Kaip vienu metu vykdoma MBBR nitrifikacija ir denitrifikacija?
(1) Vienalaikio nitrifikacijos ir denitrifikacijos biologinio azoto pašalinimo (SND) koncepcija
Vienalaikis nitrifikavimas, denitrifikacija ir denitrifikacija (SND) – tai tuo pačiu metu vykstanti nitrifikacija, denitrifikacija ir anglies šalinimas tame pačiame reaktoriuje. Tai laužo tradicinį požiūrį, kad nitrifikacija ir denitrifikacija negali vykti vienu metu, ypač aerobinėmis sąlygomis, taip pat gali vykti denitrifikacija, todėl galima vienu metu vykti nitrifikacija ir denitrifikacija.
Nitrifikacijos procese sunaudojamas šarmingumas, o denitrifikacijos procese susidaro šarmingumas, todėl SND gali veiksmingai išlaikyti pH vertę reaktoriuje stabilią, nereikalaujant rūgščių-šarmų neutralizavimo ir išorinio anglies šaltinio; taupo reaktoriaus tūrį, sutrumpina reakcijos laiką ir sumažina nitratų būseną. Azoto koncentracija gali sumažinti dumblo, plūduriuojančio antrinėje sedimentacijos talpykloje, kiekį, todėl SND tapo biologinės denitrifikacijos tyrimų tašku. Dėl SND biologinio denitrifikavimo galimybių šiuo metu yra trys pagrindiniai požiūriai iš skirtingų perspektyvų:
Makroaplinkos perspektyva: šiuo požiūriu manoma, kad nėra visiškai vienodos maišymosi būsenos, o netolygus DO pasiskirstymas reaktoriuje gali sudaryti aerobinius, anoksinius ir anaerobinius regionus, kurie gali atsirasti tame pačiame bioreaktoriuje esant anoksiniam / anaerobiniam poveikiui. aplinkos sąlygos Denitrifikacijos reakcija kartu su organinių medžiagų pašalinimu aerobinėje aplinkoje ir amoniakinio azoto nitrifikacija skyriuje gali būti pasiekta SND.
Žvelgiant iš mikroaplinkos perspektyvos: šis požiūris teigia, kad anoksinė mikroaplinka mikrobų floke yra pagrindinė SND susidarymo priežastis, ty dėl deguonies difuzijos (perdavimo) apribojimo mikrobuose yra ištirpusio deguonies gradientas. floc, kuris yra palankus tuo pačiu metu nitrifikacijos ir denitrifikacijos mikroaplinkos realizavimui.
Biologinis požiūris: Šis požiūris mano, kad specialių mikrobų populiacijų buvimas yra laikomas pagrindine SND atsiradimo priežastimi. Kai kurios nitrifikuojančios bakterijos gali atlikti ne tik įprastą nitrifikaciją, bet ir denitrifikaciją, o kai kurie olandų mokslininkai išskyrė aerobinę nitrifikaciją. , ir gali atlikti aerobinį Thiococcus pantrophicus denitrifikavimą; kai kurios bakterijos bendradarbiauja tarpusavyje, vykdydamos nuoseklias reakcijas, paverčiančias amoniaką azotu, o tai suteikia galimybę baigti biologinę denitrifikaciją tame pačiame reaktoriuje tomis pačiomis sąlygomis.
Šiuo metu yra daug mikrobiologinių tyrimų ir paaiškinimų apie biologinį denitrifikaciją, tačiau jie nėra tobuli, o SND reiškinio supratimas vis dar kuriamas ir tiriamas. Mikroaplinkos teorija yra visuotinai priimta. Dėl ištirpusio deguonies gradiento, ištirpusio deguonies koncentracija ant išorinio mikrobinių flokų arba bioplėvelių paviršiaus yra didelė, daugiausia aerobinių nitrifikuojančių bakterijų ir amoniako bakterijų; giliai viduje blokuojamas deguonies perdavimas ir išorė Sunaudojamas didelis kiekis ištirpusio deguonies, kad susidarytų anoksinės zonos, o denitrifikuojančios bakterijos yra dominuojančios padermės, dėl kurių vienu metu gali vykti nitrifikacija ir denitrifikacija. Ši teorija paaiškina bendrą skirtingų bakterijų rūšių tame pačiame reaktoriuje problemą, tačiau yra ir defektas, tai yra organinės anglies šaltinio problema. Organinės anglies šaltinis yra ne tik heterotrofinės denitrifikacijos elektronų donoras, bet ir nitrifikacijos proceso inhibitorius. Kai organinės anglies šaltinis nuotekose praeina per aerobinį sluoksnį, jis pirmiausia oksiduojamas aerobinės oksidacijos būdu. Denitrifikuojančios bakterijos anoksinėje zonoje atsiranda dėl to, kad elektronų donorų trūkumas sumažina denitrifikacijos greitį, o tai gali turėti įtakos SND denitrifikacijos efektyvumui. Todėl vienu metu vykstančios nitrifikacijos ir denitrifikacijos mechanizmą dar reikia tobulinti.
(2) Vienu metu vykstančios nitrifikacijos, denitrifikacijos ir denitrifikacijos mechanizmas MBBR biologinėje judančioje lovoje
MBBR yra didelio našumo naujo tipo reaktorius, kuris sujungia aktyviojo dumblo sustabdymo augimo metodą ir bioplėvelės prijungimo metodą. Pagrindinis projektavimo principas yra tiesiogiai pridėti suspenduotų užpildų, kurių savitasis tankis yra artimas vandeniui ir gali būti suspenduotas vandenyje į reakcijos rezervuarą kaip mikroorganizmų veiklą. Nešiklis, suspenduotas užpildas gali dažnai liestis su nuotekomis, o bioplėvelė (plėvelė kabanti) palaipsniui auga užpildo paviršiuje, o tai sustiprina teršalų, ištirpusio deguonies ir bioplėvelės masės pernešimo efektą, tai yra MBBR. vadinama „mobilia biologine plėvele“. membrana". Remiantis iki šiol atliktais SND mechanizmo tyrimais, kartu su mikroaplinka ir biologine teorija, galimi SND reakcijos būdai MBBR bioplėvelėje yra aerobinės amoniaką oksiduojančios bakterijos, nitritus oksiduojančios bakterijos ir aerobinis denitrifikavimas, paskirstytas aerobiniame bioplėvelės sluoksnyje. Bakterijos bendradarbiauja su anamokso bakterijomis, autotrofinėmis nitritinėmis bakterijomis ir denitrifikuojančiomis bakterijomis, paskirstytomis biologiniame anoksiniame sluoksnyje, ir galiausiai pasiekia denitrifikacijos tikslą.
MBBR remiasi aeracija aeracijos rezervuare ir vandens srauto pakeliamuoju poveikiu, kad nešiklis būtų skystoje būsenoje, taip suformuodamas suspenduotą aktyvųjį dumblą ir prisitvirtinusią bioplėvelę, suteikdama visapusišką tiek prisitvirtinusių, tiek pakibusių organizmų pranašumus. Tai ne tik suteikia makroskopinę ir mikroskopinę aerobinę ir anaerobinę aplinką, bet ir išsprendžia DO ginčus ir ginčus dėl anglies šaltinio tarp autotrofinių nitrifikuojančių bakterijų, heterotrofinių denitrifikuojančių bakterijų ir heterotrofinių bakterijų. Todėl MBBR gali realizuoti dviejų nitrifikacijos ir denitrifikacijos procesų dinaminę pusiausvyrą ir turi labai geras sąlygas vienu metu nitrifikacijai ir denitrifikacijai bei gali realizuoti MBBR tuo pačiu metu vykstančią nitrifikaciją, denitrifikaciją ir denitrifikaciją.
MBBR vienalaikės nitrifikacijos ir denitrifikacijos veiksniai
Pagrindinė technologija, leidžianti vienu metu nitrifikuoti ir denitrifikuoti MBBR, yra kontroliuoti nitrifikacijos ir denitrifikacijos kinetinę pusiausvyrą MBBR ir išspręsti DO ginčą tarp autotrofinių nitrifikuojančių bakterijų ir heterotrofinių bakterijų bei ginčą dėl anglies šaltinio tarp denitrifikuojančių bakterijų ir heterotrofinių bakterijų, tt, todėl pagrindiniai kontrolės veiksniai yra: anglies ir azoto santykis, ištirpusio deguonies koncentracija, temperatūra ir pH.
(1) Užpildų įtaka MBBR metodui
Techninis MBBR metodo raktas slypi biologiniuose užpilduose, kurių savitasis tankis yra artimas vandens savitajam tankiui ir kuriuos lengva laisvai judėti su vandeniu, šiek tiek maišant. Paprastai užpildas yra pagamintas iš polietileno plastiko. Kiekvieno laikiklio forma yra mažas cilindras, kurio skersmuo yra 10 mm, o aukštis - 8 mm. Cilindre yra kryžminės atramos, o išorinėje sienelėje – išsikišę vertikalūs pelekai. Tuščiavidurė užpildo dalis sudaro 0,95 proc. viso tūrio. , tai yra vandens ir užpildo pilname inde vandens tūris kiekviename užpilde yra 95 proc. Atsižvelgiant į užpildo sukimąsi ir bendrą talpyklos tūrį, užpildo užpildymo santykis apibrėžiamas kaip nešiklio užimamos erdvės dalis. Norint pasiekti geriausią maišymo efektą, užpildo užpildymo santykis yra ne didesnis kaip 0,7. Teoriškai bendras užpildo savitasis paviršiaus plotas apibrėžiamas specifinių paviršiaus plotų skaičiumi biologinio nešiklio tūrio vienetui, kuris paprastai yra 700 m2/m3. Kai bioplėvelė auga nešiklio viduje, faktinis efektyvus specifinio paviršiaus ploto panaudojimas yra apie 500 m2/m3.
Šio tipo biologinis užpildas skatina mikroorganizmų augimą užpildo vidinėje pusėje, sudarydamas santykinai stabilią bioplėvelę, be to, lengva suformuoti skystą būseną. Kai pirminio apdorojimo reikalavimai yra maži arba nuotekose yra daug pluoštinių medžiagų, pavyzdžiui, komunalinių nuotekų valymui nenaudojamas pirminis nusodinimo rezervuaras arba kai valomos popieriaus gamybos nuotekos, kuriose yra daug pluoštų, biologinis užpildas su naudojamas mažas specifinis paviršiaus plotas ir didelis dydis. Kai yra geresnis išankstinis apdorojimas arba nitrifikacija, naudojamas biologinis užpildas, turintis didelį specifinį paviršiaus plotą.
(2) Ištirpusio deguonies (DO) poveikis MBBR metodui
DO koncentracija yra pagrindinis ribojantis veiksnys, turintis įtakos nitrifikacijai ir denitrifikacijai vienu metu. Kontroliuojant DO koncentraciją, skirtingos bioplėvelės dalys gali sudaryti aerobinę zoną arba anoksinę zoną, kuri turi galimybę vienu metu pasiekti nitrifikaciją ir denitrifikaciją. fizines sąlygas.
Teoriškai, kai DO koncentracija yra per didelė, DO gali prasiskverbti į bioplėvelės vidų, todėl viduje sunku susidaryti anoksinei zonai, o didelis amoniakinio azoto kiekis oksiduojamas į nitratus ir nitritus, todėl nuotekų TN išlieka aukštas. . Priešingai, jei DO koncentracija yra labai maža, didelė dalis anaerobinės zonos susidarys bioplėvelės viduje ir padidės bioplėvelės denitrifikacinis pajėgumas (nitratų ir nitritų koncentracijos nuotekose yra labai mažos). ), tačiau dėl nepakankamo DO, MBBR tiekimo Proceso nitrifikacinis efektas mažėja, todėl nuotekose didėja amoniakinio azoto koncentracija, dėl to padidėja nuotekų TN, o tai turi įtakos galutiniam valymo efektui.
Atlikus tyrimus galutinai gauta optimali MBBR metodo vertė miesto buitinių nuotekų DO valymui: kai DO koncentracija viršija 2 mg/l, DO turi mažai įtakos MBBR nitrifikaciniam poveikiui, o amoniakinio azoto pašalinimo greitis pasiekti 97 proc. -99 proc. proc., ištekančio amoniakinio azoto kiekis gali būti mažesnis nei 1.0mg/L; kai DO masės koncentracija yra apie 1.0mg/L, amoniakinio azoto pašalinimo greitis yra apie 84 proc., o amoniakinio azoto koncentracija nuotekose žymiai padidėjo. Be to, DO aeracijos bake neturėtų būti per didelis. Per didelis ištirpusio deguonies kiekis gali sukelti per greitą organinių teršalų skaidymąsi, todėl mikroorganizmams trūksta maistinių medžiagų, aktyvusis dumblas lengvai sensta, o struktūra puri. Be to, DO yra per didelis ir per didelis energijos suvartojimas nėra tinkamas ekonomiškai.
Kadangi taikant MBBR metodą, galutinis nuotekų valymas daugiausia atliekamas naudojant pakabinamus užpildus, DO poveikis pakabinamiems užpildams taip pat yra raktas į bendrus valymo rezultatus. Tyrimai parodė, kad reaktoriaus deguonies pajėgumas didėja didėjant suspenduoto užpildo pripildymo greičiui tam tikrame diapazone. Aeruojant vanduo suskystinamas kartu su užpildu, o vandens srauto turbulencija yra didesnė nei be užpildo, o tai pagreitina dujų ir skysčio sąsajos atsinaujinimą ir deguonies pernešimą bei padidina greitį. deguonies perdavimo. Didėjant užpildo kiekiui, toliau stiprėja pjovimo ir turbulentinis veiksmas tarp užpildo, oro srauto ir vandens srauto. Tačiau, kai pridedamas užpildo kiekis yra 60 procentų, užpildo skystinimo efektas vandenyje tampa silpnas, taip pat sumažėja vandens telkinio turbulencijos laipsnis, o tai sumažina deguonies perdavimo greitį ir deguonies panaudojimo greitį. Todėl skirtingų tipų vandens kokybei DO kiekio kontrolė yra labai svarbi galutiniam viso proceso apdorojimo rezultatui.
Kas yra MBBR?
MBBR procesas yra pagrįstas pagrindiniu bioplėvelės metodo principu. Į reaktorių įpylus tam tikrą suspenduoto nešiklio kiekį, padidėja biomasė ir biologinės rūšys reaktoriuje, taip pagerinant reaktoriaus apdorojimo efektyvumą. Kadangi užpildo tankis yra artimas vandens tankiui, aeracijos metu jis visiškai susimaišo su vandeniu, o mikrobų augimo aplinka yra dujinė, skysta ir kieta trifazė.
Nešiklio susidūrimas ir kirpimas vandenyje sumažina oro burbuliukus ir padidina deguonies panaudojimo greitį. Be to, kiekvienas nešiklis turi skirtingas biologines rūšis viduje ir išorėje, kai kurios anaerobinės bakterijos arba fakultatyvinės bakterijos auga viduje, o aerobinės bakterijos išorėje, todėl kiekvienas nešiklis yra mikroreaktorius, todėl nitrifikacijos reakcija ir denitrifikacijos reakcija egzistuoja kartu, o tai pagerina apdorojimo poveikį. .