Foto avIvan BandurapåUnsplash
Ett team av kinesiska forskare har gjort banbrytande framsteg inom avloppsrening med framgångsrik tillämpning av UV/E-Cl-teknik för att minska membranföroreningar. Studien, som nyligen publicerades iNaturkommunikation, belyser en ny metod för att förbättra avvattningseffektiviteten och membranfiltreringsprestanda i avloppsreningsprocesser.
Förbättrad avvattningseffektivitet
Studien visade att appliceringen av UV/E-Cl signifikant förbättrade vattenflödet i avvattningsexperiment, och uppnådde flöden på upp till 138 % av E-Cl-systemet, 239 % av UV-systemet och 198 % av kontrollen. Detta tyder på att UV/E-Cl effektivt stör membranföroreningsstrukturer, vilket leder till förbättrad avvattningsprestanda. Genom att använda ett SA-BSA-modellsystem kunde forskarna simulera beteendet hos komplexa extracellulära polymera substanser (EPS) och bekräfta relevansen av proteiner och polysackarider vid avvattning av avloppsslam (WAS).
Molekylära insikter i nedsmutsningsmekanismer
Studien fördjupade sig i de intermolekylära interaktionerna mellan proteiner och polysackarider och avslöjade att elektrostatisk bryggbildning mellan amino- och karboxylgrupper spelar en avgörande roll i membranföroreningar. Genom FTIR-spektralanalys och simuleringar med densitetsfunktionalteori (DFT) identifierade forskare tre molekylära bindningssätt, vilket indikerar en stark preferens för linjära konformationer som främjar polymertvärbindning. Dessa fynd ger en molekylär förståelse för hur UV/E-Cl stör dessa interaktioner, vilket leder till minskad viskositet, större flockstorlekar och förbättrad vattenfrisättning.
Synergistisk roll av Cl-radikaler i bekämpning av nedsmutsning
Ytterligare analys visade att klorradikaler (Cl•) spelar en dominerande roll i nedbrytningen av BSA och SA och bidrar med över 90 % till deras nedbrytning. Studien rapporterade exceptionellt höga reaktionshastighetskonstanter för Cl•-interaktioner med dessa makromolekyler, vilket stöder effektiviteten hos UV/E-Cl vid nedbrytning av membranföroreningar. Denna process fragmenterade inte bara SA-BSA-strukturerna i mindre partiklar utan minskade också avsevärt deras viskositet och hydreringskapacitet, vilket försvagade det gelliknande föroreningsskiktet.
Termodynamiska insikter: Vattenförekomsttillstånd som nyckelfaktor
Forskningen undersökte vidare termodynamiken för membranföroreningar, vilket bekräftade att vattenförekomsttillstånd – snarare än konventionella porositets- eller permeabilitetsfaktorer – dominerar gelföroreningsbeteendet. Termogravimetrisk analys visade att halten bundna vatten i kontrollföroreningsskikten var nästan 80 %, medan UV/E-Cl-behandling minskade den till mindre än 10 %. Denna förändring möjliggjorde enklare vattenfrisättning, vilket i slutändan sänkte filtreringsmotståndet och förbättrade filtreringseffektiviteten.
Mot praktiska tillämpningar
Med dessa övertygande resultat föreslår forskarna att man optimerar reaktorparametrar, inklusive elektrodmaterial, UV-intensitet och behandlingstid, för att förbättra processens skalbarhet. Studien föreslår också integration av UV/E-Cl med andra oxidanter, såsom väteperoxid, för att ytterligare öka radikalgenereringen och förbättra behandlingseffektiviteten. Dessutom betonar forskarna potentialen i att använda NaCl-lösningar med lägre koncentration – såsom havsvatten – för att uppnå hållbar och kostnadseffektiv avloppsrening.
Ett universellt genombrott inom membranteknik
Även om denna studie genomfördes med hjälp av WAS, har dess resultat långtgående konsekvenser utöver avloppsrening. Erkännandet av vattenförekomsttillstånd som den dominerande faktorn för att minska membranföroreningar har universell betydelse för olika membranprocesser och reaktorskalor. Detta genombrott banar väg för mer effektiva och hållbara filtreringstekniker inom vattenreningsindustrier världen över.
Med den ökande globala efterfrågan på effektiv avloppsvattenhantering presenterar UV/E-Cl-tekniken en lovande lösning för att förbättra membranens livslängd, minska driftskostnaderna och förbättra den totala reningsprestandan. I takt med att forskare fortsätter att förfina och skala upp denna innovativa metod ser framtiden för avloppsrening alltmer effektiv och hållbar ut.
För mer information, se hela studien publicerad i Nature Communications: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]
Effektiv och miljövänlig slamavvattning med Hollys teknologi
Inom vattenrening är Holly engagerade i att tillhandahålla innovativa lösningar för slamavvattning till våra kunder. Vår HLDS flerskiviga slamavvattningsskruvpress, med sin unika igensättningsfria design och avancerade självrengörande funktion, minskar avsevärt byggkostnaderna för avloppsreningsverk. Denna utrustning använder ett automatiskt PLC-styrsystem som kombinerar en skruv och rörliga ringar för självrengöring, vilket kan ersätta traditionella filterpressar som bandpress och rampress. Jämfört med centrifuger arbetar HLDS med lägre energi- och vattenförbrukning, vilket gör den mer effektiv och miljövänlig.
HLDS slamavvattningsskruvpress används ofta i olika avloppsreningssystem, inklusive kommunala, petrokemiska, kemiska fibrer, papperstillverkning, läkemedelsindustrin, läderindustrin och andra industriella vattenreningssektorer. Den är också effektiv för behandling av gödsel från mjölkgårdar, palmoljeslam, septikslam med mera. Vår utrustning har beprövats i många verkliga tillämpningar och visat exceptionell prestanda och ekonomiska fördelar, vilket hjälper företag att minska driftskostnaderna samtidigt som de uppfyller miljömål.
I takt med att vattenreningstekniken fortsätter att utvecklas, förser Hollys innovativa lösningar kunder över hela världen med mer effektiv och kostnadseffektiv utrustning, vilket bidrar till en hållbar utveckling av slamavvattnings- och vattenreningsindustrin. Med en kombination av spetsteknologi och många års branscherfarenhet är Holly dedikerade till att erbjuda den mest avancerade avloppsreningsutrustningen, vilket driver branschens framsteg och miljömässig hållbarhet.
Publiceringstid: 3 april 2025