Пластиковая стружка использование: Адсорбент из древесной стружки и пластиковых отходов

Адсорбент из древесной стружки и пластиковых отходов

11.08.2020 21:16

1828

Добавить в закладки

Исследователи Российского химико-технологического
университета им. Д. И. Менделеева создали адсорбент на основе
древесной стружки и пластиковых отходов. Результаты работы
опубликованы в журнале Chemical Engineering
Research and Design – сообщает пресс-служба РХТУ.

Отправляя отходы в мусорный бак, мы редко задумываемся какая
судьба их ждёт, перекладывая ответственность за дальнейшую заботу
об этом в специализированные организации. Преодолев длинный путь
производства полимерные отходы иногда проще, экологичнее и
выгоднее использовать повторно, чем заново добывать природные
ресурсы, создавать из них необходимый материал, придавать нужную
форму и перевозить через большие расстояния.

Обычно, для рециркуляции (последующего многократного
использования) используют лишь чистые отходы, для этого
полимерные отходы измельчают, подмешивают в смесь для
изготовления нового пластика, но многие предметы слишком грязные,
плохо рассортированы и их остаётся лишь закопать или сжечь.
Однако, существует метод, позволяющий повторно использовать и
грязные отходы – пиролиз, или термическое разложение, которое
проводят при повышенной температуре и в отсутствии кислорода.

Исследователи РХТУ им. Д.И. Менделеева в качестве реагентов
использовали древесную стружку и пластиковые отходы, а условия
синтеза подобрали таким образом, чтобы основным получаемым
продуктом был активный уголь – эффективный адсорбирующий
материал, на основе которого делают фильтры для очистки воздуха,
газов и различных жидкостей, в том числе питьевой воды. 

В качестве реагентов ученые использовали березовую стружку с
одной из лесопилок Орловской области, сосновую стружку в виде
туалетного наполнителя для животных, а также пять видов пластика
– измельченные куски полистирола, полиэтилена, полипропилена,
полиуретана и ПЭТ, смеси которых сжигали в закрытом тигле. Во
время пиролиза поверхность древесины постепенно
карбонизировалась, то есть превращалась во всё более и более
чистый углерод, а на этой матрице оседали газообразные продукты
термического разложения полимеров, в результате получился
пористый углеродный адсорбент.

«Фишка понятная: мы уничтожаем отходы, а на выходе получаем
полезный продукт, но всё не так просто», — объясняет доцент
кафедры промышленной экологии РХТУ, один из авторов работы,
Алексей Нистратов. «Я строил свою работу на самых ходовых
полимерах, а они при пиролизе сами по себе не образуют твердого
остатка, только летучие продукты. Поэтому мы примешивали к этим
отходам первичное сырье богатое углеродом — древесину, и вот
совместный пиролиз этих компонентов дал синергетический эффект.
То есть если отдельно так обрабатывать древесину, то углеродный
адсорбент получится, но скромный, а при совместном пиролизе мы
получили очень интересный продукт с реальными перспективами и
характеристиками лучше, чем у коммерческих аналогов». 

Как дополняет Алексей Нистратов, перерабатывающая организация
Экофонд, с которой он работает, использует схожую систему, но на
выходе она получают твердый продукт, который никак не
используется. Модификация же технологии позволит получать
востребованный конечный продукт. По результатам оценки,
представленной в исследовании, технологический процесс синтеза
адсорбентов на основе древесины и полимерных отходов будет более
выгодным, чем его современные аналоги и может быть внедрен без
перестройки производства.

Иллюстрация: Верхнее изображение — Микрофотография березовой
стружки. Среднее (увеличение в 1000 раз) — Микрофотография
синтезированного адсорбента. Нижнее (увеличение в 1000 раз)
— Изображение сканирующего электронного микроскопа,
поверхность адсорбента. 

Автор Анастасия Ибрагимова

березовая стружка
переработка отходов
пиролиз
раздельный сбор мусора
углеродный адсорбент

Источник:
muctr.ru

Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано
Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.

НАУКА ДЕТЯМ

Ученые из Германии разрабатывают тонкие и гибкие зеркала для космических телескопов

20:00 / Физика

Новый «сухой» датчик позволит в будущем управлять роботом силой мысли

19:00 / Новые технологии

Ученые выяснили, что океанические вихри забирают больше 60% объема теплой воды, переносимой течениями в арктические моря

16:30 / География, Климат

Зоологический музей МГУ представил виртуальный 3D-тур

15:30 / Биология, Наука и общество

Ученые Томского политеха обнаружили необычные особенности казахстанской железной руды

14:30 / Геология

Искусственный интеллект упростит оценку прочности металлических сплавов

13:30 / Физика, Электронные технологии

Ученые научились по-новому анализировать пространственную организацию генома

12:30 / Биология

Химики поборолись в МГУ за звание лучших профессионалов

11:30 / Химия

Биолог МГУ Ксения Морозова использует возможности КР-спектрометра и методов ИИ в диагностике глиом

10:30 / Биология, Здравоохранение, Информационные технологии, Медицина

День рождения академика Сергея Инге-Вечтомова

10:00 / Биология, Персона

«Сергей Петрович Капица был голосом науки для миллионов людей». Академик К.В. Анохин о программе «Очевидное — невероятное»

24.02.2023

«Его передача до сих пор остается непревзойденным стандартом». Академик Валерий Тишков к юбилею «Очевидного — невероятного»

24.02.2023

«Подобно комете на усыпанном звездами небе». Академик А.Л. Асеев о программе «Очевидное — невероятное»

24.02.2023

Татьяна Черниговская: «Нам всем повезло, что мы знали Сергея Петровича Капицу как просветителя»

24.02.2023

Ректор РосНОУ Владимир Зернов: «Очевидное — невероятное» — это квинтэссенция человеческого интеллекта

24.02.2023

Леопольд Лобковский: «Сергей Капица — человек самого высокого уровня, с которым было просто общаться»

24.02.2023

Смотреть все

что можно сделать из переработанного пластика, сдав его в Самаре

Вернуться

Если пластик правильно утилизировать и переработать, он начинает жить заново. В частности, из выброшенных пластиковых бутылок делают массу новых вещей, которые нас окружают или будут окружать в ближайшем будущем.

В 1990-е годы, когда дефицит начал отступать, на полки магазинов хлынули невиданные прежде продукты. В том числе «заморские» напитки в пластиковой таре. Многие не спешили выкидывать использованные бутылки. Нашлись Кулибины, которые превращали их во что угодно: хоть в люстру, хоть в детскую игрушку. Пустая бутылка из-под газировки не раз становилась героиней передач и статей.

Сегодня популярность пустых бутылок пошла на спад. В основном их выбрасывают. Экологи подсчитали, что треть всего объема мусора составляют именно пустые пластиковые бутылки. В наших краях пока еще мало распространен раздельный сбор мусора, и пластик в 99% случаев просто отправляется на свалку. А жаль: из него получается множество интересных и полезных вещей.

Но сначала бутылки надо переработать на специальных заводах. Там они сортируются по цветам, обычно их четыре — натуральный, зеленый, голубой и коричневый. Скажем, производители бутылок для пива или кваса обычно используют пластик коричневого цвета.

После цветовой сортировки пластик отмывают от грязи, отделяют пробки и этикетки и дробят. Затем моют снова, предельно тщательно, и сушат. В итоге получается ПЭТ флекс — пластиковые хлопья, из них-то все и производится.

Одежда

Экологичное производство одежды становится настоящим конкурентным преимуществом, и продвинутые бренды стремятся его подчеркнуть. В частности, спортивные. Многие команды сегодня выходят на игры в форме, изготовленной из переработанных пластиковых бутылок. Это общемировой тренд, который приходит и к нам — например, в такой форме играет московский «Спартак».

Впрочем, одежду из пластиковых бутылок носят не только звезды спорта. Из переработанного пластика получают вторичный полиэстер, который входит в состав футболок, джинсов и другой повседневной одежды.

Мебель

Пластиковая мебель ассоциируется с чем-то дешевым и непрактичным. Однако сегодня ситуация меняется. Столы, стулья, скамейки и другая мебель из пластика выглядит не менее элегантно, чем из дерева. К тому же такая мебель не боится сырости, грибков, насекомых, она неприхотлива и долговечна.

Мебель из пластика годится не только для дома, но и для улицы. Скажем, в Екатеринбурге на улицах уже кое-где установлены скамейки из переработанных бутылок. На одну скамейку требуется 80 кг отходов. Эти скамейки не менее прочные, чем деревянные, а главное — они своим примером показывают, что пластик не обязательно уничтожать.

Велосипеды

В 2011 году уругвайский художник Хуан Муцци выпустил первый в мире велосипед с рамой, сделанной полностью из переработанного пластика. Эти велосипеды получили название Muzzicycles.

На производство одной рамы уходит около 200 бутылок. Велосипед получился не только экологичным, но и очень легким и ударопрочным. Такая рама никогда не заржавеет, поэтому транспорт прослужит долго. С помощью интернета изобретение Муцци нашло почитателей по всему миру.

Дороги

Асфальт — не самое экологичное покрытие. Но есть ли ему альтернатива? В Голландии придумали дорожное покрытие, сделанное из переработанного пластика. Оно собирается по типу детского конструктора.

Такие дороги будут идеально ровными. Их легко ремонтировать — надо лишь заменить один модуль на другой. К тому же пластик более устойчив к высоким температурам, он меньше нагревается на солнце, чем асфальт. Пока это только концепция, которая требует практического исследования. Но вполне может быть, что дороги из бутылок скоро станут привычным явлением.

Переработанный пластик найдется практически в любом доме и офисе. Это уже не выдумки футуристов, а будни. 

В частности, степлеры, дыроколы, линейки, контейнеры для ручек — все это может быть изготовлено из вторсырья. Некоторые производители офисных принадлежностей даже запускают экологические серии товаров. Это огромная индустрия, которая может быть «зеленой».

Несколько лет назад один из ведущих мировых производителей рюкзаков запустил новую линию. Эти рюкзаки делаются на основе переработанных пластиковых бутылок. По внешнему виду они ничем уступают обычным.

И это не говоря о новых пластиковых бутылках, емкостях, контейнерах и прочих бытовых мелочах. Простая бутылка минеральной воды, которую вы выпили, может превратиться в чайник или футболку. Это ли не волшебство! И если мы научимся сортировать отходы и сдавать пластик отдельно, волшебства в нашей жизни станет намного больше.

Оставьте заявку

Мы обязательно с вами свяжемся в течение дня
и ответим на все вопросы

СамараТольяттиСаратовЭнгельсБалаковоДругой городОт выбранного города зависят цены, вакансии и способы связи с нами

Переработанная пластиковая стружка | PolyClean Technologies, Inc.

1. Домашний
2. Переработанная пластиковая стружка

Polyclean Technologies, Inc. специализируется на производстве мелкоизмельченной переработанной пластиковой стружки.

Наши возможности использования переработанной пластиковой стружки помогают снизить материальные затраты, восстановить стоимость и улучшить качество продукции, чтобы наши клиенты могли сосредоточиться на ведении своего бизнеса.

Измельченные порошки полимеров PEEK

Мелкоизмельченная переработанная пластиковая стружка используется для компрессионного формования, высокоармированных композитов, порошкового покрытия, 3D-печати и других приложений с высокими требованиями. Для компрессионного формования порошок можно использовать в чистом виде или смешать со смазками, модификаторами, добавками и/или армирующими элементами перед формованием в базовые формы, не имеющие внутренних напряжений.

В ситуациях, когда необходимы характеристики переработанной пластиковой стружки, но высокая стоимость первичного целазола непомерно высока, наши услуги по переработке и измельчению могут предоставить решение. Наши процедуры и процессы переработки высокой степени чистоты в сочетании с нашими возможностями тонкого измельчения порошка позволяют получить высококачественный порошок, изготовленный из пригодных для вторичной переработки отходов целазола.

Несмотря на то, что мы тщательно расширяем ассортимент предлагаемых порошков, наш ассортимент в настоящее время ограничен следующими порошковыми материалами PEEK:

• PEEK 450G-MP140 — порошок высшего качества, изготовленный из высококачественного переработанного полимера типа PEEK 450G, измельченный и просеянный через сито 140 меш для получения порошкового продукта с максимальным размером частиц 105 микрон и пиком распределения по размерам около 75- 80 микрон.
• PEEK 450G-MP140-2 — порошок экономичного качества, изготовленный из переработанного полимера типа PEEK 450G с незначительным присутствием черных пятен или незначительным изменением цвета. Характеристики размера частиц такие же, как и у вышеописанного высшего сорта.
• PEEK 150G-MP140 — порошок высшего качества, изготовленный из переработанного полимера PEEK 150G высшего качества. Характеристики размера частиц такие же, как и у вышеописанного высшего сорта.
• PEEK HT-MP140 — порошок высшего качества, изготовленный из переработанного полимера PEK HT-G22 высшего качества. Характеристики размера частиц такие же, как и у вышеописанного высшего сорта.

Хотя 140 меш является нашим наиболее распространенным размером просеивания, мы можем производить переработанную пластиковую стружку, изготовленную с использованием других сит, как более мелких, так и более крупных. Если у вас есть какие-либо особые требования к размеру частиц переработанной пластиковой стружки, пожалуйста, свяжитесь с нами для уточнения деталей.

Благодаря нашим специализированным знаниям в области вторичной переработки высокой степени чистоты и опыту работы с дорогостоящими материалами, мы разрабатываем индивидуальный набор процессов для обеспечения эффективных, полных и экономичных решений по переработке ценных и специальных полимеров.

Наши решения по переработке пластика помогают нашим клиентам получать прибыль благодаря следующим преимуществам:

• Предлагая высококачественные переработанные материалы из высокоэффективных пластиков со значительной экономией по сравнению с первичными
• Помогая им перерабатывать ценный производственный лом
• Восстановление ценного запаса некондиционной или загрязненной смолы
• Внедрение улучшений в новые и существующие продукты для приложений с высокой степенью чистоты

В дополнение к предложению переработанной пластиковой стружки в виде измельченного порошка, очищенных чешуек, очищенного повторного измельчения и отфильтрованного расплава переработанного гранулы, наши услуги включают в себя:

Измельчение или измельчение для преобразования крупнозернистых порошков, гранул и измельченных материалов в крупнодисперсные, мелкодисперсные и экстратонкодисперсные порошки. Помимо переработанной пластиковой стружки, мы также можем измельчать порошки первичных PPS, PAI (Torlon) и других полимеров с высокими эксплуатационными характеристиками. Они часто содержат значительное количество нежелательных крупных частиц. Мы можем измельчить и просеять их, чтобы получить размолотый порошок постоянного качества, просеянный через выбранный вами размер ячеек.

Переработка отходов растений или обеззараживание и очистка для превращения ценных отходов растений в чистое, экономичное сырье. Индивидуально настроенная обработка удаляет пыль, мелкие частицы, мусор и загрязнения посторонними материалами. Повышение эффективности вашего производства и увеличение стоимости вашей продукции с лихвой окупит затраты на повышение качества вашего сырья.

Очистка полимеров для повышения чистоты первичных полимеров сверх того, что может быть достигнуто поставщиками смолы. Поднимите свои критически важные чистые и высокочистые продукты на новый уровень, сначала повысив чистоту смол, прежде чем они будут использоваться в ваших производственных процессах.

Качество и забота с самого начала, во время обработки и в дальнейшем. В процессе переработки пластика ничего не добавляется, а только забирается. Перекрестного загрязнения быть не может. Мы разбираем и тщательно очищаем наши компактные системы оборудования перед запуском каждого нового материала, гарантируя, что ваши ценные материалы не будут загрязнены. Чтобы узнать о дополнительных мерах контроля качества, нажмите здесь.

Независимо от того, находится ли ваша компания в Техасе, на юге США, на Восточном побережье, Западном побережье или на Среднем Западе, наши экономичные высококачественные продукты из переработанной пластиковой стружки могут быть легко доставлены перевозчиками посылок и сборными грузами. Даже если ваша компания находится за пределами США, в Канаде, Мексике, Азии, Европе, Центральной и Южной Америке, Африке или Австралии, доступны варианты международной доставки, чтобы получить от нас то, что вам нужно.

Волшебный фильтр, наполненный пластиковой стружкой, люфой и железной стружкой для очистки сточных вод

• Список журналов
• Полимеры (Базель)
• PMC

69

Полимеры (Базель). 2022 апрель; 14(7): 1410.

Опубликовано онлайн 2022 марта. 30. DOI: 10.3390/polym14071410

, ¹ , ¹ , ² , ² , ² , ² и ^1, . , академический редактор, академический редактор Раман Сингх и академический редактор Владимир Стрезов

Информация об авторе Примечания к статье Информация об авторских правах и лицензиях Отказ от ответственности

Заявление о доступности данных

Встроенное оборудование для очистки сточных вод широко используется, но обычно используются наполнители для очистки сточных вод не подходят в сельской местности из-за их цены и проблем с производительностью. В этом исследовании для очистки сточных вод был предложен и установлен интегрированный волшебный фильтр, заполненный наполнителями отходов. Фильтр состоял из функциональных модулей и аппаратной, а наполнители в каждом модуле можно было вынимать отдельно и менять произвольно в соответствии с потребностями конкретных условий очистки. Используемые наполнители включают отходы пластиковой стружки, мочалку и железную стружку, образующуюся при переработке пластика, сельскохозяйственных культур и стали. В то же время 9Был проведен 1-дневный эксперимент для реальной очистки сточных вод, и были получены удовлетворительные характеристики удаления со средними показателями удаления ХПК, TP, NH ₄ ⁺ -N, TN и SS, составляющими 83,3%, 89,6%, 93,8% , 74,7% и 94,0% соответственно. При наблюдении под микроскопом к поверхности наполнителей прикреплялось большое количество микроорганизмов, что способствовало одновременному удалению азота и фосфора. Микроэлектролиз отработанной железной стружки может производить Fe 9.0073 2+ и Fe ³⁺ , которые в сочетании с PO ₄ ³⁻ образуют Fe ₃ (PO ₄ ) ₂ и FePO

, улучшая удаление осадка фосфора 4

, . Кроме того, наполненные наполнители обладают прекрасным физическим фильтрующим эффектом, что позволяет снизить выбросы SS. Волшебный фильтр обеспечивает как переработку отходов, так и очистку сточных вод.

Ключевые слова: фильтр, наполнители отходов, удаление загрязняющих веществ, очистка сточных вод

Благодаря преимуществам небольшой занимаемой площади и короткого периода строительства комплексное оборудование для очистки сточных вод стало одним из основных вариантов очистки сельских сточных вод [1,2,3,4]. На практике в состав комплексного оборудования для очистки сточных вод часто добавляют биологические наполнители [5,6,7]. Обычно используемые наполнители включают керамзит, кварцевый песок, активированный уголь, поливинилхлорид и т. д., но высокая стоимость, легкость забивания и плохая производительность пленки являются основными проблемами для практического применения [8,9].,10,11,12]. В связи с этим наполнитель с низкой стоимостью, широким источником, высокой эффективностью и простотой эксплуатации по-прежнему ограничен для очистки сельских сточных вод.

Отходы пластиковой стружки образуются при переработке пластика, и ее переработка всегда была проблемой. Заводы по переработке пластика перерабатывают около 30% получаемого материала, а остальные 70% утилизируются на свалках [13,14]. Однако следует отметить, что отходы пластиковой стружки обладают многими преимуществами, такими как высокая прочность, стабильные химические свойства и доступность [15,16], что в основном соответствует условиям для использования в качестве биологических наполнителей. Кроме того, в процессе переработки и утилизации стали образуется отработанная железная стружка, представляющая собой легкодоступный металлолом в виде катаных чешуек, с Fe ⁰ в качестве основного компонента. Предыдущие исследования подтвердили, что отработанная железная стружка отлично удаляет фосфор [17,18]. Люфа, сельскохозяйственные отходы, отличается своей многослойной волокнистой сетчатой ​​структурой, что делает ее идеальным носителем микробов. Между тем, люфа будет медленно высвобождать источник углерода в процессе реакции, тем самым снижая затраты [19,20,21].

С этой целью был предложен и установлен интегрированный волшебный фильтр, наполненный наполнителями отходов, для реальной очистки сточных вод. Используемые наполнители включали отходы пластиковой стружки, мочалку и железную стружку. Были изучены и проанализированы структура наполнителей и морфология шлама, а также исследована эффективность удаления загрязняющих веществ магическим фильтром. Эта работа представляет собой ценную попытку расширить практическое применение наполнителей отходов при очистке сточных вод.

2.1. Design Thought

Идея волшебного фильтра вдохновлена ​​кубиком Рубика, который можно свободно комбинировать и устанавливать модульно. Волшебный фильтр включает в себя аппаратную и функциональные модули. Комната с оборудованием в основном отвечает за управление работой волшебного фильтра, например, за распределение входящего потока, аэрацию, осаждение, направление потока воды, рефлюкс и дезинфекцию. Функциональные модули заполняются различными наполнителями в зависимости от процесса и потребностей. Водное растение коробчатого типа может быть размещено на верхнем слое фильтра, что имеет эффект удаления как ландшафтных, так и экологических загрязнителей. Функциональные модули соединяются соединительными трубами, а способы соединения включают сварку, фланцевое соединение, гибкое соединение с резиновыми деталями и т. д.

В практическом применении количество функциональных модулей может быть гибко установлено в соответствии с условиями объекта. Этапы установки и замены наполнителя следующие: сначала в рамку наполнителя добавляется наполнитель в соответствии с технологическими требованиями, затем рама наполнителя последовательно помещается в функциональный модуль, и, наконец, ландшафтное растение устанавливается на верхнюю часть наполнителя. фильтр. Когда требуется замена наполнителя, наполнитель можно извлечь одновременно, вынув рамку наполнителя, что удобно в использовании.

2.2. Установка и эксплуатация реактора

В соответствии с идеей, описанной выше, для реальной очистки сточных вод был установлен и работал волшебный фильтр, заполненный различными типами наполнителей отходов, и был проведен 91-дневный эксперимент (). Эффективный объем составил 12 м ³ (2,4 м × 2,4 м × 2,4 м), время гидравлического удерживания — 2 сут. Реактор состоял из восьми модулей и аппаратного зала таких же размеров (0,8 м × 0,8 м × 2,4 м). Аппаратная располагалась в центре реактора, 8 модуль ставили на обеззараживание и отстаивание, а остальные семь модулей заполняли соответствующими наполнителями в соответствии с технологическими требованиями. В модуле 1.1 для удаления крупных частиц в неочищенных сточных водах была установлена ​​система мелких решеток (размер пор экрана 1 см) с размером рамки наполнителя. Каждый модуль был загружен тремя слоями наполнителя (0,7 м × 0,7 м × 0,7 м), и каждый наполнитель был оснащен щетками для предотвращения короткого потока. Для изоляции аэратора и поддержки рамы наполнителя в нижней части функционального модуля предусмотрена опорная конструкция. В верхней части каждого модуля были размещены водные растения в ящиках для ландшафтной и биологической дезодорации.

Открыть в отдельном окне

Принципиальная схема, фотография и режим работы магического фильтра.

Следующий режим работы был определен путем непрерывной оптимизации и отладки в начале эксплуатации (c). Поступающая вода распределялась по модулям 1–3 трехступенчатым неравномерным распределением по расходу 3:1:1. В аппаратной было два независимых трубопровода орошения, соединенных трубопроводными насосами, а обратные пути были следующими: модуль 5 к модулю 1 и модуль 7 к модулю 3. Кроме того, в аппаратной были установлены воздухораспределительные трубы, подключенные к аэраторы в нижней части каждого модуля через воздушный насос и регулирующий клапан. В процессе эксплуатации модуль 1 был настроен на потребление растворенного в неочищенных сточных водах кислорода за счет отработанной железной стружки, оставляя модуль 2 в анаэробном состоянии. Растворенный кислород модулей 3, 5 и 7 контролировали на уровне 2–3 мг/л при аэробном состоянии, а модули 4 и 6 регулировали на уровне 0,2–0,5 мг/л при аноксическом состоянии.

2.3. Выбор и характеристика наполнителя

При выборе наполнителя следует учитывать его физическую фильтрацию и биохимический эффект, и на основании этого были определены следующие четыре наполнителя: пластиковые отходы, железная стружка, люфа и полиуретан (). Среди них железная стружка в основном используется для удаления фосфора, а люфа также является твердым источником углерода. Отходы пластиковой стружки и полиуретана могут быть использованы в качестве носителей микробных приставок. Кроме того, вышеперечисленные наполнители также обладают физическим фильтрующим эффектом.

Открыть в отдельном окне

Наполнитель состав магического фильтра.

При этом пластиковая стружка поступает на завод по производству пластмассовых изделий в виде гофрированных волн и длинных полос с шероховатой поверхностью и может образовывать большие зазоры между отдельными частями после укладки. Кроме того, он обладает такими преимуществами, как высокая прочность, превосходная химическая стабильность, простота получения и т. д. Отходы железной стружки берутся с перерабатывающего сталелитейного завода со спиральной формой и 9Содержание Fe 8,2%. Люфа производится из сельскохозяйственных отходов, представляющих собой переплетенную сетку из многослойных нитевидных волокон, длинной челночной формы, легкой, твердой текстуры, слегка изогнутой, тонкой с обоих концов, желтовато-белого цвета и т. д. Полиуретан приобретается в предприятие по защите окружающей среды, с 99% -ной степенью открытых пор, и имеет преимущества большой удельной поверхности и легкой биологической адгезии.

Конкретная конфигурация наполнителя показана на . Каждый наполнитель в основном заполняет всю раму наполнителя, а масса отходов пластиковой стружки, железной стружки, люфы и полиуретана на одну раму наполнителя составляет около 20 кг, 200 кг, 5 кг и 10 кг соответственно, а наполнитель нормы составляют около 58,3 г/л, 583,1 г/л, 14,6 г/л и 290,2 г/л соответственно.

2.4. Характеристики сточных вод и осадок семян

Сточные воды поступают из хозяйственно-бытовых сточных вод общежития компании, которые собираются в септике и регулирующем баке перед попаданием в магический фильтр. Качество исходных сточных вод сильно варьировало, а основные параметры реальных сточных вод следующие: ХПК (274,4 ± 100,0 мг/л), TN (121,9 ± 26,6 мг/л), NH ₄ ⁺ -N (102,8 ± 16,1 мг/л), ТП (7,9 ± 1,8 мг/л), СС (84,5 ± 38,6 мг/л). Реактор был заправлен обезвоженным илом, полученным на муниципальных очистных сооружениях в Ханчжоу, Китай.

2.5. Аналитические методы

Образцы сточных вод перед анализом фильтровали через фильтровальную бумагу с размером пор 0,45 мкм. Такие параметры, как ХПК, NH ₄ ⁺ -N, TP, TN и SS измеряли стандартными методами [22]. Фотографии наполнителей были сделаны с использованием стереомикроскопа (Olympus SZ61).

2.6. Статистический анализ

Метод анализа кумулятивной частоты со ссылкой на немецкий стандарт ATV-DVWK-A 131E [23] был использован для оценки производительности реактора по удалению загрязняющих веществ.

3.1. Изменение и замена наполнителей

Структуру наполнителя и морфологию шлама наблюдали, как показано на рис. Поверхность пластиковой стружки была морщинистой и волнистой до использования (а), а после использования на поверхности можно наблюдать толстую биопленку (д), что свидетельствует о хороших биоадгезивных свойствах пластиковой стружки. Кроме того, поверхность железной стружки до использования была блестящей и спиралевидной (b), но во время работы поверхность подвергалась постоянной коррозии из-за микроэлектролиза. В результате поверхность железной стружки была шероховатой, и после использования можно было четко наблюдать осаждение железа и шлам (f). Полиуретан был широко используемым наполнителем и имеет пористую сетчатую структуру, что позволяет легко прилипать к организму. Как показано на g, большое количество микроорганизмов прикреплялось к полиуретану изнутри наружу после использования. Люфа имела шероховатую поверхность и пористую структуру, к которой легко прикреплялись микроорганизмы (г, з). Кроме того, источники углерода будут высвобождаться медленно во время работы, чтобы снизить затраты на ввод источников углерода.

Открыть в отдельном окне

Изображения филлеров до и после использования ( a – h ).

По мере развития реакции целлюлоза и другие компоненты люфы непрерывно разлагались, поэтому количество высвобождаемых источников углерода постепенно уменьшалось, а структура постепенно разрушалась. Точно так же поверхность железной стружки будет постепенно подвергаться коррозии под действием микроэлектролиза. Пришло время заменить отработанную железную стружку и мочалку, когда эффективность удаления фосфора и азота низкая [18]. Цикл замены люфы и отходов железной стружки в этом исследовании составляет около 80 дней, в то время как отходы пластиковой стружки и полиуретана, как правило, не нуждаются в замене из-за высокой износостойкости и прочности [15,16,24,25].

3.2. Удаление загрязнителей

отображает профили производительности реактора по удалению COD, TP, NH ₄ ⁺ -N и SS. Поскольку в этом исследовании рассматривались настоящие сточные воды, ХПК на входе значительно колебалась между 145 и 516 мг/л, что приводило к определенным колебаниям сточных вод. В течение первых 16 сут скорость удаления ХПК составила 59,8–68,3%. При непрерывной и устойчивой работе реактора концентрации ХПК в стоках были в основном ниже 50 мг/л, а скорость удаления ХПК составляла 82,0–96,3%.

Открыть в отдельном окне

Вариант ( a ) наложенным платежом; ( б ) NH ₄ ⁺ -Н; ( с ) ТП; ( d ) СС.

На начальном этапе эксплуатации скорость удаления фосфора колеблется от 18,5% до 64,3% из-за выделения большого количества фосфора из посевного шлама. С выходом реактора на стабильную стадию работы концентрации ТФ в конечном эффлюенте значительно снизились с 8,43 до 0,09.мг/л со средней степенью удаления 98,5%. Было высказано предположение, что превосходная скорость удаления TP была связана с добавлением отходов железной стружки, что было подтверждено предыдущими исследованиями [17,18].

Более того, концентрации NH ₄ ⁺ -N в сточных водах (6,2 ± 0,8 мг/л) были относительно стабильными в течение всего экспериментального периода с прекрасной степенью удаления 93,8%, что показало, что заполняющие наполнители имеют отличные характеристики удаления на реальных сточных водах. Несмотря на высокие концентрации TN (121,9± 26,6 мг/л) во входящем потоке, скорость удаления по-прежнему достигала 74,7%, что связано с условиями эксплуатации, такими как распределение потока входящего потока, добавление люфы и рефлюкс нитрифицирующей жидкости. Кроме того, используемые наполнители позволяют эффективно избежать чрезмерного вымывания биомассы на начальном этапе эксплуатации благодаря хорошим физическим характеристикам фильтрации. Таким образом, в течение экспериментального периода может поддерживаться стабильная и высокая эффективность удаления NH ₄ ⁺ -N и TN.

SS входящего потока значительно колебался во время работы, с максимальным значением 120 мг/л, минимальным значением 36 мг/л и средним значением 84,5 мг/л. В течение всей операции уровень ОС в сточных водах оставался стабильным ниже 15 мг/л, а средняя скорость удаления составляла 94,0%. Низкий выход СО был связан с используемыми в реакторе наполнителями, в частности пластиковой стружкой и полиуретаном, которые могли эффективно улавливать примеси и макромолекулы в сточных водах благодаря микропористой структуре наполнителя и биологическому эффекту поверхностного прикрепления.

В связи с большим разбросом концентраций загрязняющих веществ в поступающей воде данные о качестве воды были проанализированы с использованием метода кумулятивной частоты со ссылкой на немецкий стандарт ATV-DVWK-A 131E [23] и скорость удаления ХПК, TN, NH ₄ ⁺ -N, TP и SS могут стабилизироваться на уровне 84,6%, 65%, 91,5%, 89,5% и 92,0% соответственно. Приведенный выше анализ показывает, что реактор имеет надежную и надежную работу по удалению загрязняющих веществ.

3.3. Предлагаемая гипотеза пути удаления загрязняющих веществ

Как упоминалось выше, была получена превосходная эффективность удаления, которая связана с режимом работы и конфигурацией наполнителей реактора. Трехступенчатое неравномерное распределение и одновременно два независимых обратных трубопровода (модуль 5–1 и модуль 7–3) позволяют экономить источники углерода сырой воды, повышая удаление NO ₃ ⁻ . Наше предыдущее исследование [18] подтвердило, что эффект микроэлектролиза железной стружки может производить Fe ²⁺ и Fe ³⁺ , которые в сочетании с PO ₄ ³⁻ образуют Fe ₃ (PO ₄ ) ₂ и FePO

, улучшая удаление осадка фосфора 4

, . Кроме того, морфология наполнителей после использования показала, что к поверхности наполнителей прикрепляется большое количество микроорганизмов, что способствовало формированию анаэробно-бескислородной и аэробной сред и одновременному удалению азота и фосфора. В то же время наполненные наполнители обладают еще и физическим фильтрующим эффектом, способным задерживать осадки железа и микроорганизмы, уменьшая вытекающие ОСВ.

В этом исследовании был предложен и установлен интегрированный волшебный фильтр, заполненный наполнителями отходов. Фильтр состоит из аппаратной и функциональных модулей. Комната оборудования в основном предназначена для контроля работы каждого модуля, а функциональные модули могут быть заполнены различными наполнителями в соответствии с процессом и потребностями. Кроме того, для очистки сточных вод были получены надежные и устойчивые характеристики удаления со средними показателями удаления ХПК, TP, NH ₄ ⁺ -N, TN и SS составляют 83,3%, 89,6%, 93,8%, 74,7% и 94,0% соответственно. Волшебный фильтр можно свободно комбинировать и устанавливать в соответствии с условиями на месте, а также повышать эффективность очистки сточных вод, заполняя различные типы наполнителей отходов. Таким образом, волшебный фильтр обеспечивает как переработку отходов, так и очистку сточных вод.

Z.P.: концептуализация, исследование, написание — первоначальный проект, написание — рецензирование и редактирование; JS: расследование, письмо — первоначальный вариант; CQ: расследование, ресурсы; HW: расследование; QY: расследование; JP: расследование; JL: приобретение средств, надзор, написание — обзор и редактирование. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Эта работа была поддержана Ключевой программой исследований и разработок Чжэцзяна (№ 2021C03171), Ключевой программой исследований и разработок Чжэцзяна (№ B12

14) и Национальным фондом естественных наук Китая (№ 51478433).

Неприменимо.

Неприменимо.

Данные, представленные в этом исследовании, доступны по запросу у соответствующего автора.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Примечание издателя: MDPI остается нейтральным в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

1. Чен Дж., Лю Ю.-С., Дэн В.-Дж., Ин Г.-Г. Удаление стероидных гормонов и биоцидов из сельских сточных вод с помощью встроенного водно-болотного угодья. науч. Общая окружающая среда. 2019; 660: 358–365. doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.01.049. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

2. Gu B., Fan L., Ying Z., Xu Q., Luo W., Ge Y., Scott S., Chang J. Социально-экономические ограничения на технологические Варианты очистки сточных вод в сельской местности. Окружающая среда. науч. Загрязн. Рез. 2016;23:20360–20367. doi: 10.1007/s11356-016-7267-z. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

3. Han Y., Ma J., Xiao B., Huo X., Guo X. Новый интегрированный самокипящийся вращающийся биологический контактор для очистки сточных вод в сельской местности. Дж. Чистый. Произв. 2019;217:324–334. doi: 10.1016/j.jclepro.2019.01.276. [CrossRef] [Google Scholar]

4. Li Z., Hu X., Zhang X., Gong L., Jiang Z., Xing Y., Ding J., Tian J., Huang J. Распределенное лечение сельских экологические сточные воды искусственной эколого-географической информационной системой. J. King Saud Univ.-Sci. 2022;34:101806. doi: 10.1016/j.jksus.2021.101806. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

5. Ли Х., Лю Ф., Луо П., Се Г., Сяо Р., Ху В., Пэн Дж., Ву Дж. Эффективность интегрированной системы экологической очистки децентрализованных сельских сточных вод и значение сбора урожая растений управление. Экол. англ. 2018;124:69–76. doi: 10.1016/j.ecoleng.2018.09.022. [CrossRef] [Google Scholar]

6. Сюй Д., Лю Дж., Ма Т., Чжао С., Ма Х. Соединение губчатых наполнителей и двухзонных отстойников для гранулированного шлама в интегрированной окислительной канаве. Окружающая среда. Технол. иннов. 2022;26:102264. doi: 10.1016/j.eti.2021.102264. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

7. Ян Ф., Чжан Х., Чжан С., Чжан Ю., Ли Дж., Цзинь Ф., Чжоу Б. Анализ эффективности и оценка 146 сельских децентрализованных очистных сооружений, окружающих озеро Эрхай. Дж. Чистый. Произв. 2021;315:128159. doi: 10.1016/j.jclepro.2021.128159. [CrossRef] [Google Scholar]

8. Bassin J.P., Rachid C.T., Vilela C., Cao S.M., Peixoto R.S., Dezotti M. Выявление бактериального профиля бескислородно-аэробной биопленочной реакторной системы с подвижным слоем, очищающей сточные воды химической промышленности. . Междунар. Биодекор. биодеград. 2017;120:152–160. doi: 10.1016/j.ibiod.2017.01.036. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

9. Донг Дж., Ван Ю., Ван Л., Ван С., Ли С., Дин Ю. Эффективность пористого керамзита в биологическом аэрируемом фильтре для очистки органических сточных вод и имитационного анализа. J. Water Process Eng. 2020;34:101134. doi: 10.1016/j.jwpe.2020.101134. [CrossRef] [Google Scholar]

10. Гидстедт С., Бетшольц А., Фалос П., Симбриц М., Давидссон О., Миколуччи Ф. , Сван О. Сравнение адсорбции органических микрозагрязнителей активированным углем после химического усовершенствованная первичная очистка с помощью микросита, прямая мембранная фильтрация и доочистка городских сточных вод. науч. Общая окружающая среда. 2021;811:152225. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.152225. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

11. Чжао Дж., Дэн Ю., Дай М., Ву Ю., Али И., Пэн С. Подготовка супергидрофобного/суперолеофильного фильтра из кварцевого песка для применения при разделении нефти и воды. J. Water Process Eng. 2022;46:102561. doi: 10.1016/j.jwpe.2022.102561. [CrossRef] [Google Scholar]

12. Витезова М., Янчикова С., Дордевич Д., Витез Т., Эльбль Ю., Ханишакова Н., Ямпилек Ю., Кушкевич И. Возможность использования отработанной кофейной гущи для Улучшить очистку сточных вод за счет дыхательной активности микроорганизмов. заявл. науч. 2019;9:3155. doi: 10.3390/app9153155. [CrossRef] [Google Scholar]

13. Дальбо Х., Полякова В., Мюллари В., Сахимаа О. , Андерсон Р. Потенциал переработки бывших в употреблении отходов пластиковой упаковки в Финляндии. Управление отходами. 2018;71:52–61. doi: 10.1016/j.wasman.2017.10.033. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

14. Ragaert K., Delva L., Van Geem K. Механическая и химическая переработка твердых пластиковых отходов. Управление отходами. 2017;69:24–58. doi: 10.1016/j.wasman.2017.07.044. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

15. Деметс Р., Ван Кетс К., Хюйсвельд С., Девульф Дж., Де Меестер С., Рагарт К. Решение сложной задачи понимания и количественной оценки взаимозаменяемости переработанного пластика. Ресурс. Консерв. Переработка 2021;174:105826. doi: 10.1016/j.resconrec.2021.105826. [CrossRef] [Google Scholar]

16. Шамсуева М., Эндрес Х.-Дж. Пластмассы в контексте экономики замкнутого цикла и устойчивой переработки пластмасс: всесторонний обзор развития исследований, стандартизации и рынка. Композиции Часть С. Открытый доступ. 2021;6:100168. doi: 10.1016/j.jcomc.2021. 100168. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

17. Ma Y., Dai W., Zheng P., Zheng X., He S., Zhao M. Железные отходы улучшают одновременное удаление азота и фосфора из водно-болотных угодий, построенных подземным потоком. Дж. Азар. Матер. 2020;395:122612. doi: 10.1016/j.jhazmat.2020.122612. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

18. Pan Z., Guo T., Sheng J., Feng H., Yan A., Li J. Добавление отработанной железной стружки в реактор для образования аэробного гранулированного шлама и улучшения удаление азота и фосфора. Дж. Окружающая среда. хим. англ. 2021;9:106620. doi: 10.1016/j.jece.2021.106620. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

19. Ахтар Н., Саид А., Икбал М. Chlorella sorokiniana, иммобилизованная на биоматрице растительной губки Luffa cylindrica: новая система удаления кадмия из загрязненной водной среды. Биоресурс. Технол. 2003; 88: 163–165. doi: 10.1016/S0960-8524(02)00289-4. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

20. Bai Y., Su J., Ali A., Wen Q. , Chang Q., Gao Z., Wang Y. Эффективное удаление нитратов, марганца и тетрациклина в новом биореакторе с иммобилизованной люфой: производительность, микробное разнообразие и функциональные гены. Биоресурс. Технол. 2021;344:126228. doi: 10.1016/j.biortech.2021.126228. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

21. Zhang C., Yuan B., Liang Y., Yang L., Bai L., Yang H., Wei D., Wang F., Wang Q., Wang W., et al. Углеродные нановолокна усовершенствовали устройство для производства солнечного пара на основе биомассы люфы для очистки воды. Матер. хим. физ. 2021;258:123998. doi: 10.1016/j.matchemphys.2020.123998. [CrossRef] [Google Scholar]

22. Афа А. Стандартные методы исследования воды и сточных вод. 9-е изд. Американская ассоциация общественного здравоохранения; Вашингтон, округ Колумбия, США: 2005. [Google Scholar]

.

23. ATV-DVWK-A 131 . Определение размеров одноступенчатых установок по производству активного ила. Издательство GFA компании ATV-DVWK Water; Hennef, Germany: 2000.