„Nature“ აქვეყნებს სტატიას MBBR ტექნოლოგიაში ახალი მიღწევის შესახებ: როგორ წყვეტს ახალი „V-ფორმის გადამზიდავი“ გაჭედვის პრობლემას და ახალ სიცოცხლეს შთაბერავს მაღალი სიმკვრივის მედიის ბაზარს

ცოტა ხნის წინ, სამხრეთ კორეაში, ულსანის მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ეროვნული ინსტიტუტის (UNIST) კვლევითმა ჯგუფმა *Nature Communications*-ში გამოაქვეყნა ახალი კვლევა MBBR (მოძრავი საწოლის ბიოფილმის რეაქტორის) მატარებლების სტრუქტურული ოპტიმიზაციის შესახებ. მკვლევარებმა შემოგვთავაზეს V-ფორმის მატარებლის დიზაინი, რომელიც ცნობილია როგორც „ჰიდროტოპოლოგიური სტრატეგია“, რომელიც საშუალებას იძლევა ბიოფილმის ზრდის პროცესის აქტიური კონტროლისა მატარებლის შიდა სითხის გზების შეცვლით. ინდუსტრიის პროფესიონალებისთვის, რომლებიც დიდი ხანია აკვირდებიან MBBR ბიო-მატარებლების ტექნოლოგიის განვითარებას, ამ კვლევამ ყურადღება მიიპყრო არა მხოლოდ მატარებლის ფორმის ცვლილების გამო, არამედ იმიტომ, რომ ის ცდილობს გადაჭრას დიდი ხნის საინჟინრო პრობლემა: ბიოფილმის ჭარბი გასქელებით გამოწვეული გაჭედვა და მასის გადაცემის ეფექტურობის შემცირება. ტრადიციულ MBBR სისტემებში, მუშაობის დროის ზრდასთან ერთად, მიკროორგანიზმები განუწყვეტლივ ემაგრებიან მატარებლის ზედაპირს და ქმნიან ბიოფილმებს. გარკვეული პერიოდის გამოყენების შემდეგ, ეს ბიოფილმები სქელდება. მართლაც, მიუხედავად იმისა, რომ სისტემაში მთლიანი მიკრობული ბიომასა იზრდება - რაც, თეორიულად, უნდა გააუმჯობესოს საერთო ეფექტურობა - ჟანგბადის და დამაბინძურებლების ბიოფილმში ფაქტობრივი დიფუზიის ეფექტურობა სინამდვილეში მცირდება.

მსგავს პრობლემას წავაწყდით სამხრეთ-აღმოსავლეთ აზიაში ჩვენი საკვების გადამუშავების ჩამდინარე წყლების გამწმენდი პროექტის დროს; რამდენიმეწლიანი ექსპლუატაციის შემდეგ, მატარებლებში ბიოაპკის დაგროვება ხშირად ძალიან შესამჩნევი ხდებოდა. ბევრ ჩამდინარე წყლების გამწმენდ ნაგებობაში, MBBR მატარებლები და მიკროფოროვანი აერატორები ხშირად საჭიროებენ გამორეცხვას ან შეცვლას რამდენიმეწლიანი ექსპლუატაციის შემდეგ, რაც მნიშვნელოვანი წამოწყებაა. საინტერესოა, რომ გრძელვადიანი ბიოაპკის მართვა მომხმარებელთა განხილვებში უფრო გავრცელებული თემა გახდა, ვიდრე მხოლოდ მატარებლის ზედაპირის ფართობი. კვლევითი ჯგუფის თქმით, ახალი V-ფორმის სტრუქტურა ცვლის წყლის ნაკადის გზას მატარებელში, რაც ქმნის ჰიდრავლიკური ძვრის სტრესის სხვადასხვა დონეს სხვადასხვა ზონაში. როდესაც ბიოაპკი ჭარბად იზრდება, უფრო მაღალი ადგილობრივი ძვრის სტრესი ხელს უწყობს დაბერებული ბიოაპკის მოცილებას; პირიქით, იმ ადგილებში, სადაც აქტიური ბიომასის შენარჩუნებაა საჭირო, შენარჩუნებულია შედარებით სტაბილური მიმაგრების გარემო. მკვლევარები ამ მექანიზმს აღწერენ, როგორც ბიოაპკის კონტროლის მეთოდს „თვითრეგულირების“ მახასიათებლებით. ექსპერიმენტული შედეგების საფუძველზე, ეს დიზაინი აჩვენებს მნიშვნელოვან პოტენციალს ბიოაპკის სტაბილურობის შესანარჩუნებლად და შიდა დაბლოკვის თავიდან ასაცილებლად. თუმცა, გაურკვეველი რჩება, შეუძლია თუ არა მას ეკვივალენტური მუშაობის შენარჩუნება ჩამდინარე წყლების მახასიათებლების მკვეთრი რყევების პირობებში; ბაზარზე მიღებისთვის საჭიროა შემდგომი დადასტურება პრაქტიკული პროექტების მეშვეობით.

ჩვენი ინდუსტრიის განვითარების პერსპექტივიდან, ეს კვლევა აღსანიშნავ სიგნალს აგზავნის: MBBR მატარებლების მომავალი კონკურენტული ფოკუსი შესაძლოა გადაინაცვლოს სპეციფიკური ზედაპირის ფართობის გაზრდიდან ჰიდროდინამიკურ დიზაინსა და ბიოაპკის მართვის შესაძლებლობებზე უფრო დიდი აქცენტის გაკეთებაზე. ბოლო ათწლეულის განმავლობაში, MBBR მატარებლების უმეტესი პროდუქტის ოპტიმიზაციის ძალისხმევა ფოკუსირებული იყო ისეთ მეტრიკებზე, როგორიცაა ეფექტური ზედაპირის ფართობი, ბიოაპკის ფორმირების სიჩქარე და მასალის სიმტკიცე. თუმცა, ეს კვლევა ვარაუდობს, რომ ბიოაპკის სისქის აქტიური კონტროლი სტრუქტურული დიზაინის მეშვეობით შეიძლება გახდეს ახალი თაობის მატარებლების კვლევისა და განვითარების მთავარი მიმართულება. MBBR მატარებლების მწარმოებლებისთვის ეს ასევე გულისხმობს, რომ მომავალი სისტემის დიზაინი უფრო მეტ ყურადღებას დაუთმობს მატარებელსა და აერაციის სისტემას შორის სინერგიას. თუმცა, ერთი პრაქტიკული კითხვა პასუხგაუცემელი რჩება: შეიძლება თუ არა ასეთი რთული შიდა გეომეტრიის წარმოება მასშტაბურად და ეკონომიურად ეფექტური გზით? ჩვენ დავაკვირდით, რომ ბოლო წლებში, რეცირკულაციური აკვაკულტურის სისტემების (RAS), სამრეწველო ჩამდინარე წყლების განახლების პროექტებისა და მაღალი დატვირთვის მუნიციპალური ჩამდინარე წყლების გამწმენდი პროექტების მზარდი რაოდენობის მომხმარებლები იწყებენ ფოკუსირებას ოპერაციულ სტაბილურობაზე უფრო მაღალი შეფუთვის სიმკვრივის დროს. შეფუთვის სიმკვრივის ზრდასთან ერთად, ტრადიციული მატარებლების წინაშე არსებული მასის გადაცემის და გაჭედვის გამოწვევები უფრო აშკარა ხდება. V-ფორმის მატარებლების კვლევის ღირებულება არა მხოლოდ ახალი სტრუქტურული დიზაინის შეთავაზებაშია, არამედ მაღალი სიმკვრივის MBBR სისტემების მომავალი განვითარებისთვის ახალი ტექნიკური მიდგომის უზრუნველყოფაშიც.