Napowietrzanie bezpęcherzykowe w procesach oczyszczania ścieków

Zastosowanie w warunkach kosmicznych i ziemskich
Napowietrzanie bezpęcherzykowe w procesach oczyszczania ścieków
Napowietrzanie bezpęcherzykowe w procesach oczyszczania ścieków
Fot. www.bcn.dgtl.nl/en/dgtl-recycles-your-pee.

Stworzenie efektywnego układu oczyszczania ścieków w obiektach kosmicznych wymaga odpornego na brak działania grawitacji systemu napowietrzania i separacji osadu. Technologia ta może być wykorzystywana także w systemach ziemskich – zarówno w mniejszych układach, takich jak instalacje przydomowe, jak i w oczyszczalniach ścieków.

W artykule:

• Problematyka obniżonej grawitacji
• System oczyszczania ścieków z bezpęcherzykowym napowietrzaniem
• Testy napowietrzania na wodzie czystej
• Szacunkowa wielkość systemu dla stacji kosmicznej

System napowietrzania jest jednym z najważniejszych elementów odpowiadających za efektywną pracę układów biologicznego oczyszczania ścieków z procesami tlenowymi [16]. Jego zła optymalizacja prowadzić będzie do deficytów tlenu w reaktorze, co może powodować załamanie procesu tlenowego (np. nitryfikacji). Jednocześnie w warunkach mikrograwitacji dodatkowo dochodzi problem braku siły wyporu, w związku z czym należy rozważyć inne rozwiązania technologiczne niż konwencjonalne drobnopęcherzykowe. System oczyszczania ścieków w instalacji kosmicznej zlokalizowany będzie w obiegu zamkniętym, zobrazowanym na rys. 1.

Rys. 1. Schemat systemu zamkniętego obiegu między uprawą roślinności a system oczyszczania ścieków
Rys. 1. Schemat systemu zamkniętego obiegu między uprawą roślinności a system oczyszczania ścieków

W artykule omówiono alternatywne rozwiązanie układu napowietrzania w systemach biologicznego oczyszczania ścieków, które mogłoby zostać zastosowane w obiektach kosmicznych. Poniżej przedstawiono charakterystykę i problematykę związaną z wpływem grawitacji na układ napowietrzania i budowę systemu z bezpęcherzykowym (bezbąbelkowym) napowietrzaniem, przedstawiono wyniki eksperymentu przeprowadzonego na wodzie wodociągowej w warunkach laboratoryjnych, a także oszacowano rozmiary systemu wymagane dla sześcioosobowej załogi. Przedstawiono również potencjalne zastosowania napowietrzania bezbąbelkowego w warunkach ziemskich. W podsumowaniu wskazano m.in. na dalsze możliwe kroki zmierzające do rozwoju tego tematu.

Czytaj też: Pompownie ścieków >>

Problematyka obniżonej grawitacji

Międzynarodowa Stacja Kosmiczna znajduje się na niskiej orbicie okołoziemskiej. Pomimo bliskiej odległości od Ziemi (ok. 300 km) [3] panuje tam stan nieważkości, czyli zerowej grawitacji. Nie oznacza to jednak, że siły grawitacji nie działają – do tego obszaru dochodzi ok. 80–90% ziemskiej grawitacji [13], która jest jednak niwelowana. Widać to doskonale w bilansie sił grawitacji i bezwładności działających na stację [13]. W rezultacie obserwujemy zjawisko „zero-g”, zwane mikrograwitacją, które wynika ze szczątkowych sił działających na stację (np. opory aerodynamiczne czy siła odśrodkowa). Ma to ogromny wpływ na przyszłe projektowanie technologii oczyszczania ścieków. Dzieje się tak, ponieważ przyspieszenie grawitacyjne oddziałuje na zjawiska związane z ciężarem i siłą wyporu. Zestawienie tych zjawisk przedstawiono na rys. 2. W rezultacie wewnątrz Stacji Kosmicznej obserwuje się brak: sedymentacji, siły wyporu, ciśnienia hydrostatycznego i konwekcji swobodnej. Wszystkie powyżej wymienione fenomeny mają swoje implikacje w systemach inżynierii środowiska, a szczególnie technologii oczyszczania ścieków i wody.

Rys. 2. Wpływ przyspieszenia grawitacyjnego na pozostałe zjawiska Źródło własne na podst. [13]
Rys. 2. Wpływ przyspieszenia grawitacyjnego na pozostałe zjawiska Źródło własne na podst. [13]

System oczyszczania ścieków z bezpęcherzykowym napowietrzaniem

Jednym z obecnie badanych rozwiązań jest system bezpęcherzykowego napowietrzania wody [7, 4], który nie jest zależny od sił grawitacji. Zastosowanie będą tu miały membrany hollow fiber i węże silikonowe [7, 8]. Te drugie, chociaż charakteryzują się mniejszą sprawnością niż membrany [7], mogą być efektywniejsze pod względem ekonomicznym. Zasada działania napowietrzania bezpęcherzykowego została przedstawiona na rys. 3. Przez przewód silikonowy gazoprzepuszczalny (lub membranę) transportowane jest powietrze. Cząstki tlenu dyfundują przez wąż i dostają się do mieszaniny. Jeśli zastosowanym wsadem są ścieki (a nie, jak w przeprowadzonym eksperymencie, woda wodociągowa), na powierzchni węża wytworzy się biofilm, który dodatkowo może poprawić sprawność oczyszczania.

Rys. 3. Schemat układu z napowietrzaniem bezpęcherzykowym
Rys. 3. Schemat układu z napowietrzaniem bezpęcherzykowym

Eksperyment przedstawiony w artykule zakłada zastosowanie węża silikonowego, gazoprzepuszczalnego o średnicy 6×8 mm.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[system podtrzymania życia, napowietrzanie bez bąbelkowe, system napowietrzania, woda, oczyszczanie ścieków, system oczyszczania ścieków]

   02.10.2019

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Sprawdź, jakie udogodnienia szykują się dla instalatorów i wykonawców w 2022 »



 


Jak działają odnawialne źródła ciepła »

Na co warto zwrócić uwagę projektując instalację PV na dachach »
pompy ciepła
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jaki system przeciwoblodzeniowy wybrać »

system przeciwoblodzeniowy


 


Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

Czy wiesz, jakich błędów unikać przy instalacji? »

zawory antyskażeniowe
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


 


Czy bezdotykowy design stanie się standardem? »

Jak zminimalizować stratę energii w układach wentylacyjnych »
armatura bezdotykowa
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 

 



Jak zadbać o higienę w miejscach publicznych »

Zarejestruj się i zgarnij  pieniądze na kolejne zakupy   »
 
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co zrobić kiedy nie możesz pozbyć się wody z wycieku »

wyciek z rury


 


Jaki wybrać płyn do instalcji w przemyśle spożywczym »

Od czego zacząć, gdy chcesz zabezpieczyć hale przemysłowe przed pożarem »
panele fotowoltaiczne ochrona przed pożarem
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zabezpieczyć dylatację przed pożarem »

dyletacja

 



Do 77% oszczędności na zużyciu energii »

Z poradnika hydraulika - gdzie kupisz sprawdzony sprzęt »

cichy oszczedny klimatyzator hydraulik
jestem na bieżąco » korzystam z wiedzy »

 


Jakich elemntów potrzebujesz do projektu fotowoltaicznego »

alternatywne zrodla energii


 


Które pompy ściekowe mogą być stosowane na dużej głębokości » Upały dają się we znaki! Co lepsze? Centrala wentylacyjna czy rooftop? »
kanalizacja wentylatory
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Czy pompa ciepła się opłaca »

alternatywne zrodla energii


 


Poznaj metody na oszczędność wody »

W czym tkwi sedno w projektowaniu instalacji grzewczej »
produkcja studni wodomierzowych
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Który grzejnik wybrać? Aluminiowy czy stalowy »

grzejniki aluminiowe czy stalowe


 

Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
12/2021

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 12/2021
W miesięczniku m.in.:
  • - Smart City – utopia czy konieczność?
  • - Zmiany w systemach różnicowania ciśnienia
Zobacz szczegóły

Bezpłatny newsletter

Mamy dla Ciebie prezent 


Wystarczy,

że zapiszesz się na newsletter,
a otrzymasz link do

e-book

" Kotły na biomasę i biopaliwa "

Zapisuję się »

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl