Конструкции гетерокоагулятора и биореактора

Введение

В настоящее время в России и за рубежом нарастает дефицит чистой воды и ухудшается экологическая обстановка, что связано с возрастающей производственной деятельностью человека. В таких условиях классические технологии обработки водных стоков оказываются недостаточно эффективны. Поэтому разработка новейших экологически чистых (зеленых) и достаточно эффективных технологий водообработки сегодня выходит на передний план. Нам представляется, что гибридная технология обработки бытовых стоков, в рамках которой сочетаются физико-химические процессы в гетерокоагуляторе с процессами в микробиологическом реакторе является перспективным направлением водообработки.

Гетрокоагулятор представляет собой устройство, в камерах которого имеется дисперсная загрузка, в состав которой входят электропроводящие частицы. В местах контакта частиц образуются микрогальванопары. В пределах микрогальванопар возникает атмосферная коррозия. Предполагается, что в гетерокоагуляторе одновременно протекают коагуляция ионами металла, а также гетерокоагуляция с участием частиц дисперсной фазы на основе гидроокислов металла и песка [1]. Продуктами коррозии являются ионы металла и нерастворимые частица гидроксидов металла.  Дисперсная загрузка гетерокоагулятора наряду с продуктами коррозии вызывает одновременно ионную коагуляцию и гетерокоагуляцию примесей. По данным [Суворова 1]  геторокоагулятор эффективно удаляет из стоков ПАВ, которые могут серьезно затруднить  работу любого биореактора.  Поэтому его полезно использовать для предобработки стока.

Среди микробиологических реакторов нам представляется перспективным использование микробиологических топливных элементов (МТЭ). Они способны не только вырабатывать экологически чистое электричество, но и эффективно очищать сточные воды, поскольку микроорганизмы этих элементов используют в качестве пищи растворенные в стоках органические вещества.

Между тем организовать оптимальную работу очистных сооружений на основе гетерокоагулятора и биореактора возможно лишь при уверенном контроле состава технологических растворов. Это можно выполнить с помощью физико- химических датчиков состава водных сред.

Целью настоящей работы является изучить возможности сочетания в рамках одной конструкции гетерокоагулятора и биореактора (МТЭ) и на этой основе предложить оптимальный вариант конструкции согласованного устройства.

1. Блок- схема согласованного устройства

С учетом литературных данных здесь надо предложить принципиальную

схему в понимании автора (схема нарисованная от руки или как?) 

Схема рисуется часто в paint brush  (см . образец такой схемы например в моем обзоре :ссылка 2).

Рис. 1    Принципиальная схема

1. Материалы и бактерии

Различное биотопливо и побочные продукты могут быть получены из органической биомассы, присутствующей в твердом веществе и жидкие отходы с глюкозой, образующей основной источник углерода. Основные стехиометрические реакции в ферментативном микробиологическом метаболизме включают в себя согласно [1] :

[pic 1]

       Бактерии формируют колонии на аноде, окисляя органическое вещество и высвобождают электроны.   Катодное пространство  часто продувают воздухом, чтобы обеспечить доступ кислород для реакции электронов, протонов и кислорода на катоде.

Как показано в «Microbial Fuel Cells for Wastewater Treatment», [ ]   «Микробные топливные элементы работают при более низких температурах и дают меньше биомассы. Я считаю что при низких температурах действительно биомассы будет меньше, так как процесс будет идти замедленнее, поэтому разумно использовать более повышенную температуру. Фраза не понятна. В чем смысл расхождений?