Užteršimo apibūdinimas ir aeracijos efektyvumas Smulkių{0}}porų difuzoriaus atstatymas nuotekų valymo įrenginiuose
Kaip kritinis komunalinių nuotekų valymo įrenginių (NV) aktyviojo dumblo proceso etapas, deguonies tiekimo aeracija ne tik suteikia pakankamai deguonies pagrindinei mikroorganizmų gyvybinei veiklai palaikyti, bet ir palaiko dumblą suspenduotą, palengvindama teršalų adsorbciją ir pašalinimą. Aeracija taip pat yra daugiausiai energijos-naudojantis įrenginys NVĮ, kuris sudaro 45–75 % viso įrenginio energijos suvartojimo. Todėl aeracijos sistemos veikimas tiesiogiai veikia valymo efektyvumą ir NV eksploatavimo išlaidas. Aeravimo įranga yra pagrindinė aeracijos sistemos sudedamoji dalis, o smulkių burbuliukų aeratoriai yra dažniausiai naudojami komunalinėse NV dėl didelio deguonies perdavimo efektyvumo (OTE). Tačiau ilgai{7}}veikiant, teršalai neišvengiamai kaupiasi aeratorių paviršiuje ir porose. Norint užtikrinti nuotekų kokybę, reikalingas papildomas oro tiekimas iš orapūtių, todėl padidėja energijos sąnaudos. Be to, tarša padidina porų užsikimšimą ir keičia aeratoriaus medžiagą. Aeratoriaus komponentų slėgio nuostoliai (dinaminis drėgnas slėgis, DWP) didėja ilgai veikiant, todėl padidėja orapūtės išeinančio oro slėgis ir toliau eikvojama energija.
Smulkių burbuliukų aeratorių paviršiuje ir porų viduje besikaupiantys teršalai apima biologinį, organinį ir neorganinį užteršimą. Organinis užsiteršimas atsiranda dėl organinių medžiagų adsorbcijos ir nusodinimo bei mikrobų išskyrų nusėdimo. Neorganinis užterštumas paprastai susideda iš cheminių nuosėdų, susidarančių iš daugiavalenčių katijonų, tokių kaip metalų oksidai. Atsižvelgiant į tai, ar juos galima pašalinti fiziškai valant, teršalai gali būti suskirstyti į fiziškai grįžtamus arba fiziškai negrįžtamus teršalus. Fiziškai grįžtamas nešvarumas gali būti pašalintas paprastais fiziniais metodais, tokiais kaip mechaninis šveitimas, nes šie teršalai yra laisvai pritvirtinti prie aeratoriaus paviršiaus. Fiziškai negrįžtamo užteršimo negalima pašalinti fiziniu valymu, todėl reikia kruopštesnio cheminio valymo. Fiziškai negrįžtamo užteršimo atveju teršalai, kuriuos galima pašalinti cheminiu valymu, vadinami chemiškai grįžtamuoju užteršimu, o tie, kurių negalima pašalinti net cheminiu būdu, laikomi nepataisomais.
Šiuo metu buityje naudojami smulkių burbuliukų aeratoriai apima tradicines gumos medžiagas, tokias kaip etileno propileno dieno monomeras (EPDM), ir naujesnes medžiagas, pvz., didelio -tankio polietileną (HDPE). DTPE aeratorių dujų paskirstymo sluoksnis formuojamas padengiant vidinį oro tiekimo vamzdį išlydytu polimeru, kurio porų skersmuo apytiksliai (4,0 ± 0,5) mm. HDPE pasižymi geromis cheminėmis, mechaninėmis ir atsparumo smūgiams savybėmis bei ilgą tarnavimo laiką. Tačiau jo porų dydžiai yra nenuoseklūs ir netolygiai pasiskirstę, todėl jie linkę nusodinti teršalus. EPDM medžiaga yra labai lanksti, poros susidaro mechaninio pjovimo būdu. EPDM aeratoriai turi didesnį porų skaičių ploto vienete, todėl susidaro mažesni burbuliukai (mažiausiai 0,5 mm). Hidrofilinis guminės membranos pobūdis taip pat skatina burbuliukų susidarymą. Tačiau mikroorganizmai linkę prisitvirtinti ir augti ant EPDM paviršių, kaip substratą naudodami plastifikatorius. Kartu vartojant plastifikatorius, aeratoriaus medžiaga sukietėja, o tai galiausiai sukelia nuovargio pažeidimus ir sutrumpina tarnavimo laiką. Todėl būtina ištirti teršalų kaupimosi šiose dviejose medžiagose modelius ir iš to kylančius deguonies perdavimo efektyvumo bei slėgio nuostolių pokyčius.
Šiame tyrime buvo pakeisti smulkūs burbuliniai aeratoriai po daugelio metų eksploatavimo iš dviejų savivaldybių NV, kurių proceso sąlygos panašios kaip ir tiriamieji. Teršalai ant aeratorių buvo išgauti ir apibūdinti sluoksnis po sluoksnio, siekiant nustatyti pagrindinius jų komponentus. Remiantis tuo, buvo įvertintas valymo metodų efektyvumas atkuriant aeratorių deguonies perdavimo efektyvumą, siekiant pateikti esminius duomenis ir technines nuorodas ilgalaikiam optimizuotam ir stabiliam smulkių burbuliukų aeravimo sistemų veikimui.
1 Medžiagos ir metodai
1.1 Įvadas į nuotekų valymo įrenginius
Abi NV yra Šanchajuje ir naudoja anaerobinį-anoksinį-oksinį (AAO) procesą kaip pagrindinį apdorojimą. Nuotekų valymo įrenginiuose A naudojama sūkurinė smėlio kamera + įprastas AAO + didelio -efektyvumo pluošto filtras + UV dezinfekcijos procesas. NUO B naudojama aeruota smėlio kamera + įprastas AAO + didelio{10}}efektyvumo sedimentacijos bakas + UV dezinfekcijos procesas. Abu įrenginiai stabiliai atitinka „Komunalinių nuotekų valymo įrenginių teršalų išmetimo standarto“ (GB 18918-2002) A klasės standartą. Konkretus dizainas ir veikimo parametrai parodyti1 lentelė.
1.2 Aeratoriaus teršalų ištraukimas ir apibūdinimas
Eksperimentuose naudojami smulkūs burbuliniai aeratoriai buvo vamzdinis HDPE aeratorius (Ecopolemer, Ukraina), surinktas iš gamyklos A, ir vamzdinis EPDM aeratorius (EDI-FlexAir, JAV), surinktas gamykloje B. Abiejų nuotraukos pateiktos1 pav. Senasis HDPE vamzdis buvo eksploatuojamas 10 metų, jo matmenys D × L=120 mm × 1000 mm, o porų skersmuo (4±0,50) mm, galintis susidaryti smulkius 2–5 mm burbuliukus. Senasis EPDM vamzdis buvo eksploatuojamas 3 metus, jo matmenys D × L=91 mm × 1003 mm, todėl susidaro smulkūs 1,0–1,2 mm burbuliukai, o mažiausias burbulo skersmuo – 0,5 mm.
Seni HDPE ir EPDM vamzdeliai buvo paimti iš aerobinių rezervuarų, uždėti ant maistinės plėvelės ir nuplauti dejonizuotu vandeniu. Mechaninis šveitimas buvo atliktas naudojant liepsna -sterilizuotas mentes, kad būtų nugrandyti prie aeratoriaus paviršiaus prisitvirtinę teršalai.
Norint toliau tirti užteršimo poveikį deguonies pernešimui, buvo atliktas HDPE vamzdžio cheminis valymas. Po mechaninio šveitimo HDPE vamzdelis 24 valandas mirkomas atitinkamai 5% HCl ir 5% NaClO tirpale. Seni vamzdeliai, mechaniškai nuvalyti vamzdeliai ir chemiškai išvalyti vamzdeliai buvo džiovinami 60 laipsnių orkaitėje (modelis XMTS-6000) 60 valandų. Tada jų paviršiai buvo tiriami naudojant skenuojančiąją elektroninę mikroskopiją (SEM, modelis JSM-7800F, Japonija), energiją dispersinę rentgeno spektroskopiją (EDX, Oxford Instruments, JK) ir konfokalinę lazerinę skenuojančią mikroskopiją (CLSM, modelis TCS SP8, Vokietija). HCl valymo tirpalas buvo filtruojamas per 0,45 μm membraną, o daugiavalenčių katijonų (įskaitant Ca, Mg, Al, Fe jonus ir kt.) kiekybinė analizė atlikta naudojant induktyviai susietą plazmos optinės emisijos spektrometriją (ICP, modelis ICPS-7510, Japonija). Kadangi HCl ir NaClO gali sukelti EPDM membranos denatūravimą ir senėjimą, EPDM mėgintuvėlis cheminis valymas nebuvo atliktas. EPDM vamzdelis buvo supjaustytas į 5 cm × 5 cm membranos gabalus ir mirkomas HCl, kad būtų galima kiekybiškai analizuoti daugiavalečius katijonus tirpale.
1.3 Aeratoriaus deguonies perdavimo efektyvumo tikrinimo aparatas ir metodas
Smulkių burbuliukų aeratorių deguonies perdavimo efektyvumas buvo išbandytas pagal „Smulkių burbuliukų aeratorių švaraus vandens deguonies perdavimo efektyvumo nustatymą“ (CJ/T 475-2015). Bandymo sąranka parodyta2 pav.
Aparatas yra nerūdijančio -plieno konstrukcija, kurios matmenys yra 1,2 m × 0,3 m × 1,4 m, su organinio stiklo langais abiejose pusėse. Aeratorius buvo pritvirtintas centrinėje dugne, naudojant metalinę atramą, 1,0 m panardinimo gyliu. Ištirpusio deguonies (DO) koncentracijai stebėti realiuoju laiku buvo naudojamas kelių parametrų vandens kokybės analizatorius (Hach HQ30D, JAV). Bevandenis natrio sulfitas buvo naudojamas kaip deguonies šalinimo agentas, o kobalto chloridas - kaip katalizatorius. Manometro rodmuo parodė aeratoriaus dinaminį šlapio slėgio slėgį (DWP, kPa). Matavimo rezultatai buvo pakoreguoti pagal temperatūrą, druskingumą ir DO. Vertinimo indeksu buvo naudojamas standartizuotas deguonies perdavimo efektyvumas (SOTE, %).
Orapūtės energijos suvartojimas yra susijęs ir su tiekiamo oro srautu, ir su išeinančio oro slėgiu, kuriems įtakos turi atitinkamai aeratoriaus SOTE ir DWP. Todėl aeratoriaus veikimui įvertinti buvo naudojamas aeracijos energijos suvartojimo indeksas J (kPa·h/g), atspindintis bendrą SOTE ir DWP poveikį. Jis apibrėžiamas kaip slėgio nuostoliai, kuriuos turi įveikti aeratorius perduoto deguonies masės vienetui. J apskaičiuojamas pagal tiesinės regresijos nuolydžio tarp DWP/SOTE ir oro srauto greičio (AFR), kaip parodyta šioje lygtyje:
Kur:
AFRyra oro srautas, m³/h;
ρoroyra oro tankis, paimtas kaip 1,29 × 10³ g/m³ esant 20 laipsnių;
yO2yra deguonies kiekis ore, paimtas kaip 0,23 g O₂/g oro.
2 Rezultatai ir analizė
2.1 Naujų, senų ir išvalytų aeratorių deguonies perdavimo efektyvumas
3 pavrodomas aeratorių SOTE ir DWP esant skirtingiems oro srautams.
3(a) ir (b) paveiksluose SOTE reikšmės naujiems HDPE ir naujiems EPDM vamzdeliams buvo atitinkamai (7,36±0,53)% ir (9,68±1,84)%. EPDM vamzdis gamina mažesnius burbulus, kurių specifinis paviršiaus plotas yra didesnis, todėl padidėja sąlyčio su dujomis -skysčiu plotas ir buvimo laikas, todėl padidėja SOTE. Abiejų aeratorių SOTE sumažėjo didėjant AFR, nes didesnis AFR padidina burbuliukų skaičių ir pradinį greitį, todėl atsiranda daugiau burbuliukų susidūrimų ir didesnių burbuliukų susidarymo, o tai trukdo deguoniui pereiti iš dujų į skystąją fazę. EPDM vamzdžio SOTE parodė ryškesnę mažėjimo tendenciją didėjant AFR, palyginti su HDPE vamzdžiu. Taip yra todėl, kad HDPE aeratoriaus poros yra standžios ir nesikeičia dėl AFR, o EPDM aeratoriaus poros yra lanksčios ir atsiveria plačiau, padidėjus AFR, susidaro didesni burbuliukai ir dar labiau sumažėja SOTE.
Po ilgo -dirbimo HDPE vamzdžio SOTE sumažėjo iki (5,39 ± 0,62)%, o tai sumažėjo 26,7%, daugiausia dėl teršalų kaupimosi, užkemšančių poras ir sumažinus efektyvių porų skaičių burbulams susidaryti. Mechaninis šveitimas padidino HDPE vamzdžio SOTE iki (5,59 ± 0,66)%, tačiau atsigavimas nebuvo reikšmingas, galbūt dėl to, kad teršalai ant HDPE vamzdžio buvo ne tik pritvirtinti prie paviršiaus, bet ir nusėdę porų viduje, todėl juos sunku pašalinti mechaniniu šveitimu. Jiang ir kt. nustatė, kad NaClO gali veiksmingai pašalinti teršalus iš HDPE vamzdžių ir atkurti jų aeraciją. Po NaClO valymo HDPE vamzdžio SOTE atsigavo iki (6,14±0,63)%, o tai yra 83,4% naujojo vamzdžio lygio, vis dar negalint visiškai atsistatyti. Taip yra todėl, kad ilgai eksploatuojant teršalai tvirtai prisitvirtina, pakeičia porų struktūrą, trukdo oro srautui, didėja burbuliukų susiliejimas, sumažėja burbulo specifinis paviršiaus plotas ir buvimo laikas, taigi trukdo deguonies perdavimui. Tuo pačiu metu užteršimas sukelia netolygų oro pasiskirstymą, pablogindamas bendrą veikimą.
Senojo EPDM vamzdžio SOTE sumažėjo iki (9,06±1,75)%, tai sumažėjo 6,4%. Be porų užsikimšimo dėl teršalų kaupimosi, dėl biologinio užsiteršimo medžiagoje sunaudojami plastifikatoriai, sukietėja aeratorius ir deformuojamos poros. Deformuotos poros negali grįžti į pradinę būseną, todėl susidaro didesni burbuliukai ir sumažėja SOTE. Mechaninis šveitimas padidino EPDM vamzdžio SOTE iki (9,47±1,87)%, beveik atstatydamas jį iki naujojo vamzdžio lygio, o tai rodo, kad EPDM vamzdžio teršalai buvo laisvai pritvirtinti prie paviršiaus ir dažniausiai juos buvo galima pašalinti mechaniniu šveitimu.
Iš 3(c) ir (d) paveikslų matyti, kad naujo EPDM vamzdelio DWP buvo (6,47±0,66) kPa, žymiai didesnis nei naujo HDPE vamzdžio [(1,47±0,49) kPa]. Taip yra todėl, kad EPDM vamzdžio porų skersmuo yra mažesnis nei HDPE vamzdžio, todėl išspaudžiant burbuliukus padidėja atsparumas. Po ilgo naudojimo senojo HDPE vamzdžio DWP padidėjo iki (4,36±0,56) kPa, 2,97 karto daugiau nei naujojo vamzdžio. DWP padidėjimas yra susijęs ir su porų užsikimšimo laipsniu, ir su medžiagų pokyčiais. Mechaninis šveitimas sumažino HDPE vamzdžio DWP iki 2,25 karto daugiau nei naujojo vamzdžio. NaClO valymas jį dar labiau sumažino iki (2,04±0,45) kPa, 1,39 karto daugiau nei naujajame vamzdyje. Tai dar kartą rodo, kad dauguma HDPE vamzdžio teršalų nusėdo porų viduje ir negalėjo būti veiksmingai pašalinami mechaniniu šveitimu, todėl norint atkurti veikimą reikia išvalyti NaClO. Senojo EPDM vamzdžio DWP padidėjo iki (8,10 ± 0,94) kPa, 1,25 karto daugiau nei naujojo vamzdžio, o po mechaninio šveitimo sumažėjo iki 1,10 karto.
4 pavrodo DWP/SOTE (žymima kaip DWP') pasikeitimą su AFR aeratoriams.
Linijinės regresijos lygtis buvo naudojama norint pritaikyti DWP' ir AFR, o energijos suvartojimo parametras J buvo gautas iš nuolydžio. Naujų HDPE ir naujų EPDM vamzdelių J vertės buvo atitinkamai 0,064 ir 0,204 kPa·h/g, o tai rodo, kad perduoto deguonies masės vienetui EPDM vamzdis turi įveikti didesnį slėgio nuostolį. Keičiant HDPE ir EPDM vamzdžių J vertės padidėjo atitinkamai iki 0,251 ir 0,274 kPa·h/g. Aeratoriaus užsiteršimas, dėl kurio padidėja slėgio praradimas, gali turėti įtakos saugiam orapūtės veikimui. Po mechaninio šveitimo HDPE ir EPDM vamzdžių J vertės sumažėjo atitinkamai iki 0,184 ir 0,237 kPa·h/g. J pokyčiai gali būti naudojami kiekybinei aeratoriaus teršalų analizei. J skirtumą tarp seno vamzdžio ir mechaniškai nuvalyto vamzdžio sukelia fiziškai grįžtamas užsiteršimas. Skirtumas tarp mechaniškai nušveisto vamzdžio ir naujojo vamzdžio atsiranda dėl fiziškai negrįžtamo užsiteršimo. Skirtumas tarp mechaniškai išvalyto vamzdžio ir chemiškai išvalyto vamzdžio atsiranda dėl chemiškai grįžtamo užsiteršimo, o skirtumą tarp chemiškai išvalyto vamzdžio ir naujo vamzdžio – nepataisomas užsiteršimas. 5 paveiksle pavaizduoti aeratorių energijos suvartojimo parametro J pokyčiai.
Iš5 pav, HDPE vamzdžio atveju fiziškai grįžtamasis ir fiziškai negrįžtamas užteršimas sudarė atitinkamai 35,8% ir 64,2% viso užsiteršimo. Fiziškai negrįžtamo užteršimo atveju chemiškai grįžtamasis ir nepataisomas užteršimas sudarė atitinkamai 42,8% ir 21,4%. EPDM vamzdžio fiziškai grįžtamasis ir fiziškai negrįžtamas užsiteršimas sudarė atitinkamai 52,9 % ir 47,1 %. Nepataisomas nešvarumas iš pradžių neatsiranda, o kaupiasi laikui bėgant, galiausiai nulemdamas aeratoriaus tarnavimo laiką. Todėl turėtų būti sudaryti pagrįsti valymo grafikai, kurie sulėtintų perėjimą nuo grįžtamojo užsiteršimo prie negrįžtamo ir sumažintų nepataisomų teršalų kaupimąsi.
2.2 SEM naujų, senų ir išvalytų aeratorių stebėjimas
6 pavrodomi naujų, senų ir mechaniškai šveičiamų aeratorių paviršių SEM vaizdai. Aiškiai matoma naujojo HDPE vamzdelio porėta struktūra, o naujojo EPDM vamzdžio paviršius yra lygus, su švariomis{1}}iškirptomis poromis. Po kelerių metų eksploatacijos abiejų aeratorių paviršiaus morfologija labai pasikeitė. Nelygūs strypai{4}}kaip ir blokuoti teršalai visiškai padengė paviršių, aplink poras ir viduje susikaupė teršalų, trukdančių pernešti deguonį ir padidinti slėgio nuostolius. Po mechaninio šveitimo dauguma teršalų iš EPDM vamzdžio paviršiaus buvo pašalinti, tačiau poros liko užsikimšusios. HDPE vamzdžio teršalo sluoksnio storis sumažėjo, tačiau poros vis tiek buvo uždengtos.
2.3 Naujų, senų ir išvalytų aeratorių neorganinio užsiteršimo analizė
EDX buvo naudojamas toliau analizuojant pagrindinę aeratoriaus paviršių elementinę sudėtį, o rezultatai parodyti2 lentelė. Ant HDPE ir EPDM paviršių buvo aptikta anglis, deguonis, geležis, silicis ir kalcis. HDPE vamzdelyje taip pat buvo magnio, o EPDM vamzdyje buvo aliuminio. Daroma išvada, kad neorganiniai teršalai ant HDPE vamzdžio buvo silicio dioksidas, kalcio karbonatas, magnio karbonatas ir geležies fosfatas, o ant EPDM vamzdžio buvo silicio dioksidas ir aliuminio oksidas. Šios neorganinės nuosėdos susidarė, kai neorganinių jonų koncentracija iš komunalinių nuotekų ir aktyviojo dumblo pasiekė aeratoriaus paviršiaus prisotinimą. Po mechaninio šveitimo neorganiniai elementai ant aeratoriaus paviršių mažai skyrėsi nuo senų vamzdžių, o tai rodo, kad mechaninis šveitimas negali veiksmingai pašalinti neorganinių teršalų. Kim ir kt. nustatė, kad po ilgo-eksploatavimo neorganiniai teršalai pasidengia organiniais teršalais, tvirtai prilimpa prie paviršiaus ir porų viduje, todėl juos sunku pašalinti mechaniniu šveitimu.
Po HCl valymo metalo jonai nuo aeratoriaus paviršių buvo visiškai pašalinti. HCl korozavo dalį paviršių dengiančio organinio sluoksnio, prasiskverbė į jį ir reagavo su metalo jonais, neutralizuodamas ir skaidydamas pašalindamas neorganines nuosėdas. Aeratoriams mirkyti naudojamas HCl valymo tirpalas buvo ištirtas ICP, siekiant apskaičiuoti neorganinių teršalų kiekį. Ca, Mg ir Fe kiekis HDPE mėgintuvėlyje buvo atitinkamai 18,00, 1,62 ir 13,90 mg/cm², o EPDM mėgintuvėlyje Ca, Al ir Fe kiekis buvo atitinkamai 9,55, 1,61 ir 3,38 mg/cm².
2.4 Naujų, senų ir išvalytų aeratorių organinio užsiteršimo analizė
Norint kiekybiškai ištirti organinių teršalų pasiskirstymą, buvo naudojama Image J programinė įranga, skirta apskaičiuoti visų ląstelių, polisacharidų ir baltymų biotūrio ir substrato padengimo santykį iš CLSM mikrografijų, o vidurkiai buvo laikomi galutiniais rezultatais (7 pav).
Pagal 7 (a) paveikslą baltymai ir visos ląstelės buvo pagrindiniai organinių teršalų komponentai atitinkamai HDPE ir EPDM vamzdeliuose, kurių didžiausias bendras tūris siekė 7,66 × 10⁵ ir 7,02 × 10⁵ μm³. Bendras ląstelių tūris EPDM mėgintuvėlyje buvo 2,5 karto didesnis nei HDPE mėgintuvėlyje, o tai atitinka Garrido-Baserba ir kt., kurie pranešė apie didesnę bendrą DNR koncentraciją senuose EPDM aeratoriuose, palyginti su kitomis medžiagomis. Wanger ir kt. nustatė, kad mikroorganizmams prisitvirtinus prie EPDM vamzdelių, jei supančioje aplinkoje trūksta organinio substrato, jie ėmė naudoti EPDM membraninius plastifikatorius. Mikroorganizmai gali naudoti plastifikatorius kaip anglies šaltinį, pagreitindami augimą ir dauginimąsi, taip sustiprindami biologinį EPDM paviršiaus užteršimą. Polisacharidų ir baltymų kiekis EPDM mėgintuvėlyje buvo daug mažesnis nei HDPE mėgintuvėlyje, galbūt dėl to, kad gamykloje B, palyginti su gamykla A, buvo didesnis dumblo amžius, dėl kurio sumažėjo ekstraląstelinės polimerinės medžiagos (EPS) koncentracija. Kaip pagrindiniai EPS komponentai, mikroorganizmų išskiriami baltymai ir polisacharidai tapo reikšmingais organinių teršalų šaltiniais HDPE vamzdžio paviršiuje A gamykloje.
Po mechaninio šveitimo bendras ląstelių, polisacharidų ir baltymų kiekis ant HDPE mėgintuvėlio sumažėjo atitinkamai 1,49×10⁵, 0,13×10⁵ ir 1,33×10⁵ μm³. EPDM vamzdyje atitinkami sumažėjimai buvo atitinkamai 2,20 × 10⁵, 1,88 × 10⁵ ir 2,38 × 10⁵ μm³. Tai rodo, kad mechaninis šveitimas gali tam tikru mastu sumažinti organinį nešvarumą.
Tačiau naudojant HDPE vamzdelį, polisacharidų ir baltymų substrato padengimo plotas po mechaninio šveitimo padidėjo -nuo 2,75 % ir 6,28 % atitinkamai iki 4,67 % ir 7,09 % [7 (b) pav.]. Taip atsitiko dėl to, kad ekstraląstelinės polimerinės medžiagos (EPS) turi didelį klampumą. Todėl mechaninis šveitimas turėjo priešingą poveikį, nes baltymai, polisacharidai ir neorganiniai teršalai pasklido plačiau per HDPE vamzdžio paviršių, todėl buvo didesnis plotas. Tai greičiausiai paaiškina, kodėl mechaninis šveitimas nesugebėjo žymiai atkurti HDPE vamzdžio aeracijos efektyvumo.
Išvalius NaClO, bendras ląstelių, polisacharidų ir baltymų kiekis ant HDPE mėgintuvėlio sumažėjo atitinkamai 2,34×10⁵, 3,42×10⁵ ir 4,53×10⁵ μm³, o tai rodo žymiai didesnį pašalinimo efektyvumą nei mechaninis šveitimas. NaClO oksiduoja organinių teršalų funkcines grupes į ketonus, aldehidus ir karboksirūgštis, padidindamas pirminių junginių hidrofiliškumą ir sumažindamas teršalų sukibimą su aeratoriumi. Be to, dumblo flokus ir koloidus oksidatoriai gali suskaidyti į smulkias daleles ir ištirpusias organines medžiagas.
3 Išvados
①Naujų HDPE ir naujų EPDM vamzdelių SOTE reikšmės buvo atitinkamai (7,36±0,53)% ir (9,68±1,84)%. EPDM vamzdžio SOTE parodė ryškesnę mažėjimo tendenciją didėjant AFR, palyginti su HDPE vamzdžiu. Taip yra todėl, kad HDPE aeratoriaus poros yra standžios ir nesikeičia dėl AFR, o EPDM aeratoriaus poros yra lanksčios ir atsiveria plačiau, padidėjus AFR, susidaro didesni burbuliukai ir dar labiau sumažėja SOTE.
②Dėl teršalų kaupimosi ant paviršiaus ir porų viduje HDPE vamzdžio deguonies perdavimo efektyvumas sumažėjo 26,7%, o slėgio nuostoliai padidėjo iki 2,97 karto nei naujojo vamzdžio. Kadangi dauguma teršalų ant HDPE vamzdžio nusėdo porų viduje, mechaninis šveitimas nebuvo veiksmingas. Po cheminio valymo HDPE vamzdžio SOTE atsigavo iki 83,4% naujojo vamzdžio lygio, o DWP sumažėjo iki 1,39 karto nei naujojo vamzdžio, o tai rodo reikšmingą našumo pagerėjimą. Tačiau dėl teršalų nusėdimo jis negalėjo visiškai atsigauti į pradinę būseną. HDPE vamzdžio fiziškai grįžtamasis, chemiškai grįžtamasis ir nepataisomas užteršimas sudarė atitinkamai 35,8%, 42,8% ir 21,4%.
③Po ilgo{0}}eksploatavimo EPDM vamzdžio deguonies perdavimo efektyvumas sumažėjo 6,4 proc., o slėgio nuostoliai padidėjo iki 1,25 karto nei naujojo vamzdžio. Po mechaninio šveitimo EPDM vamzdžio aeracijos charakteristikos buvo beveik atkurtos iki naujojo vamzdžio lygio, o tai rodo, kad EPDM vamzdžio teršalai buvo laisvai pritvirtinti prie paviršiaus ir juos buvo galima pašalinti mechaniniu šveitimu. EPDM vamzdžio fiziškai grįžtamasis ir fiziškai negrįžtamas užsiteršimas sudarė atitinkamai 52,9 % ir 47,1 %.
④Baltymai buvo pagrindinis organinių teršalų komponentas HDPE mėgintuvėlyje, o visos ląstelės buvo pagrindinis EPDM vamzdžio komponentas. Taip yra todėl, kad mikroorganizmai EPDM medžiagoje naudoja plastifikatorius kaip anglies šaltinį, pagreitindami jų augimą ir dauginimąsi, taip sustiprindami biologinį EPDM medžiagos aeratorių užsiteršimą.