l-materjal ta' l-arjatur jibbies, u finalment iwassal għal ħsara mill-għeja u ħajja ta 'servizz imqassra. Għalhekk, huwa meħtieġ li jiġu investigati l-mudelli ta 'akkumulazzjoni ta' tniġġis fuq dawn iż-żewġ materjali u l-bidliet konsegwenti fl-effiċjenza tat-trasferiment tal-ossiġnu u t-telf tal-pressjoni.
Dan l-istudju ħa arjaturi tal-bżieżaq fini mibdula wara snin ta 'tħaddim minn żewġ WWTPs muniċipali b'kundizzjonijiet ta' proċess simili bħal suġġetti ta 'riċerka. Is-sustanzi li jniġġsu fuq l-arjaturi ġew estratti u kkaratterizzati saff b'saff biex jiġu identifikati l-komponenti ewlenin tagħhom. Abbażi ta 'dan, l-effettività tal-metodi tat-tindif fl-irkupru tal-effiċjenza tat-trasferiment tal-ossiġnu tal-arjaturi ġiet evalwata, bil-għan li tipprovdi dejta fundamentali u referenzi tekniċi għall-operat ottimizzat u stabbli fit-tul-ta' sistemi ta 'arjazzjoni tal-bużżieqa fini.
1 Materjali u Metodi
1.1 Introduzzjoni għall-Impjanti tat-Trattament tal-Ilma Mormi
Iż-żewġ WWTPs jinsabu f'Shanghai u jużaw il-proċess Anaerobic-Anoxic-Oxic (AAO) bħala t-trattament ewlieni. WWTP A timpjega kamra taż-żrar vortiċi + AAO konvenzjonali + filtru tal-fibra b'effiċjenza għolja - + proċess ta 'diżinfezzjoni UV. WWTP B juża kamra taż-żrar bil-arja + AAO konvenzjonali + tank ta' sedimentazzjoni ta'-effiċjenza għolja + proċess ta' diżinfezzjoni UV. Iż-żewġ impjanti jissodisfaw b'mod stabbli l-istandard tal-Grad A tal-"Istandard ta' Kwittanza ta' Pollutanti għal Impjanti ta' Trattament tal-Ilma Mormi Muniċipali" (GB 18918-2002). Disinn speċifiku u parametri operattivi huma murija fiTabella 1.
1.2 Estrazzjoni u Karatterizzazzjoni ta' Pollutanti ta' Arjatur
L-arjaturi tal-bużżieqa fini użati fl-esperimenti kienu arjatur tubulari HDPE (Ecopolemer, l-Ukrajna) miġbur mill-Impjant A u arjatur tubulari EPDM (EDI-FlexAir, USA) miġbur mill-Impjant B. Ritratti tat-tnejn huma murija f'Figura 1. It-tubu HDPE antik kien ilu jaħdem għal 10 snin, b'dimensjonijiet D×L=120 mm×1000 mm u dijametru tal-pori ta '(4±0.50) mm, kapaċi jipproduċi bżieżaq fini ta' 2 ~ 5 mm. It-tubu EPDM antik kien ilu jaħdem għal 3 snin, b'dimensjonijiet D×L=91 mm×1003 mm, li jipproduċi bżieżaq fini ta '1.0 ~ 1.2 mm, b'dijametru minimu tal-bużżieqa ta' 0.5 mm.
It-tubi qodma HDPE u EPDM ġew irkuprati mit-tankijiet aerobiċi, imqiegħda fuq cling film, u laħlaħ b'ilma dejonizzat. L-għorik mekkaniku sar permezz ta' xafra -sterilizzata bil-fjamma biex jinbarax is-sustanzi li jniġġsu mwaħħla mal-wiċċ tal-arjatur.
Biex tistudja aktar l-impatt tal-fouling fuq il-prestazzjoni tat-trasferiment tal-ossiġnu, sar tindif kimiku fuq it-tubu HDPE. Wara l-għorik mekkaniku, it-tubu HDPE kien mxarrba f'soluzzjonijiet ta '5% HCl u 5% NaClO għal 24 siegħa rispettivament. It-tubi l-qodma, it-tubi mnaddfa mekkanikament, u t-tubi mnaddfa kimikament ġew imnixxfa f'forn ta' 60 grad (mudell XMTS-6000) għal 60 siegħa. L-uċuħ tagħhom imbagħad ġew eżaminati bl-użu tal-mikroskopija elettronika tal-iskannjar (SEM, mudell JSM-7800F, il-Ġappun), spettroskopija tar-raġġi-X li jxerred l-enerġija (EDX, Oxford Instruments, UK), u mikroskopija tal-iskannjar tal-laser konfokali (CLSM, mudell TCS SP8, il-Ġermanja). Is-soluzzjoni tat-tindif HCl ġiet iffiltrata permezz ta 'membrana 0.45 μm, u analiżi kwantitattiva ta' katjoni polivalenti (inklużi joni Ca, Mg, Al, Fe, eċċ.) Twettqet bl-użu ta 'spettrometrija ta' emissjoni ottika tal-plażma akkoppjata b'mod induttiv (ICP, mudell ICPS-7510, Ġappun). Peress li HCl u NaClO jistgħu jikkawżaw denaturazzjoni u tixjiħ tal-membrana EPDM, tindif kimiku ma sarx fuq it-tubu EPDM. It-tubu EPDM kien maqtugħ f'biċċiet tal-membrana ta '5 cm × 5 cm u mxarrba f'HCl għal analiżi kwantitattiva ta' katjoni polivalenti fis-soluzzjoni.
1.3 Apparat u Metodu tal-Ittestjar għall-Prestazzjoni tat-Trasferiment tal-Ossiġenu tal-Aeratur
Il-prestazzjoni tat-trasferiment tal-ossiġnu tal-arjaturi tal-bużżieqa multa ġiet ittestjata skont id-"Determinazzjoni tal-Prestazzjoni tat-Trasferiment tal-Ossiġenu tal-Ilma Nadif tal-Aeraturi tal-Bużżieqa Fini" (CJ/T 475-2015). Is-setup tat-test jidher fiFigura 2.
L-apparat huwa struttura ta' l-istainless-azzar li tkejjel 1.2 m × 0.3 m × 1.4 m, bi twieqi tal-wiri tal-ħġieġ organiku fuq iż-żewġ naħat. L-arjatur ġie ffissat fil-qiegħ taċ-ċentru bl-użu ta 'appoġġ tal-metall, b'fond ta' tgħaddis ta '1.0 m. Intuża analizzatur tal-kwalità tal-ilma b'ħafna-parametri (Hach HQ30D, USA) biex jimmonitorja l-konċentrazzjoni tal-ossiġnu maħlul (DO) f'-ħin reali. Is-sulfit tas-sodju anidru intuża bħala l-aġent tad-deossiġenazzjoni, u l-klorur tal-kobalt bħala l-katalist. Il-qari tal-gauge tal-pressjoni rrappreżenta l-pressjoni mxarrba dinamika tal-arjatur (DWP, kPa). Ir-riżultati tal-kejl ġew ikkoreġuti għat-temperatura, salinità, u DO. L-effiċjenza standardizzata tat-trasferiment tal-ossiġnu (SOTE, %) intużat bħala l-indiċi tal-valutazzjoni.
Il-konsum tal-enerġija tal-blower huwa relatat kemm mar-rata tal-fluss tal-provvista tal-arja kif ukoll mal-pressjoni tal-arja tal-ħruġ, li huma influwenzati mis-SOTE u d-DWP tal-arjatur, rispettivament. Għalhekk, indiċi tal-konsum tal-enerġija tal-arjazzjoni J (kPa·h/g), li jirrappreżenta l-effett kombinat ta 'SOTE u DWP, intuża biex jevalwa l-prestazzjoni tal-arjatur. Huwa definit bħala t-telf ta' pressjoni li l-arjatur irid jegħleb għal kull unità ta' massa ta' ossiġnu trasferit. J huwa kkalkulat mill-inklinazzjoni tar-rigressjoni lineari tajbin bejn DWP/SOTE u r-rata tal-fluss tal-arja (AFR), kif muri fl-ekwazzjoni li ġejja:
Fejn:
AFRhija r-rata tal-fluss tal-arja, m³/h;
ρarjahija d-densità tal-arja, meħuda bħala 1.29 × 10³ g/m³ f'20 grad;
yO2huwa l-kontenut ta' ossiġnu fl-arja, meħud bħala 0.23 g O₂/g arja.
2 Riżultati u Analiżi
2.1 Prestazzjoni tat-Trasferiment ta' l-Ossiġnu ta' Arjaturi Ġodda, Qadim u Mnaddfa
Figura 3juri s-SOTE u d-DWP tal-arjaturi b'rati differenti tal-fluss tal-arja.
Mill-Figuri 3(a) u (b), il-valuri SOTE għall-HDPE ġodda u tubi EPDM ġodda kienu (7.36±0.53)% u (9.68±1.84)%, rispettivament. It-tubu EPDM jipproduċi bżieżaq iżgħar b'erja tal-wiċċ speċifika akbar, u jżid iż-żona ta 'kuntatt mal-gass-likwidu u l-ħin ta' residenza, u b'hekk jirriżulta f'SOTE ogħla. Is-SOTE taż-żewġ arjaturi naqas maż-żieda fl-AFR minħabba li AFR ogħla jżid in-numru tal-bużżieqa u l-veloċità inizjali, li jwassal għal aktar ħabtiet tal-bżieżaq u l-formazzjoni ta 'bżieżaq akbar, li tfixkel it-trasferiment tal-ossiġnu mill-fażi tal-gass għal dik likwida. Is-SOTE tat-tubu EPDM wera tendenza ta 'tnaqqis aktar evidenti biż-żieda fl-AFR meta mqabbla mat-tubu HDPE. Dan għaliex il-pori tal-arjatur HDPE huma riġidi u ma jinbidlux mal-AFR, filwaqt li l-pori tal-arjatur EPDM huma flessibbli u miftuħa usa 'b'AFR miżjuda, jiffurmaw bżieżaq akbar u jkomplu jnaqqsu SOTE.
Wara tħaddim fit-tul -, is-SOTE tat-tubu HDPE niżel għal (5.39±0.62)%, tnaqqis ta '26.7%, prinċipalment minħabba l-akkumulazzjoni ta' tniġġis li timblokka l-pori u tnaqqas in-numru ta 'pori effettivi għall-ġenerazzjoni tal-bużżieqa. L-għorik mekkaniku żied is-SOTE tat-tubu HDPE għal (5.59±0.66)%, iżda l-irkupru ma kienx sinifikanti, possibilment minħabba li sustanzi li jniġġsu fuq it-tubu HDPE ma kinux biss imwaħħla mal-wiċċ iżda wkoll iddepożitati ġewwa l-pori, li jagħmluhom diffiċli biex jitneħħew permezz ta 'scrubbing mekkaniku. Jiang et al. sabet li NaClO jista 'jneħħi b'mod effettiv inkwinanti minn tubi HDPE u jirrestawra l-prestazzjoni tal-arjazzjoni tagħhom. Wara t-tindif ta 'NaClO, is-SOTE tat-tubu HDPE irkuprat għal (6.14±0.63)%, li huwa 83.4% tal-livell tat-tubu l-ġdid, għadu ma jistax jirkupra kompletament. Dan għaliex, fuq tħaddim fit-tul, inkwinanti jsiru mwaħħla sewwa, ibiddlu l-istruttura tal-pori, jostakolaw il-fluss tal-arja, iżidu l-koalescence tal-bużżieqa, inaqqsu l-erja tal-wiċċ speċifika tal-bużżieqa u l-ħin ta 'residenza, u b'hekk ixekklu t-trasferiment tal-ossiġnu. Fl-istess ħin, il-fouling jikkawża distribuzzjoni irregolari tal-arja, u tiddegrada l-prestazzjoni ġenerali.
Is-SOTE tat-tubu EPDM l-antik niżel għal (9.06±1.75)%, tnaqqis ta '6.4%. Minbarra l-imblukkar tal-pori mill-akkumulazzjoni ta 'tniġġis, il-fouling bijoloġiku jikkonsma plastiċizzanti fil-materjal, iwebbes l-arjatur u jiddeforma l-pori. Il-pori deformati ma jistgħux jerġgħu lura għall-istat oriġinali tagħhom, li jipproduċu bżieżaq akbar u jbaxxu s-SOTE. L-għorik mekkaniku żied is-SOTE tat-tubu EPDM għal (9.47±1.87)%, kważi rrestawraha għal-livell tat-tubu l-ġdid, li jindika li sustanzi li jniġġsu fuq it-tubu EPDM kienu mwaħħla b'mod laxk mal-wiċċ u setgħu jitneħħew l-aktar permezz ta 'scrubbing mekkaniku.
Mill-Figuri 3(c) u (d), id-DWP tat-tubu EPDM il-ġdid kien (6.47±0.66) kPa, ogħla b'mod sinifikanti minn dak tat-tubu HDPE ġdid [(1.47±0.49) kPa]. Dan huwa minħabba li d-dijametru tal-pori tat-tubu EPDM huwa iżgħar minn dak tat-tubu HDPE, li jirriżulta f'reżistenza akbar meta l-bżieżaq jingħafsu. Wara tħaddim fit-tul -, id-DWP tat-tubu HDPE l-antik żdied għal (4.36±0.56) kPa, 2.97 darbiet dak tat-tubu l-ġdid. Iż-żieda fid-DWP hija relatata kemm mal-grad ta 'imblukkar tal-pori kif ukoll mal-bidliet materjali. L-għorik mekkaniku naqqas id-DWP tat-tubu HDPE għal 2.25 darbiet dak tat-tubu l-ġdid. It-tindif ta 'NaClO kompla naqqas għal (2.04±0.45) kPa, 1.39 darbiet dak tat-tubu l-ġdid. Dan għal darb'oħra jindika li l-biċċa l-kbira tas-sustanzi li jniġġsu fuq it-tubu HDPE ġew depożitati ġewwa l-pori u ma setgħux jitneħħew b'mod effettiv permezz ta 'scrubbing mekkaniku, li jeħtieġ tindif ta' NaClO biex jerġa 'jġib il-prestazzjoni. Id-DWP tat-tubu EPDM l-antik żdied għal (8.10 ± 0.94) kPa, 1.25 darbiet dak tat-tubu l-ġdid, u naqas għal 1.10 darbiet wara l-għorik mekkaniku.
Figura 4turi l-bidla ta' DWP/SOTE (immarkat bħala DWP') b'AFR għall-arjaturi.
Intużat ekwazzjoni ta' rigressjoni lineari biex taqbel ma' DWP' kontra AFR, u l-parametru tal-konsum tal-enerġija J inkiseb mill-inklinazzjoni. Il-valuri J għat-tubi HDPE ġodda u EPDM ġodda kienu 0.064 u 0.204 kPa·h/g, rispettivament, li jindikaw li għal kull unità ta 'massa ta' ossiġnu trasferit, it-tubu EPDM għandu jegħleb telf ta 'pressjoni akbar. Fil-ħin tas-sostituzzjoni, il-valuri J għat-tubi HDPE u EPDM żdiedu għal 0.251 u 0.274 kPa·h/g, rispettivament. Il-fouling tal-arjatur li jwassal għal telf ta' pressjoni akbar jista' jaffettwa l-operat sikur tal-blower. Wara l-għorik mekkaniku, il-valuri J għat-tubi HDPE u EPDM naqsu għal 0.184 u 0.237 kPa·h/g, rispettivament. Bidliet f'J jistgħu jintużaw għall-analiżi kwantitattiva ta 'inkwinanti ta' l-arjatur. Id-differenza f'J bejn it-tubu l-antik u t-tubu mqaxxar mekkanikament hija kkawżata minn fouling fiżikament riversibbli. Id-differenza bejn it-tubu mqaxxar mekkanikament u t-tubu l-ġdid hija kkawżata minn fouling fiżikament irriversibbli. Id-differenza bejn it-tubu mnaddaf mekkanikament u t-tubu imnaddaf kimikament hija kkawżata minn fouling kimikament riversibbli, filwaqt li d-differenza bejn it-tubu mnaddaf kimikament u t-tubu l-ġdid hija kkawżata minn fouling irrekuperabbli. Il-Figura 5 turi l-bidliet fil-parametru tal-konsum tal-enerġija J għall-arjaturi.
MinnFigura 5, għat-tubu HDPE, fouling fiżikament riversibbli u fiżikament irriversibbli ammontaw għal 35.8% u 64.2% tal-fouling totali, rispettivament. Fi ħdan il-fouling fiżikament irriversibbli, il-fouling kimikament riversibbli u irrekuperabbli ammontaw għal 42.8% u 21.4%, rispettivament. Għat-tubu EPDM, il-fouling fiżikament riversibbli u fiżikament irriversibbli ammontaw għal 52.9% u 47.1%, rispettivament. Fowling irrekuperabbli ma jidhirx inizjalment iżda jakkumula maż-żmien, u fl-aħħar mill-aħħar jiddetermina l-ħajja tas-servizz tal-arjatur. Għalhekk, għandhom jiġu stabbiliti skedi ta 'tindif raġonevoli biex inaqqsu t-tranżizzjoni minn fouling riversibbli għal irreversibbli u jimminimizzaw l-akkumulazzjoni ta' fouling irrekuperabbli.
2.2 Osservazzjoni SEM ta' Arjaturi Ġodda, Qadim u Mnaddfa
Figura 6turi stampi SEM tal-uċuħ ta 'arjaturi ġodda, qodma, u mekkanikament scrubbed. L-istruttura poruża tat-tubu HDPE ġdid hija viżibbli b'mod ċar, filwaqt li l-wiċċ tat-tubu EPDM il-ġdid huwa lixx b'pori maqtugħin -nodfa. Wara bosta snin ta 'tħaddim, il-morfoloġija tal-wiċċ taż-żewġ arjaturi nbidlet b'mod sinifikanti. Vireg irregolari-li jniġġsu b'mod imblokkat koprew kompletament il-wiċċ, b'aggregati li jniġġsu madwar u ġewwa l-pori, li jfixklu t-trasferiment tal-ossiġnu u jżidu t-telf tal-pressjoni. Wara l-għorik mekkaniku, il-biċċa l-kbira tas-sustanzi li jniġġsu fuq il-wiċċ tat-tubu EPDM tneħħew, iżda l-pori baqgħu misduda. Għat-tubu HDPE, il-ħxuna tas-saff li jniġġes naqset, iżda l-pori kienu għadhom koperti.
2.3 Analiżi ta' Fouling Inorganiku ta' Arjaturi ġodda, qodma u mnaddfa
EDX intuża biex janalizza aktar il-kompożizzjoni elementali prinċipali tal-uċuħ tal-arjatur, bir-riżultati murija fiTabella 2. Karbonju, ossiġnu, ħadid, silikon u kalċju ġew skoperti kemm fuq uċuħ HDPE kif ukoll EPDM. It-tubu HDPE kien fih ukoll manjesju, filwaqt li t-tubu EPDM kien fih l-aluminju. Huwa dedott li sustanzi li jniġġsu inorganiċi fuq it-tubu HDPE kienu dijossidu tas-silikon, karbonat tal-kalċju, karbonat tal-manjeżju u fosfat tal-ħadid, filwaqt li dawk fuq it-tubu EPDM kienu dijossidu tas-silikon u ossidu tal-aluminju. Dawn il-preċipitati inorganiċi ffurmaw meta l-konċentrazzjonijiet ta 'joni inorganiċi minn ilma mormi muniċipali u ħama attivat laħqu s-saturazzjoni fuq il-wiċċ ta' l-arjatur. Wara l-għorik mekkaniku, l-elementi inorganiċi fuq l-uċuħ tal-arjatur urew ftit differenza meta mqabbla mat-tubi qodma, li jindika li l-għorik mekkaniku ma jistax ineħħi b'mod effettiv inkwinanti inorganiċi. Kim et al. sabet li wara operazzjoni fit-tul-, pollutanti inorganiċi jsiru koperti minn inkwinanti organiċi, li jeħel sewwa mal-wiċċ u ġewwa l-pori, li jagħmilha diffiċli biex jitneħħew permezz ta 'scrubbing mekkaniku.
Wara t-tindif bl-HCl, il-joni tal-metall fuq l-uċuħ tal-arjatur tneħħew kompletament. HCl imsadda parti tas-saff organiku li jkopri l-wiċċ, ippenetraha, u rreaġixxa ma 'jonji tal-metall, neħħi preċipitati inorganiċi permezz ta' newtralizzazzjoni u dekompożizzjoni. Is-soluzzjoni tat-tindif tal-HCl użata għat-tixrib tal-arjaturi ġiet analizzata mill-ICP biex tikkalkula l-kontenut ta 'pollutanti inorganiċi. Il-kontenut ta 'Ca, Mg, u Fe għat-tubu HDPE kienu 18.00, 1.62, u 13.90 mg/cm², rispettivament, filwaqt li għat-tubu EPDM, il-kontenuti ta' Ca, Al, u Fe kienu 9.55, 1.61, u 3.38 mg/cm², rispettivament.
2.4 Analiżi ta' Fouling Organiku ta' Arjaturi Ġodda, Qadim u Mnaddfa
Biex teżamina b'mod kwantitattiv id-distribuzzjoni ta 'inkwinanti organiċi, intuża softwer Image J biex jikkalkula l-proporzjon tal-kopertura tal-bijovolum u tas-sottostrat ta' ċelloli totali, polisakkaridi u proteini minn mikrografi CLSM, b'medji meħuda bħala riżultati finali (Figura 7).
Mill-Figura 7(a), il-proteini u ċ-ċelloli totali kienu l-komponenti ewlenin ta 'inkwinanti organiċi fuq it-tubi HDPE u EPDM, rispettivament, b'volumi totali massimi li jilħqu 7.66 × 10⁵ u 7.02 × 10⁵ μm³. Il-volum totali taċ-ċelluli fuq it-tubu EPDM kien 2.5 darbiet dak fuq it-tubu HDPE, konsistenti mas-sejbiet minn Garrido-Baserba et al., Li rrappurtaw konċentrazzjoni totali ogħla tad-DNA fuq arjaturi EPDM qodma meta mqabbla ma 'materjali oħra. Wanger et al. sabet li meta l-mikro-organiżmi jehmeż ma 'tubi EPDM, jekk l-ambjent tal-madwar m'għandux substrat organiku suffiċjenti, daru biex juża plastiċizzanti tal-membrana EPDM. Il-mikro-organiżmi jistgħu jutilizzaw plastiċizzanti bħala sors tal-karbonju, jaċċelleraw it-tkabbir u r-riproduzzjoni, u b'hekk jintensifikaw il-fouling bijoloġiku fuq il-wiċċ tal-EPDM. Il-kontenut tal-polisakkarid u l-proteini fuq it-tubu EPDM kienu ħafna aktar baxxi minn dawk fuq it-tubu HDPE, possibbilment minħabba l-età ogħla tal-ħama fl-Impjant B meta mqabbel mal-Pjanti A, li wassal għal konċentrazzjoni aktar baxxa ta 'sustanza polimerika extraċellulari (EPS). Bħala komponenti ewlenin tal-EPS, proteini u polisakkaridi mnixxija mill-mikro-organiżmi saru sorsi sinifikanti ta 'tniġġis organiku fuq il-wiċċ tat-tubu HDPE fil-Pjanti A.
Wara l-għorik mekkaniku, il-kwantitajiet ta 'ċelluli totali, polisakkaridi, u proteini fuq it-tubu HDPE naqsu b'1.49 × 10⁵, 0.13 × 10⁵, u 1.33 × 10⁵ μm³, rispettivament. Fuq it-tubu EPDM, it-tnaqqis korrispondenti kien 2.20 × 10⁵, 1.88 × 10⁵, u 2.38 × 10⁵ μm³, rispettivament. Dan jindika li l-għorik mekkaniku jista 'jnaqqas il-fouling organiku sa ċertu punt.
Madankollu, għat-tubu HDPE, iż-żona tal-kopertura tas-sottostrat tal-polisakkaridi u l-proteini żdiedet wara l-għorik mekkaniku-minn 2.75% u 6.28% għal 4.67% u 7.09%, rispettivament [Figura 7(b)]. Dan seħħ minħabba li s-sustanzi polimeriċi extraċellulari (EPS) għandhom viskożità għolja. Konsegwentement, l-għorik mekkaniku kellu l-effett kontroproduttiv ta 'tixrid ta' proteini, polisakkaridi, u sustanzi li jniġġsu inorganiċi b'mod aktar wiesa 'tul il-wiċċ tat-tubu HDPE, li jwassal għal kopertura akbar taż-żona. Dan x'aktarx jispjega għaliex l-għorik mekkaniku naqas milli jirrestawra b'mod sinifikanti l-effiċjenza tal-arjazzjoni tat-tubu HDPE.
Wara t-tindif ta 'NaClO, iċ-ċelloli totali, il-polisakkaridi u l-proteini fuq it-tubu HDPE naqsu b'2.34 × 10⁵, 3.42 × 10⁵, u 4.53 × 10⁵ μm³, rispettivament, li juru effiċjenza ta' tneħħija b'mod sinifikanti ogħla mill-għorik mekkaniku. NaClO jossidizza gruppi funzjonali ta 'pollutanti organiċi f'ketoni, aldeidi u aċidi karbosiliċi, u jżidu l-idrofiliċità tal-komposti ġenituri u jnaqqas l-adeżjoni tal-inkwinanti mal-arjatur. Barra minn hekk, flocs tal-ħama u kollojdi jistgħu jiġu dekomposti minn ossidanti fi partiċelli fini u materja organika maħlula.
3 Konklużjonijiet
①Il-valuri SOTE għat-tubi HDPE ġodda u EPDM ġodda kienu (7.36±0.53)% u (9.68±1.84)%, rispettivament. Is-SOTE tat-tubu EPDM wera tendenza ta 'tnaqqis aktar evidenti biż-żieda fl-AFR meta mqabbla mat-tubu HDPE. Dan għaliex il-pori tal-arjatur HDPE huma riġidi u ma jinbidlux mal-AFR, filwaqt li l-pori tal-arjatur EPDM huma flessibbli u miftuħa usa 'b'AFR miżjuda, jiffurmaw bżieżaq akbar u jkomplu jnaqqsu SOTE.
②Minħabba l-akkumulazzjoni ta 'tniġġis fuq il-wiċċ u ġewwa l-pori, l-effiċjenza tat-trasferiment ta' l-ossiġnu tat-tubu HDPE naqset b'26.7%, u t-telf tal-pressjoni tiegħu żdied għal 2.97 darbiet dak tat-tubu l-ġdid. Peress li l-biċċa l-kbira tas-sustanzi li jniġġsu fuq it-tubu HDPE ġew depożitati ġewwa l-pori, l-għorik mekkaniku ma kienx effettiv. Wara t-tindif kimiku, is-SOTE tat-tubu HDPE rkuprat għal 83.4% tal-livell tat-tubu l-ġdid, u DWP naqas għal 1.39 darbiet dak tat-tubu l-ġdid, li juri titjib sinifikanti fil-prestazzjoni. Madankollu, minħabba d-depożizzjoni ta 'tniġġis, ma setgħetx tirkupra kompletament għall-istat oriġinali tagħha. Għat-tubu HDPE, il-fouling fiżikament riversibbli, kimikament riversibbli u irrekuperabbli ammontaw għal 35.8%, 42.8%, u 21.4%, rispettivament.
③Wara tħaddim fit-tul-, l-effiċjenza tat-trasferiment tal-ossiġnu tat-tubu EPDM naqset b'6.4%, u t-telf tal-pressjoni tiegħu żdied għal 1.25 darbiet dak tat-tubu l-ġdid. Wara l-għorik mekkaniku, il-prestazzjoni tal-arjazzjoni tat-tubu EPDM ġiet kważi restawrata għal-livell tat-tubu l-ġdid, li jindika li l-inkwinanti fuq it-tubu EPDM kienu mwaħħla b'mod laxk mal-wiċċ u setgħu jitneħħew fil-biċċa l-kbira permezz ta 'scrubbing mekkaniku. Għat-tubu EPDM, il-fouling fiżikament riversibbli u fiżikament irriversibbli ammontaw għal 52.9% u 47.1%, rispettivament.
④Il-proteini kienu l-komponent ewlieni ta 'inkwinanti organiċi fuq it-tubu HDPE, filwaqt li ċ-ċelloli totali kienu l-komponent ewlieni fuq it-tubu EPDM. Dan huwa minħabba li l-mikro-organiżmi jutilizzaw plastiċizzanti fil-materjal EPDM bħala sors tal-karbonju, jaċċelleraw it-tkabbir u r-riproduzzjoni tagħhom, u b'hekk jintensifikaw il-fouling bijoloġiku fuq l-arjaturi tal-materjal EPDM.