Γνωρίζατε ότι οι επιφανειοδραστικές ουσίες και άλλες ανασταλτικές ενώσεις που βρίσκονται συνήθως στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων προκαλούν σοβαρά προβλήματα; Μέχρι πρόσφατα, δεν υπήρχε βιώσιμη λύση για τη διαχείριση αυτών των ενώσεων. Η τεχνολογία νανοφυσαλίδων της Moleaer έχει αναδειχθεί ως μια χημεία καθαρού αέρα για την επιλεκτική διάσπαση και απομάκρυνση αυτών των ενώσεων, ώστε να βοηθήσει τις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων να λύσουν τα προβλήματα που προκαλούν.
Τι είναι οι επιφανειοδραστικές ουσίες;
Μπορεί να μην ξέρετε τι είναι οι επιφανειοδραστικές ουσίες, αλλά σίγουρα γνωρίζετε τι κάνουν. Αυτές οι χημικές ενώσεις είναι πανταχού παρούσες στη σύγχρονη ζωή. Η λέξη επιφανειοδραστικό προέρχεται από το “SURFace ACTIVE AgeNT”, το οποίο περιγράφει τη χημική τους λειτουργία: μειώνουν την επιφανειακή τάση μεταξύ δύο ουσιών, όπως ένα υγρό και ένα στερεό ή δύο μη αναμίξιμα υγρά.
Η δομή των επιφανειοδραστικών ουσιών αποτελείται συνήθως από μια υδρόφιλη κεφαλή και μια υδρόφοβη (υδατοαπωθητική) ουρά. Αυτή η μοναδική δομή επιτρέπει στις επιφανειοδραστικές ουσίες να αλληλεπιδρούν ταυτόχρονα τόσο με το νερό όσο και με μη υδατικές ουσίες, διευκολύνοντας το σχηματισμό σταθερών μειγμάτων ή γαλακτωμάτων.
Οι επιφανειοδραστικές ουσίες χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες, συμπεριλαμβανομένων των προϊόντων προσωπικής φροντίδας, των απορρυπαντικών, των καλλυντικών, των φαρμακευτικών προϊόντων, των χρωμάτων και των επιχρισμάτων, της γεωργίας και των διαδικασιών ανάκτησης πετρελαίου. Κοινά παραδείγματα περιλαμβάνουν το λαουρυλοθειικό νάτριο (SLS) και τα χλωριούχα βενζαλκόνια (BAC), που χρησιμοποιούνται στον βιομηχανικό καθαρισμό. Συμβάλλουν στη λειτουργικότητα, τη σταθερότητα και τις επιδόσεις αυτών των προϊόντων και διεργασιών τροποποιώντας τις ιδιότητες της διεπιφάνειας και βελτιώνοντας τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ διαφορετικών ουσιών.
Αν και ευεργετική για πολλές εφαρμογές, η χρήση επιφανειοδραστικών ουσιών έχει αρνητικές συνέπειες στην επεξεργασία των λυμάτων και στο περιβάλλον.
Σύμφωνα με πρόσφατη δημοσίευση στο περιοδικό Advances in Colloid and Interface Science, “[οι επιφανειοδραστικές ουσίες] :
- Καταστρέφουν τους μικροβιακούς πληθυσμούς των υδάτων.
- Βλάπτουν τα ψάρια και άλλους υδρόβιους οργανισμούς.
- Μειώνουν την απόδοση της φωτοχημικής μετατροπής των φυτών.
- Επηρεάζουν αρνητικά τις διαδικασίες επεξεργασίας λυμάτων
Πως τα επιφανειοδραστικά αναστέλλουν τις διαδικασίες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων.
Εκτός από τη βλαβερή συσσώρευσή τους στο περιβάλλον, οι επιφανειοδραστικές ουσίες παρεμποδίζουν τις διεργασίες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων τόσο σε βιομηχανικά όσο και σε αστικά απόβλητα.
Όταν αναμειγνύονται στο νερό με λίπη, έλαια και γράσα (FOG), οι επιφανειοδραστικές ουσίες αυξάνουν την πολυπλοκότητα και το κόστος της επεξεργασίας των λυμάτων, επειδή παρεμποδίζουν σχεδόν όλες τις διεργασίες επεξεργασίας νερού και λυμάτων (φυσικές, βιολογικές και χημικές). Τα FOG (λίπη, έλαια και γράσα) και οι επιφανειοδραστικές ουσίες διαταράσσουν την επεξεργασία του νερού επειδή γαλακτωματοποιούν τα λύματα, εμποδίζουν τη μεταφορά οξυγόνου, παρεμποδίζουν το διαχωρισμό, αναστέλλουν τις βιολογικές διεργασίες και καταναλώνουν χημικές ουσίες απολύμανσης. Διαταράσσουν επίσης την προηγμένη επεξεργασία νερού (AWT) προκαλώντας τη διέλευση FOG, άλλων κολλοειδών υλικών και ολικού οργανικού άνθρακα στις εγκαταστάσεις προηγμένης επεξεργασίας νερού (AWTF). Στην AWT (προηγμένη επεξεργασία νερού), τα FOG και οι επιφανειοδραστικές ουσίες προκαλούν προβλήματα όπως η επιταχυνόμενη ρύπανση των μεμβρανών μικρο/υπερδιήθησης και αντίστροφης όσμωσης, απαιτώντας περισσότερη ενέργεια για την αντίστροφη πλύση και περισσότερα χημικά για τις διαδικασίες καθαρισμού στη θέση τους. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η παρουσία αυτών των ρύπων περιορίζει την έκταση της AWT (προηγμένη επεξεργασία νερού) και της ανακύκλωσης νερού που μπορεί να επιτύχει οικονομικά αποδοτικά ένας δήμος.
Οι επιφανειοδραστικές ουσίες έχουν την ταση να προσροφώνται στην επιφάνεια των στερεών – ένα βασικό χαρακτηριστικό για έναν παράγοντα καθαρισμού. Στην επεξεργασία υγρών αποβλήτων, προσροφώνται στην ιλύ που στη συνέχεια αποστέλλεται σε αναερόβιο χωνευτή, όπου δεν μπορούν να επεξεργαστούν. Εκτός από τη δημιουργία αναστολής στη διαδικασία αναερόβιας χώνευσης, δημιουργούν προβλήματα αφρισμού και μειωμένη ποιότητα βιοαερίου.
Επιπτώσεις των υψηλών επίπεδων επιφανειοδραστικών ουσιών στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων.
Οι περισσότερες αερόβιες βιολογικές διεργασίες στην επεξεργασία υγρών αποβλήτων μπορούν να διαχειριστούν χαμηλά επίπεδα επιφανειοδραστικών ουσιών και μπορούν να είναι αποτελεσματικές στην απομάκρυνσή τους. Ωστόσο, σε υψηλές συγκεντρώσεις, μπορεί να είναι τοξικές για τη βιολογία στην αερόβια επεξεργασία. Επιπλέον:
- Αναστέλλουν τις διεργασίες ενεργού ιλύος.
- Μειώνουν την αποτελεσματικότητα της μεταφοράς οξυγόνου.
- Μειώνουν τη μεταφορά οξυγόνου στη βιομάζα.
- Μειώνουν την κινητική της βιομάζας.
- Παρεμποδίζουν το διαχωρισμό των στερεών και τη δυνατότητα αφυδάτωσης της ιλύος.
Οι διαταραχές της διεργασίας, η χαμηλή απόδοση της επεξεργασίας και η μειωμένη ικανότητα επεξεργασίας συχνά προκαλούνται από τοξικές και ανασταλτικές ουσίες όπως οι επιφανειοδραστικές ουσίες. Τα ζητήματα αυτά έχουν γίνει πιο διαδεδομένα τα τελευταία χρόνια λόγω της αύξησης των συγκεντρώσεων επιφανειοδραστικών ουσιών στα υγρά απόβλητα. Αρκετές πρόσφατες τάσεις έχουν οδηγήσει σε αυξημένες συγκεντρώσεις επιφανειοδραστικών ουσιών στα υγρά απόβλητα, καθιστώντας την απομάκρυνση των επιφανειοδραστικών ουσιών πιο σημαντική από ποτέ.
- Η πανδημία και οι τάσεις στα προϊόντα που περιέχουν επιφανειοδραστικές ουσίες. Κατά τη διάρκεια της κορύφωσης της πανδημίας COVID-19, οι άνθρωποι προτρέπονταν να πλένουν και να απολυμαίνουν τα σπίτια τους, τους χώρους εργασίας, τα σχολεία, τα νοσοκομεία, τα καταστήματα και τον εαυτό τους συχνότερα και σχολαστικότερα, γεγονός που οδήγησε σε υψηλότερες συγκεντρώσεις επιφανειοδραστικών ουσιών στα λύματα που απορρίφθηκαν στο σύστημα συλλογής. Η στροφή προς τα υγρά σαπούνια και τα συμπυκνωμένα υγρά απορρυπαντικά και η απομάκρυνση από τα σαπούνια σε ράβδους και τα απορρυπαντικά σε σκόνη, τάση που προηγήθηκε του COVID, επιδείνωσε επίσης το πρόβλημα, επειδή τα υγρά καθαριστικά περιέχουν περισσότερες επιφανειοδραστικές ουσίες από τα στερεά καθαριστικά.
- Εξοικονόμηση νερού. Παραδόξως, η επιτυχία των προσπαθειών εξοικονόμησης νερού, καθώς και η εισαγωγή συσκευών υψηλής απόδοσης που καταναλώνουν λιγότερο νερό, έχει επίσης οδηγήσει σε μεγαλύτερες προκλήσεις για τις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων. Ενώ οι καταναλωτές χρησιμοποιούν λιγότερο νερό για να φέρουν εις πέρας τις οικιακές τους εργασίες και τις εργασίες καθαρισμού, γεγονός που είναι ευεργετικό από την άποψη του κλίματος, συνεχίζουν να χρησιμοποιούν την ίδια ποσότητα σαπουνιού και προϊόντων καθαρισμού. Έτσι, λιγότερο νερό προστίθεται στο σύστημα συλλογής με αποτέλεσμα υψηλότερες συγκεντρώσεις επιφανειοδραστικών ουσιών στα λύματα.
- Η αύξηση της σοβαρότητας και της διάρκειας των ξηρασιών συμβάλλει επίσης στο πρόβλημα. Καθώς το νερό λιγοστεύει, οι άνθρωποι αναγκάζονται να εξοικονομούν περισσότερο νερό, με αποτέλεσμα λιγότερο νερό στο σύστημα συλλογής και υψηλότερη συγκέντρωση τασιενεργών ουσιών στα υγρά απόβλητα.
Τεχνολογία των Νανοφυσαλίδων και καταπολέμηση των επιπτώσεων της συγκέντρωσης επιφανειοδραστικών ουσιών σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων.
Η κατάσταση αυτή έχει ασκήσει τεράστια πίεση στις επιδόσεις και τις λειτουργίες των εγκαταστάσεων ανάκτησης πόρων (WRRF) και των εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων, καθώς παρατηρείται όλο και συχνότερα διαταραχή των διεργασιών. Πολλά από τα συμπτώματα των επιφανειοδραστικών ουσιών συχνά μεταφράζονται λανθασμένα ως ανεπαρκής ικανότητα επεξεργασίας που απαιτεί δαπανηρές βελτιώσεις υποδομών για την αντιμετώπισή τους. Εναλλακτικά, ορισμένοι φορείς εκμετάλλευσης εγκαταστάσεων επιλύουν το πρόβλημα με προσωρινές λύσεις, όπως η εφαρμογή χημικών ουσιών όπως οι αναστολείς quat χωρίς μακροπρόθεσμο μετριασμό.
Η τεχνολογία νανοφυσαλίδων της Moleaer προσφέρει στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων μια μη τοξική μέθοδο προεπεξεργασίας που απομακρύνει τις επιγανειοδραστικές ουσίες από τα λύματα και βελτιώνει την αποτελεσματικότητα των μεταγενέστερων διεργασιών επεξεργασίας, συμπεριλαμβανομένης της πρωτοβάθμιας επεξεργασίας, της δευτεροβάθμιας επεξεργασίας και της απολύμανσης.
Οι νανοφυσαλίδες έχουν μοναδικές ιδιότητες που επιτρέπουν τη χρήση τους σε πολλαπλές εφαρμογές και προσφέρουν σημαντική αξία στους πελάτες μας και στο περιβάλλον. Στην επεξεργασία υγρών αποβλήτων, οι νανοφυσαλίδες λειτουργούν όπως η καθαρή χημεία – αλλάζοντας τη θεμελιώδη φύση των ανασταλτικών ενώσεων και παρέχοντας σημαντικά αποτελέσματα. Ορισμένες από τις συγκεκριμένες ιδιότητες των νανοφυσαλίδων που είναι επωφελείς για την επεξεργασία υγρών αποβλήτων περιλαμβάνουν:
- Μέγεθος: Η νανοφυσαλίδα έχει διάμετρο <200 νανόμετρα. Σε σύγκριση με μια τυπική λεπτή φυσαλίδα 1 mm, αυτές οι φυσαλίδες παρέχουν 10.000 φορές μεγαλύτερη επιφάνεια για την προσρόφηση ανασταλτικών ενώσεων.
- Φορτισμένη: Οι νανοφυσαλίδες έχουν ισχυρό αρνητικό επιφανειακό φορτίο που τις εμποδίζει να συνενωθούν και εξαπλώνονται σε όλο το υδάτινο σώμα.
- Σταθερές: Οι νανοφυσαλίδες έχουν ουδέτερη άνωση – παραμένουν αιωρούμενες στο νερό δίνοντας χρόνο για να συμβεί η αντίδραση.
- Υδρόφοβες: Οι νανοφυσαλίδες είναι υδρόφοβες – και ως εκ τούτου θα προσελκύσουν τις υδρόφοβες ουρές των αμφίφιλων ενώσεων.
- Εσωτερική πίεση: Η νανοφυσαλίδα έχει διάμετρο 100 νανόμετρα. Όπως προσδιορίζεται από την εξίσωση Young Laplace, αυτές οι φυσαλίδες έχουν υψηλή εσωτερική πίεση 400 psi (27,5 bar). Ως εκ τούτου, οι φυσαλίδες αυτές απελευθερώνουν τεράστια ποσά πίεσης και θερμικής ενέργειας όταν αποσταθεροποιούνται.
Όταν εισάγονται νωρίς στη διαδικασία επεξεργασίας υγρών αποβλήτων, οι μοναδικές ιδιότητες που περιγράφονται παραπάνω βοηθούν τις φυσαλίδες να προσελκύσουν και να δεσμεύσουν τις ανασταλτικές ενώσεις. Όταν η φυσαλίδα απελευθερώνει την ενέργεια που έχει παγιδευτεί σε αυτήν, η οποία διασπά τα επιφανειοδραστικά μόρια και τα καθιστά εύκολα επεξεργάσιμα. Οι ιδιότητες των ανασταλτικών ενώσεων αλλάζουν ριζικά, καθιστώντας έτσι ευκολότερη την επεξεργασία τους. Με την αλλαγή της ικανότητάς τους να επικαλύπτουν άλλες οργανικές ενώσεις, το υπόλοιπο απόβλητο γίνεται ευκολότερα επεξεργάσιμο.
Χρήση των νανοφυσαλίδων στην προεπεξεργασία των υγρών αποβλήτων.
Συμπερασματικά, οι αυξημένες συγκεντρώσεις επιφανειοδραστικών ουσιών που εισρέουν στα ρεύματα λυμάτων έχουν οδηγήσει σε επιζήμιες επιπτώσεις στις διεργασίες επεξεργασίας λυμάτων, προκαλώντας διαταραχές, αναποτελεσματικότητα και περιβαλλοντική βλάβη. Οι αυξανόμενες συγκεντρώσεις επιφανειοδραστικών ουσιών στα υγρά απόβλητα, που επιδεινώνονται από πρόσφατες τάσεις όπως η πανδημία Covid-19, οι προσπάθειες διατήρησης του νερού και οι παρατεταμένες ξηρασίες, έχουν δημιουργήσει προκλήσεις για τις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων. Ωστόσο, η τεχνολογία νανοφυσαλίδων της Moleaer αναδεικνύεται ως λύση για την καταπολέμηση των επιφανειοδραστικών ουσιών, προσφέροντας μια μη τοξική μέθοδο προεπεξεργασίας για την αποτελεσματική απομάκρυνση των επιφανειοδραστικών ουσιών και την ενίσχυση της αποτελεσματικότητας των μεταγενέστερων διεργασιών επεξεργασίας. Με μοναδικές ιδιότητες, όπως το μέγεθος, το φορτίο, η σταθερότητα, η υδροφοβικότητα και η εσωτερική πίεση, οι νανοφυσαλίδες διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στην αλλαγή της φύσης των ανασταλτικών ενώσεων, παρέχοντας μια βιώσιμη και καινοτόμο προσέγγιση για την αντιμετώπιση των προβλημάτων που σχετίζονται με τα επιφανειοδραστικά και ταλαιπωρούν τις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων. Αγκαλιάζοντας την τεχνολογία των νανοφυσαλίδων, μπορούμε να ανοίξουμε το δρόμο για καθαρότερες, αποτελεσματικότερες και φιλικότερες προς το περιβάλλον πρακτικές επεξεργασίας υγρών αποβλήτων.
