Netīrumu raksturojums un aerācijas veiktspēja Smalko{0}}poru difuzora atgūšana notekūdeņu attīrīšanas iekārtās
Kā kritisks solis komunālo notekūdeņu attīrīšanas iekārtu (NAI) aktīvo dūņu procesā, aerācija skābekļa padevei ne tikai nodrošina pietiekamu skābekļa daudzumu, lai uzturētu mikroorganismu pamata dzīvības aktivitātes, bet arī notur dūņas suspendētās, veicinot piesārņojošo vielu adsorbciju un izvadīšanu. Aerācija ir arī visvairāk enerģiju{1}}patērējošā iekārta NAI, kas veido 45% līdz 75% no iekārtas kopējā enerģijas patēriņa. Tāpēc aerācijas sistēmas darbība tieši ietekmē attīrīšanas efektivitāti un NAI darbības izmaksas. Aerācijas iekārtas ir galvenā aerācijas sistēmas sastāvdaļa, un to augstās skābekļa pārneses efektivitātes (OTE) dēļ pašvaldību NAI visbiežāk izmanto smalko burbuļu aeratorus. Tomēr ilgstošas darbības laikā piesārņotāji neizbēgami uzkrājas uz aeratoru virsmas un porās. Lai nodrošinātu notekūdeņu kvalitāti, ir nepieciešama papildu gaisa padeve no pūtējiem, kas palielina enerģijas patēriņu. Turklāt piesārņojums pastiprina poru aizsērēšanu un izmaina aeratora materiālu. Aeratora komponentu spiediena zudumi (dinamiskais mitrais spiediens, DWP) palielinās ilgstošas darbības laikā, paaugstinot pūtēja izplūdes gaisa spiedienu un radot papildu enerģijas izšķērdēšanu.
Piesārņotāji, kas uzkrājas uz smalko burbuļu aeratoru virsmas un poru iekšpusē, ietver bioloģisku, organisku un neorganisku piesārņojumu. Organiskie piesārņojumi rodas organisko vielu adsorbcijas un izgulsnēšanās rezultātā un mikrobu sekrēciju nogulsnēšanās rezultātā. Neorganiskie piesārņojumi parasti sastāv no ķīmiskām nogulsnēm, ko veido daudzvērtīgie katjoni, piemēram, metālu oksīdi. Pamatojoties uz to, vai tos var noņemt, veicot fizisku tīrīšanu, piesārņotājus var klasificēt kā fiziski atgriezenisku vai fiziski neatgriezenisku piesārņojumu. Fiziski atgriezenisku piesārņojumu var noņemt ar vienkāršām fizikālām metodēm, piemēram, mehānisko berzi, jo šie piesārņotāji ir brīvi piestiprināti pie aeratora virsmas. Fiziski neatgriezenisku piesārņojumu nevar novērst ar fizisku tīrīšanu, un tam ir nepieciešama rūpīgāka ķīmiskā tīrīšana. Fiziski neatgriezeniska piesārņojuma gadījumā piesārņotāji, kurus var noņemt ar ķīmisku tīrīšanu, tiek saukti par ķīmiski atgriezenisku piesārņojumu, savukārt tie, kurus nevar noņemt pat ķīmiski tīrot, tiek uzskatīti par neatgriezeniskiem piesārņojumiem.
Pašlaik vietējā mērogā izmantotie smalko burbuļu aeratori ietver tradicionālos gumijas materiālus, piemēram, etilēna propilēndiēna monomēru (EPDM), un jaunākus materiālus, piemēram, augsta -blīvuma polietilēnu (HDPE). HDPE aeratoru gāzes sadales slānis tiek veidots, pārklājot iekšējo gaisa padeves cauruli ar izkausētu polimēru, kura poru diametrs ir aptuveni (4,0 ± 0,5) mm. HDPE piedāvā labas ķīmiskās, mehāniskās un triecienizturības īpašības un ilgu kalpošanas laiku. Tomēr tā poru izmēri ir nekonsekventi un nevienmērīgi sadalīti, padarot tos pakļautus piesārņojošo vielu nogulsnēšanai. EPDM materiāls ir ļoti elastīgs, ar porām, kas izveidotas mehāniski griežot. EPDM aeratoriem ir lielāks poru skaits uz laukuma vienību, veidojot mazākus burbuļus (vismaz 0,5 mm). Gumijas membrānas hidrofilais raksturs veicina arī burbuļu veidošanos. Tomēr mikroorganismi mēdz piestiprināties un augt uz EPDM virsmām, izmantojot plastifikatorus kā substrātu. Vienlaikus plastifikatoru patēriņš izraisa aeratora materiāla sacietēšanu, kas galu galā izraisa noguruma bojājumus un saīsina kalpošanas laiku. Tāpēc ir jāizpēta piesārņojošo vielu uzkrāšanās modeļi uz šiem diviem materiāliem un no tā izrietošās izmaiņas skābekļa pārnešanas efektivitātē un spiediena zudumā.
Šajā pētījumā pēc gadiem ilgas darbības tika nomainīti smalkie burbuļu aeratori no divām pašvaldību NAI ar līdzīgiem procesa apstākļiem kā pētāmajiem. Piesārņotāji uz aeratoriem tika ekstrahēti un raksturoti slāni pa slānim, lai identificētu to galvenās sastāvdaļas. Pamatojoties uz to, tika novērtēta tīrīšanas metožu efektivitāte aeratoru skābekļa pārneses efektivitātes atgūšanā, lai sniegtu fundamentālus datus un tehniskās atsauces, lai nodrošinātu smalko burbuļu aerācijas sistēmu ilgtermiņā optimizētu un stabilu darbību.
1 Materiāli un metodes
1.1. Ievads notekūdeņu attīrīšanas iekārtās
Abas NAI atrodas Šanhajā un izmanto anaerobo-anoksisko-oksisko (AAO) procesu kā galveno attīrīšanu. NAI A izmanto virpuļveida smilšu kameru + parasto AAO + augstas -efektivitātes šķiedru filtru + UV dezinfekcijas procesu. NAI B izmanto gāzētu smilšu kameru + parasto AAO + augstas{10}}efektivitātes sedimentācijas tvertni + UV dezinfekcijas procesu. Abas iekārtas stabili atbilst "Komunālo notekūdeņu attīrīšanas iekārtu piesārņojošo vielu izplūdes standarta" (GB 18918-2002) A klases standartam. Konkrēts dizains un darbības parametri ir parādīti1. tabula.
1.2. Aeratoru piesārņojošo vielu ieguve un raksturojums
Eksperimentos izmantotie smalkie burbuļu aeratori bija cauruļveida HDPE aerators (Ecopolemer, Ukraina), kas savākts no rūpnīcas A, un cauruļveida EPDM aerators (EDI-FlexAir, ASV), kas savākti no rūpnīcas B. Abu fotoattēli ir parādīti1. attēls. Vecā HDPE caurule tika izmantota 10 gadus, ar izmēriem D × L=120 mm × 1000 mm un poru diametru (4±0,50) mm, un tā spēj radīt smalkus burbuļus 2–5 mm. Vecā EPDM caurule tika izmantota 3 gadus, ar izmēriem D × L=91 mm × 1003 mm, veidojot smalkus burbuļus ar izmēru 1,0–1,2 mm, ar minimālo burbuļa diametru 0,5 mm.
Vecās HDPE un EPDM caurules tika izņemtas no aerobikas tvertnēm, novietotas uz pārtikas plēves un noskalotas ar dejonizētu ūdeni. Mehāniskā beršana tika veikta, izmantojot liesmu-sterilizētu asmeni, lai nokasītu pie aeratora virsmas piestiprinātos piesārņotājus.
Lai turpinātu pētīt piesārņojuma ietekmi uz skābekļa pārneses veiktspēju, HDPE caurulei tika veikta ķīmiska tīrīšana. Pēc mehāniskās tīrīšanas HDPE cauruli 24 stundas iemērc attiecīgi 5% HCl un 5% NaClO šķīdumos. Vecās caurules, mehāniski tīrītas caurules un ķīmiski tīrītas caurules tika žāvētas 60 grādu krāsnī (modelis XMTS{10}}6000) 60 stundas. Pēc tam to virsmas tika pārbaudītas, izmantojot skenējošo elektronu mikroskopiju (SEM, modelis JSM-7800F, Japāna), enerģiju izkliedējošo rentgenstaru spektroskopiju (EDX, Oxford Instruments, Apvienotā Karaliste) un konfokālo lāzerskenējošo mikroskopiju (CLSM, modelis TCS SP8, Vācija). HCl tīrīšanas šķīdums tika filtrēts caur 0, 45 μm membrānu, un tika veikta daudzvērtīgo katjonu (ieskaitot Ca, Mg, Al, Fe jonus utt.) kvantitatīvā analīze, izmantojot induktīvi savienotu plazmas optiskās emisijas spektrometriju (ICP, modelis ICPS-7510, Japāna). Tā kā HCl un NaClO var izraisīt EPDM membrānas denaturāciju un novecošanos, EPDM caurulei netika veikta ķīmiskā tīrīšana. EPDM caurule tika sagriezta 5 cm × 5 cm membrānas gabalos un iemērc HCl, lai kvantitatīvi analizētu daudzvērtīgos katjonus šķīdumā.
1.3. Testēšanas aparāts un metode aeratora skābekļa pārneses veiktspējai
Smalko burbuļu aeratoru skābekļa pārneses veiktspēja tika pārbaudīta saskaņā ar "Smalko burbuļu aeratoru tīrā ūdens skābekļa pārneses veiktspējas noteikšanu" (CJ/T 475-2015). Pārbaudes iestatījums ir parādīts2. attēls.
Ierīce ir izgatavota no nerūsējošā -tērauda konstrukcijas, kuras izmēri ir 1,2 m × 0,3 m × 1,4 m, ar organiskā stikla skata logiem abās pusēs. Aerators tika fiksēts centrālajā apakšā, izmantojot metāla balstu, ar iegremdēšanas dziļumu 1,0 m. Lai uzraudzītu izšķīdušā skābekļa (DO) koncentrāciju reāllaikā, tika izmantots vairāku-parametru ūdens kvalitātes analizators (Hach HQ30D, ASV). Kā deoksigenācijas līdzeklis tika izmantots bezūdens nātrija sulfīts, bet kā katalizators - kobalta hlorīds. Spiediena mērītāja rādījums atspoguļoja aeratora dinamisko mitro spiedienu (DWP, kPa). Mērījumu rezultāti tika koriģēti attiecībā uz temperatūru, sāļumu un DO. Kā novērtējuma indekss tika izmantota standartizētā skābekļa pārneses efektivitāte (SOTE, %).
Ventilatora enerģijas patēriņš ir saistīts gan ar gaisa padeves plūsmas ātrumu, gan izplūdes gaisa spiedienu, ko ietekmē attiecīgi aeratora SOTE un DWP. Tāpēc, lai novērtētu aeratora veiktspēju, tika izmantots aerācijas enerģijas patēriņa indekss J (kPa·h/g), kas atspoguļo SOTE un DWP kopējo efektu. To definē kā spiediena zudumu, kas jāpārvar aeratoram uz pārnestā skābekļa masas vienību. J aprēķina no lineārās regresijas atbilstības slīpuma starp DWP/SOTE un gaisa plūsmas ātrumu (AFR), kā parādīts šajā vienādojumā:
Kur:
AFRir gaisa plūsmas ātrums, m³/h;
ρgaisuir gaisa blīvums, kas pieņemts kā 1,29 × 10³ g/m³ 20 grādu temperatūrā;
yO2ir skābekļa saturs gaisā, kas pieņemts kā 0,23 g O₂/g gaisa.
2 Rezultāti un analīze
2.1. Jaunu, vecu un tīrītu aeratoru skābekļa pārvades veiktspēja
3. attēlsparāda aeratoru SOTE un DWP pie dažādiem gaisa plūsmas ātrumiem.
No 3. (a) un (b) attēla SOTE vērtības jaunajām HDPE un jaunajām EPDM caurulēm bija attiecīgi (7,36±0,53)% un (9,68±1,84)%. EPDM caurule rada mazākus burbuļus ar lielāku īpatnējo virsmu, palielinot gāzes -šķidruma kontakta laukumu un uzturēšanās laiku, tādējādi palielinot SOTE. Abu aeratoru SOTE samazinājās, palielinoties AFR, jo augstāks AFR palielina burbuļu skaitu un sākotnējo ātrumu, izraisot vairāk burbuļu sadursmju un lielāku burbuļu veidošanos, kas kavē skābekļa pāreju no gāzes uz šķidro fāzi. EPDM caurules SOTE uzrādīja izteiktāku samazināšanās tendenci, palielinoties AFR, salīdzinot ar HDPE cauruli. Tas ir tāpēc, ka HDPE aeratora poras ir stingras un nemainās ar AFR, savukārt EPDM aeratora poras ir elastīgas un atveras plašāk ar palielinātu AFR, veidojot lielākus burbuļus un vēl vairāk samazinot SOTE.
Pēc ilgstošas -darbības HDPE caurules SOTE samazinājās līdz (5,39±0,62)%, kas ir samazinājums par 26,7%, galvenokārt tāpēc, ka piesārņotājs uzkrājas, aizsērējot poras un samazinot efektīvo poru skaitu burbuļu radīšanai. Mehāniskā beršana palielināja HDPE caurules SOTE līdz (5, 59 ± 0, 66)%, taču atgūšana nebija nozīmīga, iespējams, tāpēc, ka piesārņotāji uz HDPE caurules tika ne tikai piestiprināti virsmai, bet arī nogulsnējās poru iekšpusē, padarot tos grūti noņemt ar mehānisku beršanu. Jiang et al. atklāja, ka NaClO var efektīvi noņemt piesārņotājus no HDPE caurulēm un atjaunot to aerācijas veiktspēju. Pēc NaClO tīrīšanas HDPE caurules SOTE atjaunojās līdz (6, 14 ± 0, 63)%, kas ir 83, 4% no jaunās caurules līmeņa, joprojām nespējot pilnībā atjaunoties. Tas ir tāpēc, ka ilgstošas darbības laikā piesārņotāji kļūst cieši saistīti, mainot poru struktūru, kavējot gaisa plūsmu, palielinot burbuļu saplūšanu, samazinot burbuļa īpatnējo virsmu un uzturēšanās laiku, tādējādi kavējot skābekļa pārnešanu. Vienlaikus piesārņojums izraisa nevienmērīgu gaisa sadalījumu, pasliktinot kopējo veiktspēju.
Vecās EPDM caurules SOTE samazinājās līdz (9,06±1,75)%, samazinoties par 6,4%. Papildus poru aizsērēšanai no piesārņojošo vielu uzkrāšanās, bioloģiskais piesārņojums patērē materiālā esošos plastifikatorus, sacietējot aeratoru un deformējot poras. Deformētās poras nevar atgriezties sākotnējā stāvoklī, veidojot lielākus burbuļus un pazeminot SOTE. Mehāniskā beršana palielināja EPDM caurules SOTE līdz (9,47±1,87)%, gandrīz atjaunojot to jaunās caurules līmenī, norādot, ka piesārņotāji uz EPDM caurules bija brīvi piestiprināti pie virsmas un tos lielākoties varēja noņemt ar mehānisku beršanu.
No 3. (c) un (d) attēla jaunās EPDM caurules DWP bija (6,47 ± 0,66) kPa, kas ir ievērojami augstāks nekā jaunās HDPE caurules DWP [(1,47 ± 0,49) kPa]. Tas ir tāpēc, ka EPDM caurules poru diametrs ir mazāks nekā HDPE caurulei, kas rada lielāku pretestību, kad burbuļi tiek izspiesti cauri. Pēc ilgstošas darbības vecās HDPE caurules DWP palielinājās līdz (4,36 ± 0,56) kPa, kas ir 2,97 reizes vairāk nekā jaunajai caurulei. DWP pieaugums ir saistīts gan ar poru aizsērēšanas pakāpi, gan ar materiāla izmaiņām. Mehāniskā tīrīšana samazināja HDPE caurules DWP līdz 2,25 reizēm nekā jaunās caurules DWP. NaClO tīrīšana to vēl vairāk samazināja līdz (2,04 ± 0,45) kPa, kas ir 1,39 reizes vairāk nekā jaunajā caurulē. Tas vēlreiz norāda, ka lielākā daļa piesārņotāju uz HDPE caurules tika nogulsnēti porās un tos nevarēja efektīvi noņemt ar mehānisku tīrīšanu, tāpēc, lai atjaunotu veiktspēju, bija nepieciešama NaClO tīrīšana. Vecās EPDM caurules DWP palielinājās līdz (8,10 ± 0,94) kPa, 1,25 reizes vairāk nekā jaunās caurules, un samazinājās līdz 1,10 reizēm pēc mehāniskās tīrīšanas.
4. attēlsparāda DWP/SOTE (apzīmēts kā DWP') izmaiņas ar AFR aeratoriem.
Lineārās regresijas vienādojums tika izmantots, lai pielāgotu DWP' pret AFR, un enerģijas patēriņa parametrs J tika iegūts no slīpuma. J vērtības jaunajām HDPE un jaunajām EPDM caurulēm bija attiecīgi 0,064 un 0,204 kPa·h/g, norādot, ka uz vienu pārnestā skābekļa masas vienību EPDM caurulei jāpārvar lielāks spiediena zudums. Nomaiņas brīdī HDPE un EPDM caurulēm J vērtības palielinājās attiecīgi līdz 0,251 un 0,274 kPa·h/g. Aeratora piesārņojums, kas palielina spiediena zudumu, var ietekmēt ventilatora drošu darbību. Pēc mehāniskās tīrīšanas HDPE un EPDM caurulēm J vērtības samazinājās attiecīgi līdz 0,184 un 0,237 kPa·h/g. J izmaiņas var izmantot aeratoru piesārņotāju kvantitatīvai analīzei. J atšķirību starp veco cauruli un mehāniski notīrīto cauruli izraisa fiziski atgriezenisks piesārņojums. Atšķirību starp mehāniski notīrīto cauruli un jauno cauruli izraisa fiziski neatgriezenisks piesārņojums. Atšķirību starp mehāniski notīrīto cauruli un ķīmiski tīrīto cauruli izraisa ķīmiski atgriezenisks piesārņojums, savukārt atšķirību starp ķīmiski tīrīto cauruli un jauno cauruli izraisa neatgriezenisks piesārņojums. 5. attēlā redzamas enerģijas patēriņa parametra J izmaiņas aeratoriem.
No5. attēls, HDPE caurulei fiziski atgriezenisks un fiziski neatgriezenisks piesārņojums veidoja attiecīgi 35,8% un 64,2% no kopējā piesārņojuma. Fiziski neatgriezeniskā piesārņojuma ietvaros ķīmiski atgriezenisks un neatgriezenisks piesārņojums veidoja attiecīgi 42,8% un 21,4%. EPDM caurulei fiziski atgriezenisks un fiziski neatgriezenisks piesārņojums veidoja attiecīgi 52,9% un 47,1%. Neatgriezenisks piesārņojums sākotnēji neparādās, bet uzkrājas laika gaitā, galu galā nosakot aeratora kalpošanas laiku. Tāpēc ir jāizveido saprātīgi tīrīšanas grafiki, lai palēninātu pāreju no atgriezeniska uz neatgriezenisku piesārņojumu un samazinātu neatgriezenisku piesārņojumu uzkrāšanos.
2.2. SEM jaunu, vecu un tīrītu aeratoru novērošana
6. attēlsparāda SEM attēlus no jauno, veco un mehāniski tīrīto aeratoru virsmām. Jaunās HDPE caurules porainā struktūra ir skaidri redzama, savukārt jaunās EPDM caurules virsma ir gluda ar tīrām-izgrieztām porām. Pēc vairāku gadu darbības abu aeratoru virsmas morfoloģija būtiski mainījās. Nevienmērīgi stieņiem{4}}līdzīgi un blokaini piesārņotāji pilnībā nosedza virsmu ar piesārņojošo vielu agregātiem ap porām un to iekšpusē, kavējot skābekļa pārnesi un palielinot spiediena zudumu. Pēc mehāniskās tīrīšanas lielākā daļa piesārņotāju no EPDM caurules virsmas tika noņemti, bet poras palika aizsērējušas. HDPE caurulei piesārņojošā slāņa biezums samazinājās, bet poras joprojām bija pārklātas.
2.3. Jaunu, vecu un tīrītu aeratoru neorganisko piesārņojumu analīze
EDX tika izmantots, lai sīkāk analizētu aeratoru virsmu galveno elementu sastāvu, un rezultāti parādīti2. tabula. Gan uz HDPE, gan uz EPDM virsmām tika konstatēts ogleklis, skābeklis, dzelzs, silīcijs un kalcijs. HDPE caurulē bija arī magnijs, savukārt EPDM caurulē bija alumīnijs. Tiek secināts, ka neorganiskie piesārņotāji uz HDPE caurules bija silīcija dioksīds, kalcija karbonāts, magnija karbonāts un dzelzs fosfāts, savukārt uz EPDM caurules bija silīcija dioksīds un alumīnija oksīds. Šīs neorganiskās nogulsnes veidojās, kad sadzīves notekūdeņu un aktīvo dūņu neorganisko jonu koncentrācija sasniedza piesātinājumu uz aeratora virsmas. Pēc mehāniskās tīrīšanas neorganiskie elementi uz aeratora virsmām uzrādīja nelielu atšķirību salīdzinājumā ar vecajām caurulēm, norādot, ka mehāniskā tīrīšana nevar efektīvi noņemt neorganiskos piesārņotājus. Kims et al. atklāja, ka pēc ilgstošas darbības-neorganiskie piesārņotāji tiek pārklāti ar organiskiem piesārņotājiem, cieši pielīp pie virsmas un poru iekšpusē, padarot tos grūti noņemt ar mehānisku beršanu.
Pēc HCl tīrīšanas metāla joni uz aeratora virsmām tika pilnībā noņemti. HCl sarūsēja daļu no organiskā slāņa, kas pārklāj virsmu, iekļuva tajā un reaģēja ar metāla joniem, neitralizējot un sadaloties, noņemot neorganiskās nogulsnes. Aeratoru mērcēšanai izmantotais HCl tīrīšanas šķīdums tika analizēts ar ICP, lai aprēķinātu neorganisko piesārņotāju saturu. Ca, Mg un Fe saturs HDPE caurulē bija attiecīgi 18,00, 1,62 un 13,90 mg/cm², savukārt EPDM mēģenē Ca, Al un Fe saturs bija attiecīgi 9,55, 1,61 un 3,38 mg/cm².
2.4. Jaunu, vecu un tīrītu aeratoru organisko piesārņojumu analīze
Lai kvantitatīvi pārbaudītu organisko piesārņotāju izplatību, tika izmantota Image J programmatūra, lai aprēķinātu kopējo šūnu, polisaharīdu un proteīnu bioloģisko tilpumu un substrāta pārklājuma attiecību no CLSM mikrogrāfijām, un vidējās vērtības tika ņemtas par gala rezultātiem (7. attēls).
Attēlā 7 (a) olbaltumvielas un kopējās šūnas bija galvenās organisko piesārņotāju sastāvdaļas attiecīgi HDPE un EPDM caurulēs, un maksimālais kopējais tilpums sasniedza 7,66 × 10⁵ un 7,02 × 10⁵ μm³. Kopējais šūnu tilpums EPDM mēģenē bija 2,5 reizes lielāks nekā HDPE mēģenē, kas atbilst Garrido-Baserba et al. konstatējumiem, kuri ziņoja par augstāku kopējo DNS koncentrāciju vecos EPDM aeratoros, salīdzinot ar citiem materiāliem. Wanger et al. atklāja, ka tad, kad mikroorganismi pievienojas EPDM caurulēm, ja apkārtējā vidē trūkst pietiekama organiskā substrāta, viņi pievērsās EPDM membrānas plastifikatoru izmantošanai. Mikroorganismi var izmantot plastifikatorus kā oglekļa avotu, paātrinot augšanu un vairošanos, tādējādi pastiprinot bioloģisko piesārņojumu uz EPDM virsmas. Polisaharīdu un olbaltumvielu saturs EPDM mēģenē bija daudz zemāks nekā HDPE mēģenē, iespējams, tāpēc, ka B rūpnīcā ir augstāks dūņu vecums salīdzinājumā ar iekārtu A, kā rezultātā samazinājās ārpusšūnu polimēru vielas (EPS) koncentrācija. Kā galvenie EPS komponenti, mikroorganismu izdalītie proteīni un polisaharīdi kļuva par nozīmīgiem organisko piesārņotāju avotiem uz HDPE caurules virsmas A rūpnīcā.
Pēc mehāniskās tīrīšanas kopējais šūnu, polisaharīdu un olbaltumvielu daudzums uz HDPE caurules samazinājās attiecīgi par 1,49 × 10⁵, 0,13 × 10⁵ un 1,33 × 10⁵ μm³. EPDM caurulē attiecīgie samazinājumi bija attiecīgi 2,20 × 10⁵, 1,88 × 10⁵ un 2,38 × 10⁵ μm³. Tas norāda, ka mehāniskā tīrīšana var zināmā mērā samazināt organisko piesārņojumu.
Tomēr HDPE caurulei polisaharīdu un olbaltumvielu substrāta pārklājuma laukums palielinājās pēc mehāniskās tīrīšanas -no 2,75% un 6,28% attiecīgi līdz 4,67% un 7,09% [7. b) attēls]. Tas notika tāpēc, ka ekstracelulārajām polimēru vielām (EPS) ir augsta viskozitāte. Līdz ar to mehāniskai tīrīšanai bija neproduktīva ietekme, jo proteīni, polisaharīdi un neorganiskie piesārņotāji tika izplatīti plašāk pa HDPE caurules virsmu, tādējādi palielinot platību pārklājumu. Tas, iespējams, izskaidro, kāpēc mehāniskā tīrīšana nespēja būtiski atjaunot HDPE caurules aerācijas efektivitāti.
Pēc NaClO attīrīšanas kopējais šūnu, polisaharīdu un olbaltumvielu daudzums uz HDPE caurules samazinājās attiecīgi par 2,34 × 10⁵, 3,42 × 10⁵ un 4,53 × 10⁵ μm³, uzrādot ievērojami augstāku noņemšanas efektivitāti nekā mehāniskā tīrīšana. NaClO oksidē organisko piesārņotāju funkcionālās grupas par ketoniem, aldehīdiem un karbonskābēm, palielinot sākotnējo savienojumu hidrofilitāti un samazinot piesārņojošo vielu saķeri ar aeratoru. Turklāt oksidanti var sadalīt dūņu flokus un koloīdus smalkās daļiņās un izšķīdinātā organiskā vielā.
3 Secinājumi
①SOTE vērtības jaunajām HDPE un jaunajām EPDM caurulēm bija attiecīgi (7,36±0,53)% un (9,68±1,84)%. EPDM caurules SOTE uzrādīja izteiktāku samazināšanās tendenci, palielinoties AFR, salīdzinot ar HDPE cauruli. Tas ir tāpēc, ka HDPE aeratora poras ir stingras un nemainās ar AFR, savukārt EPDM aeratora poras ir elastīgas un atveras plašāk ar palielinātu AFR, veidojot lielākus burbuļus un vēl vairāk samazinot SOTE.
②Piesārņojošo vielu uzkrāšanās dēļ uz virsmas un poru iekšpusē HDPE caurules skābekļa pārvades efektivitāte samazinājās par 26,7%, un tās spiediena zudumi palielinājās līdz 2,97 reizēm salīdzinājumā ar jauno cauruli. Tā kā lielākā daļa piesārņotāju uz HDPE caurules tika nogulsnēti porās, mehāniskā tīrīšana nebija efektīva. Pēc ķīmiskās tīrīšanas HDPE caurules SOTE atjaunojās līdz 83,4% no jaunās caurules līmeņa, un DWP samazinājās līdz 1,39 reizēm salīdzinājumā ar jauno cauruli, parādot ievērojamu veiktspējas uzlabošanos. Tomēr piesārņojošo vielu nogulsnēšanās dēļ tas nevarēja pilnībā atgūties sākotnējā stāvoklī. HDPE caurulei fiziski atgriezenisks, ķīmiski atgriezenisks un neatgriezenisks piesārņojums veidoja attiecīgi 35,8%, 42,8% un 21,4%.
③Pēc ilgstošas -darbības EPDM caurules skābekļa pārneses efektivitāte samazinājās par 6,4%, un tās spiediena zudums palielinājās līdz 1,25 reizēm salīdzinājumā ar jauno cauruli. Pēc mehāniskās tīrīšanas EPDM caurules aerācijas veiktspēja tika gandrīz atjaunota līdz jaunās caurules līmenim, norādot, ka piesārņotāji uz EPDM caurules bija brīvi piestiprināti pie virsmas un tos lielā mērā varēja noņemt ar mehānisku tīrīšanu. EPDM caurulei fiziski atgriezenisks un fiziski neatgriezenisks piesārņojums veidoja attiecīgi 52,9% un 47,1%.
④Olbaltumvielas bija galvenā organisko piesārņotāju sastāvdaļa HDPE caurulē, savukārt kopējās šūnas bija galvenā sastāvdaļa EPDM caurulē. Tas ir tāpēc, ka mikroorganismi izmanto plastifikatorus EPDM materiālā kā oglekļa avotu, paātrinot to augšanu un vairošanos, tādējādi pastiprinot bioloģisko piesārņojumu uz EPDM materiāla aeratoriem.