«Nature» публікує статтю про новий прорив у технології MBBR: як новий «V-подібний носій» вирішує проблему засмічення та вдихає нове життя на ринок носіїв високої щільності

Нещодавно дослідницька група з Ульсанського національного інституту науки і технологій (UNIST) у Південній Кореї опублікувала нове дослідження в *Nature Communications* про структурну оптимізацію носіїв MBBR (реактор з рухомим шаром біоплівки). Дослідники запропонували V-подібну конструкцію носія, відому як «Гідротопологічна стратегія», яка дозволяє активно контролювати процес росту біоплівки, змінюючи внутрішні шляхи рідини в носії. Для фахівців галузі, які давно стежать за розвитком технології біоносіїв MBBR, це дослідження привернуло увагу не лише через зміну форми носія, але й тому, що воно намагається вирішити давню інженерну проблему: засмічення та зниження ефективності масообміну, спричинені надмірним потовщенням біоплівки. У традиційних системах MBBR зі збільшенням часу роботи мікроорганізми постійно прикріплюються до поверхні носія та утворюють біоплівки. Після певного періоду використання ці біоплівки потовщуються. Дійсно, хоча загальна мікробна біомаса в системі збільшується, що, теоретично, має покращити загальну ефективність, фактична ефективність дифузії кисню та забруднюючих речовин у біоплівку фактично зменшується.

Ми зіткнулися з подібною проблемою в нашому проекті очищення стічних вод харчової промисловості в Південно-Східній Азії; після кількох років експлуатації накопичення біоплівки всередині носіїв часто ставало дуже помітним. На багатьох очисних спорудах носії MBBR та мікропористі аератори часто потребують промивання або заміни після кількох років експлуатації, що є важливим завданням. Цікаво, що довгострокове управління біоплівкою стало більш поширеною темою в обговореннях з клієнтами, ніж просто площа поверхні носіїв. За словами дослідницької групи, нова V-подібна структура змінює шлях потоку води всередині носія, створюючи різні рівні гідравлічного напруження зсуву в різних зонах. Коли біоплівка розростається, вищі локальні напруження зсуву сприяють відшаруванню старої біоплівки; навпаки, в областях, де потрібно підтримувати активну біомасу, зберігається відносно стабільне середовище прикріплення. Дослідники описують цей механізм як метод контролю біоплівки з «саморегулюючими» характеристиками. На основі експериментальних результатів ця конструкція демонструє значний потенціал для підтримки стабільності біоплівки та запобігання внутрішньому засміченню. Однак залишається незрозумілим, чи може вона підтримувати еквівалентну продуктивність в умовах різких коливань характеристик стічних вод; для прийняття на ринку необхідна подальша перевірка за допомогою практичних проектів.

З точки зору розвитку нашої галузі, це дослідження посилає вартий уваги сигнал: майбутній конкурентний фокус для носіїв MBBR може зміститися з простого збільшення питомої площі поверхні на більший акцент на гідродинамічному проектуванні та можливостях управління біоплівкою. Протягом останнього десятиліття зусилля з оптимізації більшості продуктів носіїв MBBR були зосереджені на таких показниках, як ефективна площа поверхні, швидкість утворення біоплівки та міцність матеріалу. Однак це дослідження показує, що активний контроль товщини біоплівки за допомогою структурного проектування може стати ключовим напрямком досліджень та розробок носіїв наступного покоління. Для виробників носіїв MBBR це також означає, що майбутні конструкції систем будуть приділяти більше уваги синергії між носієм та системою аерації. Однак одне практичне питання залишається без відповіді: чи можна виготовляти такі складні внутрішні геометрії у великих масштабах економічно ефективним способом? Ми спостерігаємо, що в останні роки все більше клієнтів з систем рециркуляційної аквакультури (RAS), проектів з очищення промислових стічних вод та проектів з очищення муніципальних стічних вод з високим навантаженням почали зосереджуватися на експлуатаційній стабільності при вищій щільності упаковки. Зі збільшенням щільності упаковки проблеми масопередачі та засмічення, з якими стикаються традиційні носії, стають більш вираженими. Цінність дослідження V-подібних носіїв полягає не лише в пропозиції нової структурної схеми, але й у забезпеченні нового технічного підходу для майбутнього розвитку систем MBBR високої щільності.