《Nature》 публикува статия за нов пробив в MBBR технологията: Как нов „V-образен носител“ решава проблема със запушването и вдъхва нов живот на пазара на високоплътни носители

Наскоро изследователски екип от Националния институт за наука и технологии в Улсан (UNIST) в Южна Корея публикува ново проучване в *Nature Communications* относно структурната оптимизация на носителите MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor). Изследователите предложиха V-образен дизайн на носителя, известен като „Хидротопологична стратегия“, който позволява активен контрол на процеса на растеж на биофилма чрез промяна на вътрешните пътища на течностите в носителя. За специалистите от индустрията, които отдавна следят развитието на технологията за бионосители MBBR, това проучване привлече внимание не само заради промяната във формата на носителя, но и защото се опитва да реши дългогодишен инженерен проблем: запушване и намалена ефективност на масопреноса, причинени от прекомерно удебеляване на биофилма. В традиционните MBBR системи, с увеличаване на времето за работа, микроорганизмите непрекъснато се прикрепят към повърхността на носителя и образуват биофилми. След определен период на употреба тези биофилми се удебеляват. Всъщност, въпреки че общата микробна биомаса в системата се увеличава – което на теория би трябвало да подобри общата ефективност – действителната ефективност на дифузия на кислород и замърсители в биофилма всъщност намалява.

Срещнахме подобен проблем в нашия проект за пречистване на отпадъчни води от хранително-вкусовата промишленост в Югоизточна Азия; след няколко години експлоатация, натрупването на биофилм вътре в носачите често ставаше много забележимо. В много пречиствателни съоръжения за отпадъчни води, носачите MBBR и микропорестите аератори често се нуждаят от промиване или подмяна след няколко години експлоатация, което е сериозно начинание. Интересното е, че дългосрочното управление на биофилма се е превърнало в по-често срещана тема в дискусиите с клиентите, отколкото само площта на повърхността на носача. Според изследователския екип, новата V-образна структура променя пътя на потока на водата в носача, създавайки различни нива на хидравлично напрежение на срязване в различните зони. Когато биофилмът прерасне, по-високото локално напрежение на срязване насърчава отделянето на стария биофилм; обратно, в области, където е необходимо да се поддържа активна биомаса, се запазва относително стабилна среда за прикрепване. Изследователите описват този механизъм като метод за контрол на биофилма с „саморегулиращи се“ характеристики. Въз основа на експериментални резултати, този дизайн показва значителен потенциал за поддържане на стабилността на биофилма и предотвратяване на вътрешно запушване. Въпреки това, остава неясно дали може да поддържа еквивалентна производителност при условия на драстични колебания в характеристиките на отпадъчните води; за приемане на пазара е необходима допълнителна проверка чрез практически проекти.

От гледна точка на развитието на нашата индустрия, това изследване изпраща забележителен сигнал: бъдещият конкурентен фокус за носителите на MBBR може да се измести от просто увеличаване на специфичната повърхност към поставяне на по-голям акцент върху хидродинамичния дизайн и възможностите за управление на биофилма. През последното десетилетие усилията за оптимизация на повечето продукти за носители на MBBR са фокусирани върху показатели като ефективна повърхност, скорост на образуване на биофилм и здравина на материала. Това проучване обаче предполага, че активното контролиране на дебелината на биофилма чрез структурен дизайн може да се превърне в ключова насока за научноизследователска и развойна дейност в областта на носителите от следващо поколение. За производителите на носители на MBBR това също означава, че бъдещите системни дизайни ще поставят по-голям акцент върху синергията между носителя и системата за аериране. Един практически въпрос обаче остава без отговор: могат ли такива сложни вътрешни геометрии да бъдат произведени в мащаб по рентабилен начин? Наблюдавахме, че през последните години все по-голям брой клиенти от рециркулационни аквакултурни системи (RAS), проекти за подобряване на промишлените отпадъчни води и проекти за пречистване на общински отпадъчни води с високо натоварване започват да се фокусират върху оперативната стабилност при по-висока плътност на опаковане. С продължаващото увеличаване на плътността на опаковане, предизвикателствата, свързани с масопреноса и запушването, пред които са изправени традиционните носители, стават все по-изразени. Стойността на изследването на V-образните носители се състои не само в предлагането на нов структурен дизайн, но и в осигуряването на нов технически подход за бъдещото развитие на MBBR системи с висока плътност.