3D打印技術(shù)能否助力新一

美國(guó)水研究基金會(huì)（Water Research Foundation, 原WERF基金會(huì)）在18年初與美國(guó)密歇根大學(xué)簽訂合同，支持后者利用3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)下一代的厭氧膜生物反應(yīng)器。可持續(xù)發(fā)展的水管理對(duì)公用部門(mén)非常重要，世界各地的水務(wù)部門(mén)正在努力減少生活污水處理中的能耗和污泥產(chǎn)量，同時(shí)保證高標(biāo)準(zhǔn)的出水水質(zhì)。這個(gè)項(xiàng)目的總體目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種新型AnMBR，以實(shí)現(xiàn)低成本的城市污水處理，減少溫室氣體排放的同時(shí)實(shí)現(xiàn)能量盈余。這個(gè)中試項(xiàng)目包括利用3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)生物膜單元的快速研發(fā)和生產(chǎn)，并優(yōu)化AnMBR反應(yīng)器的表現(xiàn)。

注：圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò)，與內(nèi)容無(wú)關(guān)

膜生物反應(yīng)器（MBRs）可以提供高品質(zhì)的出水，在城市污水處理領(lǐng)域越來(lái)越受歡迎。而AnMBRs，即厭氧膜生物反應(yīng)器（英文全稱Anaerobic membrane bioreactors）， 結(jié)合了厭氧消化和膜技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)出水的同時(shí)，可以回收污水里的能量。但在目前溫帶地區(qū)的傳統(tǒng)AnMBR無(wú)法實(shí)現(xiàn)能量盈余和溫室氣體的減量排放。因此這個(gè)研究的目標(biāo)主要有以下三點(diǎn)：

為新型AnMBR設(shè)計(jì)、制造3D打印的生物膜單元并進(jìn)行評(píng)估

縮短HRT和最低運(yùn)行溫度閾值

AnMBR工藝概述

目前行業(yè)認(rèn)為AnMBR目前適于處理高濃度污水，但不合適于處理低濃度污水，因?yàn)橐话阏f(shuō)來(lái)進(jìn)水COD需要不低于5,000 mg/l，流量不低于100m3/d，同時(shí)它也可處理高鹽度或者含高脂肪的污水，包括乳制品廠、啤酒廠、肉類加工廠、食品加工廠和生物燃料廠等工業(yè)污水。

圖. AnMBR的工藝流程示意圖，它旨在取代紅色虛線框內(nèi)的工序設(shè)備和占地面積

中試結(jié)果與技術(shù)瓶頸

密歇根大學(xué)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，在使用AnMBR處理生活污水之前，需要回答以下三個(gè)問(wèn)題：

1.處理效果能否提高？

2.運(yùn)行溫度能否更低？

3.與其他傳統(tǒng)處理技術(shù)相比，AnMBR的成本、能耗和環(huán)境影響如何？

2015年，研究團(tuán)隊(duì)又開(kāi)啟了一個(gè)新的小型試驗(yàn)進(jìn)一步探討處理表現(xiàn)的問(wèn)題。如下圖所示，反應(yīng)器里設(shè)置了三塊浸入式平板膜，每塊膜有獨(dú)立的膜污染控制單元，開(kāi)始階段在高噴射率下運(yùn)行，運(yùn)行溫度為15°C，但只用中溫污泥接種。研究結(jié)果顯示，通過(guò)控制膜污染程度可以使生物膜富集目標(biāo)細(xì)菌，并改善出水水質(zhì)。甚至還發(fā)現(xiàn)可以去除抗生素抗性基因和其他微污染物。他們也指出下一步研究需要評(píng)估生物膜群落高生物活性背后的潛在機(jī)制、生物膜促進(jìn)策略對(duì)長(zhǎng)期膜污染的影響以及生物膜對(duì)化學(xué)清洗的反應(yīng)。

反應(yīng)溫度方面，2015年他們的實(shí)驗(yàn)顯示AnMBR的運(yùn)行溫度可以低至6℃，生物膜在此起著重要作用。

密歇根大學(xué)的Lutgarde Raskin教授表示目前她的團(tuán)隊(duì)正在忙于準(zhǔn)備發(fā)明報(bào)告，所以不便透露更多細(xì)節(jié)。但根據(jù)3D打印的技術(shù)特點(diǎn)，它能在很多方面根據(jù)AnMBR工藝的特點(diǎn)優(yōu)化膜的功能。我們也會(huì)繼續(xù)關(guān)注該項(xiàng)目的進(jìn)展，在今后為大家做跟進(jìn)報(bào)道。