«Nature» публікуе артыкул пра новы прарыў у тэхналогіі MBBR: як новы «V-вобразны носьбіт» вырашае праблему засмечвання і ўдыхвае новае жыццё ў рынак носьбітаў высокай шчыльнасці

Нядаўна даследчая група з Ульсанскага нацыянальнага інстытута навукі і тэхналогій (UNIST) у Паўднёвай Карэі апублікавала новае даследаванне ў часопісе *Nature Communications* па структурнай аптымізацыі носьбітаў MBBR (рэактар ​​з біяплёнкай з рухомым ложкам). Даследчыкі прапанавалі V-вобразную канструкцыю носьбіта, вядомую як «гідратапалагічная стратэгія», якая дазваляе актыўна кантраляваць працэс росту біяплёнкі, змяняючы ўнутраныя шляхі руху вадкасці ўнутры носьбіта. Для спецыялістаў галіны, якія даўно сачылі за развіццём тэхналогіі біяплёнкаў MBBR, гэта даследаванне прыцягнула ўвагу не толькі з-за змены формы носьбіта, але і таму, што яно спрабуе вырашыць даўнюю інжынерную праблему: засмечванне і зніжэнне эфектыўнасці масапераносу, выкліканыя празмерным патаўшчэннем біяплёнкі. У традыцыйных сістэмах MBBR па меры павелічэння часу працы мікраарганізмы пастаянна прымацоўваюцца да паверхні носьбіта і ўтвараюць біяплёнкі. Пасля пэўнага перыяду выкарыстання гэтыя біяплёнкі патаўшчаюцца. Сапраўды, хоць агульная мікробная біямаса ў сістэме павялічваецца, што, тэарэтычна, павінна палепшыць агульную эфектыўнасць, фактычная эфектыўнасць дыфузіі кіслароду і забруджвальных рэчываў у біяплёнку насамрэч зніжаецца.

Мы сутыкнуліся з падобнай праблемай у нашым праекце па ачыстцы сцёкавых вод харчовай прамысловасці ў Паўднёва-Усходняй Азіі; пасля некалькіх гадоў эксплуатацыі назапашванне біяплёнкі ўнутры носьбітаў часта станавілася вельмі прыкметным. На многіх ачышчальных збудаваннях носьбіты MBBR і мікрапорыстыя аэратары часта патрабуюць прамывання або замены пасля некалькіх гадоў эксплуатацыі, што з'яўляецца сур'ёзнай задачай. Цікава, што доўгатэрміновае кіраванне біяплёнкай стала больш распаўсюджанай тэмай у абмеркаваннях з кліентамі, чым проста плошча паверхні носьбітаў. Паводле даследчай групы, новая V-вобразная структура змяняе шлях патоку вады ўнутры носьбіта, ствараючы розныя ўзроўні гідраўлічнага напружання зруху ў розных зонах. Калі біяплёнка разрастаецца, больш высокае лакальнае напружанне зруху спрыяе аддзяленню састарэлай біяплёнкі; наадварот, у зонах, дзе неабходна падтрымліваць актыўную біямасу, захоўваецца адносна стабільнае асяроддзе прымацавання. Даследчыкі апісваюць гэты механізм як метад кантролю біяплёнкі з «самарэгулявальнымі» характарыстыкамі. Зыходзячы з эксперыментальных вынікаў, гэтая канструкцыя дэманструе значны патэнцыял для падтрымання стабільнасці біяплёнкі і прадухілення ўнутранага засмечвання. Аднак застаецца незразумелым, ці можа яна падтрымліваць эквівалентную прадукцыйнасць ва ўмовах рэзкіх ваганняў характарыстык сцёкавых вод; для прыняцця на рынку патрабуецца далейшая праверка праз практычныя праекты.

З пункту гледжання развіцця нашай галіны, гэта даследаванне пасылае варты ўвагі сігнал: у будучыні канкурэнтны фокус для носьбітаў MBBR можа зрушыцца з простага павелічэння ўдзельнай плошчы паверхні на большы акцэнт на гідрадынамічнай канструкцыі і магчымасцях кіравання біяплёнкай. За апошняе дзесяцігоддзе намаганні па аптымізацыі большасці прадуктаў-носьбітаў MBBR былі сканцэнтраваны на такіх паказчыках, як эфектыўная плошча паверхні, хуткасць утварэння біяплёнкі і трываласць матэрыялу. Аднак гэта даследаванне сведчыць аб тым, што актыўны кантроль таўшчыні біяплёнкі з дапамогай структурнага праектавання можа стаць ключавым напрамкам даследаванняў і распрацовак носьбітаў наступнага пакалення. Для вытворцаў носьбітаў MBBR гэта таксама азначае, што будучыя канструкцыі сістэм будуць надаваць большы акцэнт сінергіі паміж носьбітам і сістэмай аэрацыі. Аднак адно практычнае пытанне застаецца без адказу: ці можна вырабляць такія складаныя ўнутраныя геаметрыі ў вялікіх маштабах эканамічна эфектыўным спосабам? Мы назіраем, што ў апошнія гады ўсё большая колькасць кліентаў з сістэм рэцыркуляцыі аквакультуры (RAS), праектаў па ачыстцы прамысловых сцёкавых вод і праектаў па ачыстцы гарадскіх сцёкавых вод з высокай нагрузкай пачалі засяроджвацца на эксплуатацыйнай стабільнасці пры больш высокай шчыльнасці ўпакоўкі. Па меры таго, як шчыльнасць упакоўкі працягвае павялічвацца, праблемы масапераносу і засмечвання, з якімі сутыкаюцца традыцыйныя носьбіты, становяцца больш выяўленымі. Каштоўнасць даследавання V-вобразных носьбітаў заключаецца не толькі ў прапанове новай структурнай канструкцыі, але і ў забеспячэнні новага тэхнічнага падыходу для будучай распрацоўкі сістэм MBBR высокай шчыльнасці.