«Nature»-ը հրապարակում է հոդված MBBR տեխնոլոգիայի նոր առաջընթացի մասին. ինչպես է նորարարական «V-աձև կրիչը» լուծում խցանման խնդիրը և նոր շունչ հաղորդում բարձր խտության մեդիա շուկային։

Վերջերս Հարավային Կորեայի Ուլսանի գիտության և տեխնոլոգիաների ազգային ինստիտուտի (UNIST) հետազոտական ​​​​խումբը *Nature Communications*-ում հրապարակեց նոր ուսումնասիրություն MBBR (շարժվող շերտի բիոթաղանթային ռեակտոր) կրիչների կառուցվածքային օպտիմալացման վերաբերյալ: Հետազոտողները առաջարկել են V-աձև կրիչի դիզայն, որը հայտնի է որպես «Հիդրո-տոպոլոգիական ռազմավարություն», որը հնարավորություն է տալիս ակտիվորեն վերահսկել բիոթաղանթի աճի գործընթացը՝ փոխելով կրիչի ներսում գտնվող ներքին հեղուկային ուղիները: Արդյունաբերության մասնագետների համար, ովքեր վաղուց հետևում են MBBR բիոթաղանթային տեխնոլոգիայի զարգացմանը, այս ուսումնասիրությունը ուշադրություն է գրավել ոչ միայն կրիչի ձևի փոփոխության, այլև այն պատճառով, որ այն փորձում է լուծել երկարատև ինժեներական խնդիր՝ խցանում և զանգվածի փոխանցման արդյունավետության նվազում, որը պայմանավորված է բիոթաղանթի չափազանց խտացմամբ: Ավանդական MBBR համակարգերում, շահագործման ժամանակի ավելացմանը զուգընթաց, միկրոօրգանիզմները անընդհատ կպչում են կրիչի մակերեսին և ձևավորում բիոթաղանթներ: Օգտագործման որոշակի ժամանակահատվածից հետո այս բիոթաղանթները խտանում են: Իրոք, չնայած համակարգում ընդհանուր մանրէային բիոթաղանթը մեծանում է, ինչը, տեսականորեն, պետք է բարելավի ընդհանուր արդյունավետությունը, թթվածնի և աղտոտիչների բիոթաղանթի մեջ իրական դիֆուզիայի արդյունավետությունը իրականում նվազում է:

Նմանատիպ խնդրի մենք բախվեցինք Հարավարևելյան Ասիայում մեր սննդի վերամշակման կեղտաջրերի մաքրման նախագծում. մի քանի տարվա շահագործումից հետո, կրիչների ներսում բիոթաղանթի կուտակումը հաճախ շատ նկատելի էր դառնում: Շատ կեղտաջրերի մաքրման կայաններում MBBR կրիչները և միկրոծակոտկեն աէրատորները հաճախ անհրաժեշտ է լինում լվանալ կամ փոխարինել մի քանի տարվա շահագործումից հետո, ինչը լուրջ ձեռնարկ է: Հետաքրքիր է, որ երկարաժամկետ բիոթաղանթի կառավարումը հաճախորդների քննարկումներում ավելի տարածված թեմա է դարձել, քան միայն կրիչի մակերեսը: Հետազոտական ​​​​խմբի կարծիքով, նորարարական V-աձև կառուցվածքը փոխում է ջրի հոսքի ուղին կրիչի ներսում՝ ստեղծելով հիդրավլիկ սղման տարբեր մակարդակներ տարբեր գոտիներում: Երբ բիոթաղանթը գերաճում է, ավելի բարձր տեղական սղման լարումը նպաստում է ծերացած բիոթաղանթի անջատմանը. ընդհակառակը, այն տարածքներում, որտեղ անհրաժեշտ է պահպանել ակտիվ բիոմասսան, պահպանվում է համեմատաբար կայուն կպչուն միջավայր: Հետազոտողները այս մեխանիզմը նկարագրում են որպես բիոթաղանթի կառավարման մեթոդ՝ «ինքնակարգավորվող» բնութագրերով: Փորձարարական արդյունքների հիման վրա այս դիզայնը ցույց է տալիս բիոթաղանթի կայունությունը պահպանելու և ներքին խցանումը կանխելու զգալի ներուժ: Այնուամենայնիվ, դեռևս պարզ չէ, թե արդյոք այն կարող է պահպանել համարժեք արդյունավետություն կեղտաջրերի բնութագրերի կտրուկ տատանումների պայմաններում. շուկայական ընդունման համար անհրաժեշտ է հետագա վավերացում գործնական նախագծերի միջոցով:

Մեր արդյունաբերության զարգացման տեսանկյունից, այս հետազոտությունը ուշագրավ ազդանշան է ուղարկում. MBBR կրիչների ապագա մրցակցային ուշադրության կենտրոնում կարող է լինել պարզապես տեսակարար մակերեսի մակերեսի ավելացումից դեպի հիդրոդինամիկ նախագծման և բիոթաղանթի կառավարման հնարավորությունների վրա ավելի մեծ շեշտադրում կատարելը: Վերջին տասնամյակում MBBR կրիչների արտադրանքի մեծ մասի օպտիմալացման ջանքերը կենտրոնացել են այնպիսի չափանիշների վրա, ինչպիսիք են արդյունավետ մակերեսը, բիոթաղանթի ձևավորման արագությունը և նյութի ամրությունը: Այնուամենայնիվ, այս ուսումնասիրությունը ենթադրում է, որ կառուցվածքային նախագծման միջոցով բիոթաղանթի հաստության ակտիվ վերահսկումը կարող է դառնալ հաջորդ սերնդի կրիչների հետազոտությունների և զարգացման հիմնական ուղղությունը: MBBR կրիչների արտադրողների համար սա նաև ենթադրում է, որ ապագա համակարգերի նախագծումներն ավելի մեծ շեշտադրում կդնեն կրիչի և օդափոխության համակարգի միջև սիներգիայի վրա: Այնուամենայնիվ, մեկ գործնական հարց մնում է անպատասխան. կարո՞ղ են նման բարդ ներքին երկրաչափությունները մեծածավալ արտադրվել ծախսարդյունավետ եղանակով: Մենք նկատել ենք, որ վերջին տարիներին շրջանառվող ջրային համակարգերի (RAS), արդյունաբերական կեղտաջրերի արդիականացման նախագծերի և բարձր բեռնվածությամբ քաղաքային կեղտաջրերի մաքրման նախագծերի հաճախորդների աճող թիվը սկսել է կենտրոնանալ գործառնական կայունության վրա՝ ավելի բարձր փաթեթավորման խտությունների դեպքում: Քանի որ փաթեթավորման խտությունը շարունակում է աճել, ավանդական կրիչների առջև ծառացած զանգվածի փոխանցման և խցանման մարտահրավերները դառնում են ավելի ցայտուն: V-ձև կրիչների հետազոտության արժեքը կայանում է ոչ միայն նոր կառուցվածքային դիզայն առաջարկելու, այլև բարձր խտության MBBR համակարգերի ապագա զարգացման համար նոր տեխնիկական մոտեցում ապահովելու մեջ։