Kā tiek realizēta vienlaicīga MBBR nitrifikācija un denitrifikācija?
(1) Vienlaicīgas nitrifikācijas un denitrifikācijas bioloģiskās slāpekļa noņemšanas (SND) koncepcija
Vienlaicīga nitrifikācija, denitrifikācija un denitrifikācija (SND) ir vienlaicīga nitrifikācijas, denitrifikācijas un oglekļa noņemšanas ražošana vienā reaktorā. Tas pārkāpj tradicionālo uzskatu, ka nitrifikācija un denitrifikācija nevar notikt vienlaikus, jo īpaši aerobos apstākļos, var notikt arī denitrifikācija, padarot iespējamu vienlaicīgu nitrifikācija un denitrifikācija.
Nitrifikācijas process patērē sārmainību, un denitrifikācijas process rada sārmainību, tāpēc SND var efektīvi uzturēt pH vērtību reaktorā stabilu, bez nepieciešamības veikt skābes-bāzes neitralizāciju un bez nepieciešamības pēc ārēja oglekļa avota; tas ietaupa reaktora tilpumu, saīsina reakcijas laiku un samazina nitrātu stāvokli. Slāpekļa koncentrācija var samazināt dūņu peldēšanu sekundārajā sedimentācijas tvertnē, tāpēc SND ir kļuvusi par bioloģiskās denitrifikācijas pētniecības centru. Attiecībā uz SND bioloģiskās denitrifikācijas iespējamību pašlaik ir trīs galvenie viedokļi no dažādām perspektīvām:
Makrovides perspektīva: šis viedoklis uzskata, ka pilnīgi viendabīgs sajaukšanas stāvoklis nepastāv, un nevienmērīgs DO sadalījums reaktorā var veidot aerobos, anoksiskos un anaerobos reģionus, kas var rasties vienā un tajā pašā bioreaktorā anoksiskā/anaerobā vidē. vides apstākļi Denitrifikācijas reakcija apvienojumā ar organisko vielu izvadīšanu aerobā vidē un amonjaka slāpekļa nitrifikāciju sekcijā var panākt SND.
No mikrovides viedokļa: Šis uzskats uzskata, ka anoksiskā mikrovide mikrobu flokā ir galvenais SND veidošanās iemesls, tas ir, skābekļa difūzijas (transmisijas) ierobežojuma dēļ mikrobā ir izšķīdušā skābekļa gradients. floc, kas veicina vienlaicīgas nitrifikācijas un denitrifikācijas Mikrovides realizāciju.
Bioloģiskais skatījums: Šis viedoklis uzskata, ka īpašu mikrobu populāciju esamība tiek uzskatīta par galveno SND rašanās iemeslu. Dažas nitrifikācijas baktērijas var veikt denitrifikāciju papildus parastajai nitrifikācijai, un daži holandiešu zinātnieki ir izolējuši aerobo nitrifikāciju. , un var veikt Thiococcus pantrophicus aerobo denitrifikāciju; dažas baktērijas savstarpēji sadarbojas, lai veiktu secīgas reakcijas, lai amonjaku pārvērstu slāpeklī, kas nodrošina iespēju pabeigt bioloģisko denitrifikāciju tajā pašā reaktorā tādos pašos apstākļos.
Pašlaik ir daudz mikrobioloģisko pētījumu un skaidrojumu par bioloģisko denitrifikāciju, taču tie nav perfekti, un SND fenomena izpratne joprojām tiek izstrādāta un pētīta. Mikrovides teorija ir vispārpieņemta. Izšķīdušā skābekļa gradienta dēļ izšķīdušā skābekļa koncentrācija uz mikrobu floku vai bioplēvju ārējās virsmas ir augsta, galvenokārt aerobās nitrificējošās baktērijas un amonjaka baktērijas; dziļi iekšā tiek bloķēta un ārēja skābekļa pārnešana. Liels daudzums izšķīdušā skābekļa tiek patērēts, lai radītu anoksiskas zonas, un dominējošie celmi ir denitrificējošās baktērijas, kas var izraisīt vienlaicīgas nitrifikācijas un denitrifikācijas rašanos. Šī teorija izskaidro dažādu baktēriju sugu kopējo problēmu vienā reaktorā, taču ir arī defekts, tas ir, organiskā oglekļa avota problēma. Organiskā oglekļa avots ir ne tikai heterotrofiskās denitrifikācijas elektronu donors, bet arī nitrifikācijas procesa inhibitors. Kad organiskā oglekļa avots notekūdeņos iziet cauri aerobo slānim, tas vispirms tiek oksidēts ar aerobo oksidāciju. Denitrificējošās baktērijas anoksiskajā zonā rodas tāpēc, ka elektronu donoru trūkums samazina denitrifikācijas ātrumu, kas var ietekmēt SND denitrifikācijas efektivitāti. Tāpēc vienlaicīgas nitrifikācijas un denitrifikācijas mehānisms joprojām ir jāuzlabo.
(2) Vienlaicīgas nitrifikācijas, denitrifikācijas un denitrifikācijas mehānisms MBBR bioloģiskajā kustīgajā gultnē
MBBR ir augstas efektivitātes jauna veida reaktors, kas apvieno suspendētās augšanas aktīvo dūņu metodi un pievienotās augšanas bioplēves metodi. Projektēšanas pamatprincips ir tieši pievienot suspendētās pildvielas ar īpatnējo svaru tuvu ūdenim un var tikt suspendētas ūdenī reakcijas tvertnē kā mikroorganismu darbība. Nesējs, suspendētais pildviela var būt bieži saskarē ar notekūdeņiem, un uz pildvielas virsmas pakāpeniski izaug bioplēve (plēve), kas pastiprina piesārņojošo vielu, izšķīdušā skābekļa un bioplēves masas pārneses efektu, tas ir, MBBR ir sauc par "mobilo bioloģisko filmu". Pamatojoties uz līdz šim veiktajiem pētījumiem par SND mehānismu, apvienojumā ar mikrovidi un bioloģisko teoriju, iespējamie SND reakcijas režīmi MBBR bioplēvē ir aerobās amonjaka oksidējošās baktērijas, nitrītu oksidējošās baktērijas un aerobā denitrifikācija, kas sadalīta bioplēves aerobajā slānī. Baktērijas sadarbojas ar anammoks baktērijām, autotrofiskām nitrītu baktērijām un denitrificējošām baktērijām, kas izplatītas bioloģiskajā anoksiskajā slānī, un beidzot sasniedz denitrifikācijas mērķi.
MBBR paļaujas uz aerāciju aerācijas tvertnē un ūdens plūsmas pacelšanas efektu, lai nesējs nonāktu šķidrā stāvoklī, tādējādi veidojot suspendētas aktīvās dūņas un pievienoto bioplēvi, nodrošinot pilnīgu spēli gan piesaistīto, gan suspendēto organismu priekšrocībām. Tas ne tikai nodrošina makroskopisku un mikroskopisku aerobo un anaerobo vidi, bet arī atrisina DO strīdus un strīdus par oglekļa avotiem starp autotrofiskām nitrificējošām baktērijām, heterotrofiskām denitrificējošām baktērijām un heterotrofiskām baktērijām. Tāpēc MBBR var realizēt divu nitrifikācijas un denitrifikācijas procesu dinamisko līdzsvaru, un tam ir ļoti labi apstākļi vienlaicīgai nitrifikācijai un denitrifikācijai, un tas var realizēt MBBR vienlaicīgu nitrifikāciju, denitrifikāciju un denitrifikāciju.
MBBR vienlaicīgas nitrifikācijas un denitrifikācijas ietekmējošie faktori
Galvenā tehnoloģija, lai panāktu vienlaicīgu nitrifikāciju un denitrifikāciju MBBR, ir kontrolēt nitrifikācijas un denitrifikācijas kinētisko līdzsvaru MBBR un atrisināt DO strīdu starp autotrofiskām nitrificējošām baktērijām un heterotrofiskām baktērijām, kā arī strīdu par oglekļa avotu starp denitrifikācijas baktērijām un heterotrofajām baktērijām, utt., tāpēc galvenie kontroles faktori ir: oglekļa-slāpekļa attiecība, izšķīdušā skābekļa koncentrācija, temperatūra un pH.
(1) Pildvielu ietekme uz MBBR metodi
MBBR metodes tehniskā atslēga slēpjas bioloģiskajās pildvielās, kuru īpatnējais svars ir tuvu ūdens īpatnējam svaram un kuras ir viegli brīvi pārvietoties ar ūdeni, viegli maisot. Parasti pildviela ir izgatavota no polietilēna plastmasas. Katra turētāja forma ir mazs cilindrs ar diametru 10mm un augstumu 8 mm. Cilindrā ir šķērsbalsti un ārējā sienā izvirzītas vertikālas spuras. Pildvielas dobā daļa veido 0,95 procentus no visa tilpuma. , tas ir, traukā, kas pilns ar ūdeni un pildvielu, ūdens tilpums katrā pildītājā ir 95 procenti . Ņemot vērā pildvielas rotāciju un konteinera kopējo tilpumu, pildvielas uzpildes attiecība tiek definēta kā nesēja aizņemtās telpas proporcija. Lai panāktu vislabāko sajaukšanas efektu, pildvielas pildījuma attiecība ir ne vairāk kā 0,7. Teorētiski pildvielas kopējo īpatnējo virsmu nosaka īpatnējo virsmu skaits uz bioloģiskā nesēja tilpuma vienību, kas parasti ir 700m2/m3. Kad bioplēve aug nesēja iekšpusē, faktiskā īpatnējās virsmas laukuma efektīva izmantošana ir aptuveni 500m2/m3.
Šāda veida bioloģiskā pildviela veicina mikroorganismu vairošanos pildvielas iekšpusē, veidojot samērā stabilu bioplēvi, un ir viegli veidot šķidru stāvokli. Ja priekšattīrīšanas prasības ir zemas vai notekūdeņi satur lielu daudzumu šķiedru vielu, piemēram, primārā sedimentācijas tvertne netiek izmantota sadzīves notekūdeņu attīrīšanā vai ja tiek attīrīti papīra ražošanas notekūdeņi, kas satur lielu daudzumu šķiedru, bioloģiskā pildviela ar tiek izmantots mazs īpatnējais virsmas laukums un liels izmērs. Ja ir labāka pirmapstrāde vai nitrifikācija, izmanto bioloģisko pildvielu ar lielu īpatnējo virsmu.
(2) Izšķīdušā skābekļa (DO) ietekme uz MBBR metodi
DO koncentrācija ir galvenais ierobežojošais faktors, kas ietekmē vienlaicīgu nitrifikāciju un denitrifikāciju. Kontrolējot DO koncentrāciju, dažādas bioplēves daļas var veidot aerobo zonu jeb anoksisko zonu, kurai ir iespēja panākt vienlaicīgu nitrifikāciju un denitrifikāciju. fiziskajiem apstākļiem.
Teorētiski, ja DO koncentrācija ir pārāk augsta, DO var iekļūt bioplēves iekšpusē, apgrūtinot anoksiskas zonas veidošanos iekšpusē, un liels daudzums amonjaka slāpekļa tiek oksidēts par nitrātiem un nitrītiem, padarot notekūdeņu TN joprojām augstu. . Gluži pretēji, ja DO koncentrācija ir ļoti zema, liela daļa anaerobās zonas veidosies bioplēves iekšpusē, un palielināsies bioplēves denitrifikācijas spēja (nitrātu un nitrītu koncentrācija notekūdeņos ir ļoti zema ), taču nepietiekamas DO, MBBR padeves dēļ Procesa nitrifikācijas efekts samazinās, līdz ar to palielinās amonjaka slāpekļa koncentrācija notekūdeņos, kas izraisa notekūdeņu TN palielināšanos, kas ietekmē gala attīrīšanas efektu.
Veicot pētījumu, beidzot ir iegūta optimāla MBBR metodes vērtība pilsētas sadzīves notekūdeņu DO attīrīšanai: ja DO koncentrācija ir virs 2 mg/l, DO maz ietekmē MBBR nitrifikācijas efektu, un amonjaka slāpekļa atdalīšanas ātrums var samazināties. sasniedzot 97 procentus -99 procentus procentus, izplūdes amonjaka slāpekli var uzturēt zem 1.0mg/L; ja DO masas koncentrācija ir aptuveni 1.{6}}mg/l, amonjaka slāpekļa atdalīšanas ātrums ir aptuveni 84 procenti, un izplūdes amonjaka slāpekļa koncentrācija ir ievērojami palielinājusies. Turklāt DO aerācijas tvertnē nedrīkst būt pārāk augsts. Pārāk augsts izšķīdušais skābeklis var izraisīt organisko piesārņotāju pārāk ātru sadalīšanos, tādējādi mikroorganismiem trūkst barības vielu, aktīvās dūņas ir viegli novecojamas un struktūra ir irdena. Turklāt DO ir pārāk augsts un pārmērīgs enerģijas patēriņš nav ekonomiski piemērots.
Tā kā MBBR metode galvenokārt realizē galīgo notekūdeņu attīrīšanu, izmantojot suspendētās pildvielas, DO ietekme uz suspendētajām pildvielām ir arī kopējo attīrīšanas rezultātu atslēga. Pētījumi ir parādījuši, ka reaktora skābekļa jauda palielinās, palielinoties suspendētās pildvielas uzpildes ātrumam noteiktā diapazonā. Aerācijas iedarbībā ūdens tiek šķidrināts kopā ar pildvielu, un ūdens plūsmas turbulence ir lielāka nekā bez pildvielas, kas paātrina gāzes un šķidruma saskarnes atjaunošanos un skābekļa pārnesi, kā arī palielina ātrumu. skābekļa pārnešanai. Palielinoties pildvielas daudzumam, turpina pastiprināties griešanas darbība un turbulentā darbība starp pildvielu, gaisa plūsmu un ūdens plūsmu. Tomēr, ja pievienotās pildvielas daudzums ir 60 procenti, pildvielas fluidizācijas efekts ūdenī kļūst vājš, un samazinās arī turbulences pakāpe ūdenstilpē, kas samazina skābekļa pārvades ātrumu un skābekļa izmantošanas ātrumu. Tāpēc dažādiem ūdens kvalitātes veidiem DO daudzuma kontrole ir ļoti svarīga visa procesa gala apstrādes rezultātam.
Kas ir MBBR?
MBBR process ir balstīts uz bioplēves metodes pamatprincipu. Pievienojot reaktoram noteiktu daudzumu suspendētā nesēja, tiek palielināta biomasa un bioloģiskās sugas reaktorā, tādējādi uzlabojot reaktora apstrādes efektivitāti. Tā kā pildvielas blīvums ir tuvs ūdens blīvumam, aerācijas laikā tas pilnībā sajaucas ar ūdeni, un mikrobu augšanas vide ir gāzveida, šķidra un cieta trīsfāzu vide.
Nesēja sadursme un bīde ūdenī padara gaisa burbuļus mazākus un palielina skābekļa izmantošanas ātrumu. Turklāt katram nesējam ir dažādas bioloģiskās sugas iekšpusē un ārpusē, un dažas anaerobās baktērijas vai fakultatīvās baktērijas aug iekšpusē un aerobās baktērijas ārpusē, tāpēc katrs nesējs ir mikroreaktors, lai nitrifikācijas reakcija un denitrifikācijas reakcija pastāvētu līdzās, tādējādi uzlabojot apstrādes efektu. .