1. Kas ir MBBR un MBBR pilna forma
2. MBBR procesa projektēšana
2.1. Bioplēves nesēja ieviešana
2.2 Oglekļa vielu noņemšana
2.3 Augstas slodzes MBBR dizains
2.4 Parastās slodzes MBBR projektēšana
2.5 Zemas slodzes MBBR dizains
2.6 MBBR tehnoloģijas nitrifikācija
2.7 MBBR tvertnes denitrifikācija
2.7.1. Kustīgās slāņa bioplēves reaktors ar iepriekšēju denitrifikāciju
2.7.2. Kustīgās slāņa bioplēves reaktors ar pēcdenitrifikāciju
2.7.3. Kombinēts pirms/pēc denitrifikācijas kustīgās slāņa bioplēves reaktors
2.7.4. Denitrifikācijas maisīšana
2.8 Iepriekšēja apstrāde
2.9MBBR cietā un šķidruma atdalīšana
2.10 Apsvērumi, izstrādājot MBBR
2.10.1 MBBR Braukšanas plūsmas ātrums (horizontālais plūsmas ātrums)
2.10.2 MBBR Tank Foam problēmas
2.10.3. Nesējgultnes atbrīvošana un pagaidu uzglabāšana
1. Kas ir MBBR un MBBR pilna forma
Pēdējo 20 gadu laikā Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) ir attīstījies par vienkāršu, izturīgu, elastīgu un kompaktu notekūdeņu attīrīšanas procesu. BSP noņemšanai, amonjaka oksidēšanai un slāpekļa noņemšanai ir veiksmīgi izmantotas dažādas MBBR konfigurācijas, un tās var atbilst dažādiem notekūdeņu kvalitātes kritērijiem, tostarp stingriem barības vielu ierobežojumiem.
Kustīgās slāņa bioplēves reaktorā kā bioplēves nesējs tiek izmantota speciāli izstrādāta plastmasa un, maisot, tiek izmantots šķidrums.
Nesēju var suspendēt reaktorā ar atteci vai mehānisku samaisīšanu. Vairumā gadījumu nesējs ir piepildīts no 1/3 līdz 2/3 no reaktora. MBBR daudzpusība ļauj projektēšanas inženierim pilnībā izmantot savu iztēli. Galvenā atšķirība starp MBBR un citiem bioplēves reaktoriem ir tā, ka tajā ir apvienotas daudzas aktīvo dūņu un bioplēves metožu priekšrocības, vienlaikus izvairoties no iespējami daudziem to trūkumiem.
1) Tāpat kā citi iegremdēti bioplēves reaktori, MBBR spēj veidot ļoti specializētas aktīvās bioplēves, kuras var pielāgot īpašiem apstākļiem reaktorā. Augsti specializētā aktīvā bioplēve nodrošina augstu efektivitāti uz vienu reaktora tilpuma vienību un palielina procesa stabilitāti, tādējādi samazinot reaktora izmēru.
2) MBBR elastība un procesa plūsma ir ļoti līdzīga aktīvo dūņu elastībai un procesa plūsmai, kas ļauj secīgi izvietot vairākus reaktorus plūsmas virzienā, lai sasniegtu vairākus apstrādes mērķus (piemēram, BSP noņemšana, nitrifikācija, pirms vai pēc denitrifikācija) bez nepieciešamība pēc starpposma sūkņa.
3) Lielākā daļa aktīvās biomasas tiek noturīgi saglabāta reaktorā, tāpēc atšķirībā no aktīvo dūņu procesa MBBR Cieto vielu koncentrācija MBBR notekūdeņos ir vismaz tikpat augsta kā cieto vielu koncentrācija reaktorā. MBBR ir par lielumu mazāks nekā tradicionālā sedimentācijas tvertne, tāpēc papildus tradicionālajai sedimentācijas tvertnei MBBR var izmantot dažādus dažādus cieto un šķidrumu atdalīšanas procesus.
4) MBBR ir daudzpusīgs, un reaktoram var būt dažādas ģeometrijas. Modernizācijas projektiem MBBR ir labi piemērots esošo dīķu modernizēšanai.
2. MBBR procesa projektēšana
MBBR dizains ir balstīts uz koncepciju, ka vairāki MBBR veido sēriju, katrai no tām ir noteikta funkcija, un ka šie MBBR darbojas kopā, lai veiktu notekūdeņu attīrīšanas uzdevumu. Šī izpratne ir piemērota, jo unikālajos nodrošinātajos apstākļos (piemēram, pieejamie elektronu donori un elektronu akceptori) katrs reaktors spēj kultivēt specializētu bioplēvi, ko var izmantot konkrēta apstrādes uzdevuma veikšanai. Šo modulāro pieeju var uzskatīt par vienkāršu un vienkāršu dizainu, kas sastāv no vairākiem pilnībā sajauktiem reaktoriem, katram no kuriem ir unikāls apstrādes mērķis. Turpretim aktīvo dūņu sistēmu konstrukcija ir ļoti sarežģīta: tā kā vienmēr notiek konkurējošas reakcijas, “lai sasniegtu vēlamo apstrādes mērķi uzturēšanās laikā, ko ierobežo katra tvertnes daļa (aerācijas un neaerācijas zonas), kopējais biocieto vielu uzturēšanās laiks (SRT) ir jāuztur piemērotā līmenī, lai baktērijas varētu sajaukties (attiecībā uz baktēriju augšanas ātrumu un neapstrādāta ūdens īpašībām) un augt kopā.
Tā ir MBBR vienkāršība, kas ļauj mums praksē labi izprast MBBR bioplēvi, izmantojot pētnieku, inženieru un notekūdeņu attīrīšanas iekārtu operatoru novērojumus. Lielākajā daļā šī raksta ir sniegti MBBR novērojumu piemēri, tādējādi parādot tos, kas ir kritiski komponenti un faktori, kas jāņem vērā MBBR projektēšanā un darbībā.
2.1. Bioplēves nesēja ieviešana
Jebkura bioplēves reaktora panākumu atslēga ir uzturēt augstu bioaktīvā tilpuma procentuālo daudzumu reaktorā. Ja biomasas koncentrāciju uz MBBR nesējiem pārvērš suspendēto cietvielu koncentrācijā, vērtības parasti ir aptuveni 1000 līdz 5000 mg/l. Vienības tilpuma ziņā MBBR noņemšanas ātrums ir daudz augstāks nekā aktīvo dūņu sistēmām. To var attiecināt uz sekojošo.
1) Bīdes spēks, ko uz nesēju pieliek sajaukšanas enerģija (piemēram, aerācija), efektīvi kontrolē bioplēves biezumu uz nesēja, tādējādi saglabājot augstu kopējo bioloģisko aktivitāti.
2) spēja uzturēt augstu īpašās biomasas līmeni noteiktos apstākļos katrā reaktorā neatkarīgi no sistēmas kopējās HAT.
3) Turbulentās plūsmas stāvoklis reaktorā uztur nepieciešamo difūzijas ātrumu.
Kustīgās slāņa reaktorus var izmantot BSP noņemšanai, nitrifikācijai un denitrifikācijai, un tādējādi tos var apvienot dažādos procesos. Tabulā 1-1 ir apkopoti dažādi MBBR procesi. Visefektīvākā procesa noteikšana ir saistīta ar šādiem faktoriem.
1) Vietējie apstākļi, tostarp notekūdeņu attīrīšanas iekārtas izkārtojums un hidrauliskais šķērsgriezums (paaugstinājums).
2) Esošie attīrīšanas procesi un iespēja pārveidot esošās iekārtas un dīķus.
3) Mērķa ūdens kvalitāte.
Tabula 1-1 MBBR procesa kopsavilkums
| Apstrādes mērķis | Process |
|
Viens MBBR Augstas slodzes MBBR, kas novietots pirms aktīvo dūņu procesa |
|
| Nitrifikācija |
Viens MBBR MBBR iestatīts pēc sekundārās apstrādes IFAS |
| Denitrifikācija denitrifikācija |
tikai MBBR un pēc denitrifikācijas, tikai MBBR un pēc denitrifikācijas, MBBR atsevišķi un pirms un pēc denitrifikācijas, Post-MBBR nitrifikācijas notekūdeņu denitrifikācijai. |
For moving bed reactors, the effective net biofilm area is the key design parameter, and the load and reaction rate can be expressed as a function of the carrier surface area, so the carrier surface area becomes a common and convenient parameter to express the performance of MBBR. the load of MBBR is often expressed as the carrier surface area removal rate (SAAR) or the carrier surface area loading (SALR). When the concentration of the host substrate is low (e.g., S>>K), the substrate removal rate of MBBR is zero-level response. When the main substrate concentration is low (e.g. S>>K), MBBR substrāta noņemšanas ātrums ir pirmās kārtas reakcija. Kontrolētos apstākļos nesēja virsmas laukuma noņemšanas ātrumu (SAAR) var izteikt kā nesēja virsmas laukuma slodzes (SALR) funkciju, kā parādīts vienādojumā (1-1).
r =rmaks-[L/(K+L)] (1-1)
r - noņemšanas ātrums (g/(m2 -d));
rmaks- maksimālais noņemšanas ātrums (g/(m2 -d)).
L — ielādes ātrums (g/(m2 -d)).
K - puspiesātinājuma konstante.
2.2. Oglekļa vielu noņemšana
Oglekļa atdalīšanai nepieciešamā nesēja virsmas slodze (SALR) ir atkarīga no tā svarīgākā apstrādes mērķa un dūņu Ūdens atdalīšanas metodēm.
Tabulā 1-2 ir norādīti parasti izmantotie BOD slodzes diapazoni dažādiem lietojuma mērķiem. Ja nitrifikācija notiek lejup pa straumi, jāizmanto zemākas slodzes vērtības. Lielas slodzes drīkst izmantot tikai tad, ja tiek apsvērta tikai oglekļa noņemšana. Pieredze rāda, ka oglekļa noņemšanai pietiek ar izšķīdušo skābekli galvenajā šķidrajā fāzē 2-3 mg/L, un turpmākai izšķīdušā skābekļa koncentrācijas palielināšanai nav nozīmes, lai uzlabotu nesēja virsmas laukuma noņemšanas ātrumu (SARR).
Tabula 1-2 Tipiskas BOD ielādes vērtības
| Pielietojuma mērķis |
BOD uz nesēja virsmas laukuma vienību atbilst (SALR) (g/m2.d) |
| Liela slodze (75%-80% BOD noņemšana) | 20 |
| Liela slodze (80%-90% BOD noņemšana) | 5-15 |
| Zema slodze (pirms nitrifikācijas) | 5 |
2.3. Lielas slodzes MBBR dizains
Lai atbilstu sekundārās apstrādes pamatstandartiem, bet nepieciešama kompakta lielas slodzes sistēma, apsveriet iespēju izmantot kustīgās slāņa reaktoru
Ja MBBR darbojas ar lielu slodzi, tā nesēja virsmas laukuma slodzes (SALR) vērtība ir augsta. Kad MBBR tiek darbināts ar lielu slodzi, nesēja virsmas laukuma slodzes (SALR) vērtība ir augsta, un galvenais mērķis ir noņemt izšķīdušo un viegli noārdāmo BSP no ieplūstošā ūdens. pie lielas slodzes nojumes bioplēve zaudē savu nosēdināšanas īpašību, tāpēc, lai noņemtu suspendētās vielas no lielas slodzes MBBR notekūdeņiem, bieži tiek izmantota ķīmiskā koagulācija, gaisa flotācija vai cietvielu kontakta process. Tomēr kopumā šis process ir vienkāršs process, kas var atbilst sekundārās ārstēšanas pamatstandartiem ar īsu HAT. Augstas slodzes MBBR pētījuma rezultāti ir parādīti attēlā 1-3. Attēlā 1-3(a) parādīts, ka MBBR ir ļoti efektīvs COD noņemšanai un būtībā ir lineārs plašā slodžu diapazonā. Attēlā 1- 3 (b) parādīts, ka MBBR notekūdeņu nosēdināšana ir ļoti slikta pat pie ļoti zemiem virsmas pārplūdes ātrumiem, kas liecina, ka patiešām ir nepieciešama uzlabota cieto vielu uztveršanas stratēģija. MBBR/cietvielu kontakta process tika izmantots Mao Point notekūdeņu attīrīšanas iekārtā Jaunzēlandē. Attēlā 1-4 parādīta saistība starp izšķīdušā BSP noņemšanu un kopējo ieplūstošo BSP slodzi šajā rūpnīcā. Attēlā 1-4 ir parādīts, ka tipiskas BOD noņemšanas vērtības lielas slodzes MBBR ir 70% līdz 75%. Bioflokulācija un turpmāka apstrāde ar cietvielu kontakta procesu ļauj procesam atbilst sekundārās apstrādes pamatstandartiem.
● attēls 1-3
a) ĶSP noņemšanas ātrums pie lielas slodzes.
b ) Slikta atdalītās bioplēves sedimentācija lielas slodzes apstākļos
● Attēls 1-4 Saistība starp izšķīdušā BOD noņemšanas ātrumu un kopējo BOD slodzi lielas slodzes MBBR gadījumā
2.4. Parastās slodzes MBBR dizains
Apsverot parasto tradicionālo sekundāro attīrīšanas procesu, var izvēlēties kustīga slāņa reaktoru. Šajā gadījumā secīgi 2 MBBR rindā var atbilst apstrādes prasībām (sekundārais apstrādes līmenis).
Tabulā 1- 4 ir apkopota BSP7 noņemšana četrās NAI. Visās četrās NAI tika izmantots parasti noslogots MBBR ar MBBR organisko slodzi 7-10 gBOD7 /( m2 - d) (pie 10 grādiem); pirms MBBR tika izmantotas ķimikālijas flokulācijai un fosfora atdalīšanai, kā arī tika ieviesta pastiprināta suspendēto vielu atdalīšana.
2.5. Zemas slodzes MBBR dizains
Kad MBBR tiek novietots pirms nitrifikācijas reaktora, visekonomiskākā projektēšanas iespēja ir apsvērt iespēju izmantot MBBR organiskai noņemšanai. Tas ļauj nitrifikācijas kustīgās slāņa reaktoram lejpus MBBR sasniegt augstu nitrifikācijas ātrumu. Ja nitrifikācijas MBBR BSP slodze netiek pietiekami samazināta, nitrifikācijas ātrums tiks ievērojami samazināts, tādējādi atstājot reaktoru neefektīvā stāvoklī.
Attēlā {{0}} (a) parādīta BOD slodzes palielināšanās ietekme uz nesēja nitrifikācijas ātrumu. Šis ir piemērs lielai BSP slodzei, kas izraisa pārmērīgu nitrifikācijas slodzi vēlākajā daļā, kad priekšējā daļā tiek noņemtas organiskās vielas. Šajā piemērā nitrifikācijas ātrums bija 0.8 g/(m2 -d). Kad BSP slodze bija 2 g/(m2 -d) un izšķīdušais skābeklis galvenajā šķidrumā bija 6 mg/l. Tomēr, kad BSP slodze palielinājās līdz 3 g/(m2 -d), nitrifikācijas ātrums bija 0,8 g/(m2 -d). Tomēr, kad BSP slodze tika palielināta līdz 3 g/(m2 -d), nitrifikācijas ātrums samazinājās par aptuveni 50%. Lai to novērstu, operators var palielināt izšķīdušā skābekļa koncentrāciju galvenajā šķidrajā fāzē vai palielināt piepildījuma attiecību, lai samazinātu virsmas slodzes ātrumu. Tomēr ir svarīgi atzīmēt, ka šādu pieeju nevajadzētu izmantot projektēšanā taupības un efektivitātes trūkuma dēļ. Turklāt, izstrādājot MBBR BOD noņemšanai, ir jāizmanto konservatīva pieeja, izvēloties zemu slodzes koeficientu izmēru noteikšanai, lai iegūtu maksimālu efektivitāti pakārtotajā nitrifikācijas MBBR.
Attēlā 1-6(b) parādīti trīs secības aerobo MBBR nitrifikācijas rādītāji. 6. (b) attēlā nesējs katrā MBBR tika noņemts, lai veiktu nelielu nitrifikācijas ātruma pārbaudi. Apakštesti ilga 6 nedēļas un tika veikti divas reizes. Katrā apakšpārbaudē trīs apakštesta reaktoru apstākļi bija gandrīz identiski (piemēram, izšķīdušais skābeklis, temperatūra, pH un sākotnējā amonjaka slāpekļa koncentrācija). Testa rezultāti parādīja, ka pirmajam reaktoram bija vislielākā izšķīdušā ĶSP slodze (5,6 g/(m{5}}d)) un gandrīz nebija nitrifikācijas efekta, taču tas ļoti veiksmīgi noņēma ĶSP slodzi. To parāda šādi divi aspekti.
(1) Otrās pakāpes reaktora nitrifikācijas ātrums ir augsts un tuvs trešās pakāpes nitrifikācijas ātrumam.
(2) Otrā un trešā posma izšķīdušā ĶSP slodze būtiski neatšķīrās.
Zemas slodzes reaktoru projektēšanai ir svarīgi konservatīvi izvēlēties nesēja virsmas laukuma slodzi (SALR). Ir iespējams Lai koriģētu nesēja (SALR) virsmas laukuma slodzi atbilstoši notekūdeņu temperatūrai, tika izmantots šāds vienādojums:
LT=L101.06(T-10)
LT - slodze pie temperatūras T.
L10 -10 grāds pie 4,5 g/(m{3}}d) slodzes.
● attēls 1-6
(a) BSP slodzes un izšķīdušā skābekļa ietekme uz nitrifikācijas ātrumu 15 grādu temperatūrā.
(b) Dažādu MBBR nitrifikācijas ātruma atšķirības MBBR sērijā
2.6. MBBR tehnoloģijas nitrifikācija
Ir daži faktori, kas būtiski ietekmē nitro MBBR veiktspēju, un tie jāņem vērā, izstrādājot nitro MBBR. Smagākie Faktori ir.
(1) Organiskā slodze.
(2) Izšķīdinātā skābekļa koncentrācija.
(3) Amonjaka koncentrācija.
(4) Notekūdeņu koncentrācija.
(5) pH vai sārmainība.
Attēlā 1- 6 ir parādīts, ka, lai iegūtu apmierinošus nitrifikācijas ātrumus nitrificējošā MBBR, kas atrodas lejup pa straumi, ir svarīgi atdalīt organiskās vielas no notekūdeņiem augšpus MBBR; pretējā gadījumā heteroksiskā bioplēve ar to konkurēs par telpu un skābekli, tādējādi samazinot (dzēšot) bioplēves nitrifikācijas aktivitāti. Nitrifikācijas ātrums palielinās, samazinoties organiskajai slodzei, līdz izšķīdušais skābeklis kļūst par ierobežojošo faktoru. Tikai ļoti zemā amonjaka koncentrācijā (<2 mgN/l) does the available substrate (ammonia) become the limiting factor. It is thus the concentration of ammonia that is an issue when complete nitrification is required. In this case, 2 sequential reactors can be considered, with the first stage being limited by oxygen and the second by ammonia. As with all biological treatment processes, temperature has a significant effect on nitrification rates, but this can be mitigated by increasing the dissolved oxygen within the MBBR. As alkalinity decreases to very low levels, nitrification rates within the biofilm begin to be limited. Each of the important factors that affect nitrification are discussed below.
Pie pietiekamas sārmainības un amonjaka koncentrācijas (vismaz sākotnēji) nitrifikācijas ātrums samazināsies ar organisko slodzi
palielinās, līdz izšķīdis skābeklis kļūst par ierobežojošo faktoru. Labi izaugušā nitrificējošā bioplēvē izšķīdušā skābekļa koncentrācija ierobežos nesēja nitrifikācijas ātrumu tikai tad, ja O2 attiecība pret NH4+-N ir mazāka par 2.0. Atšķirībā no aktīvo dūņu sistēmām, apstākļos ar ierobežotu skābekļa daudzumu reakcijas ātrumam kustīgās slāņa reaktoros ir lineāra vai aptuveni lineāra sakarība ar izšķīdušā skābekļa koncentrāciju šķidrās fāzes ķermenī. Tas var būt saistīts ar faktu, ka skābekļa nokļūšana caur stacionāro šķidro membrānu bioplēvē var būt kritisks solis skābekļa pārneses ierobežošanā. Palielinot izšķīdušā skābekļa koncentrāciju galvenajā šķidrajā fāzē, palielinās izšķīdušā skābekļa koncentrācijas gradients bioplēvē. Pie lielākiem aerācijas ātrumiem palielinātā sajaukšanas enerģija arī veicina skābekļa pārnešanu no galvenās šķidrās fāzes uz bioplēvi. Kā redzams attēlā 1- 6(a), ja organiskā slodze tiek uzturēta nemainīga (piemēram, nemainīgs bioplēves biezums un sastāvs), var sagaidīt lineāru sakarību starp nitrifikācijas ātrumu un izšķīdušā skābekļa koncentrāciju. Attēlā 1-7 ir paskaidrots, ka izšķīdušā skābekļa palielināšana galvenajā šķidrajā fāzē veicina nitrifikācijas ātrumu, līdz amonjaka koncentrācija galvenajā šķidrajā fāzē tiek samazināta līdz ļoti zemam līmenim.
● Attēls 1-7 Izšķīdušā skābekļa ietekme pie zemas amonjaka koncentrācijas
Labi audzētai "tīrai" nitrificējošai bioplēvei amonjaka koncentrācija galvenajā šķidrajā fāzē neietekmē reakcijas ātrumu, kamēr O2:NH4+- N nesasniedz 2 līdz 5. Daži O2:NH{{6} piemēri. } N ir norādīti tabulā 1-5.
Tabula 1-5 Daži O:NHa+- N piemēri
| Atsauces | O2:NH4+- N |
| Hem (1994) |
＜2 (skābekļa ierobežojums) 2,7 (kritiskais O2 koncentrācija =9-20mg/l) 3.2 (kritiskā O2 koncentrācija =6mg/l) ＞5 (amonjaka ierobežojums) |
| Bonomo (2000) |
＞3-4 (amonjaka ierobežojums) ＜1-2 (skābekļa ierobežojums) |
MBBR dizains bieži sākas ar sliekšņa vērtību 3,2. Sliekšņa vērtība ir regulējama. Izmantojot vienādojumu (1-3), amonjaka koncentrāciju pie šīs sliekšņa vērtības var izmantot, lai novērtētu atbilstošo nitrifikācijas ātrumu, un to izmantot par pamatu projektēšanai.
rNH3-N= k × (SNH3-N) (n) (1-3)
rNH3-N-nitrifikācijas ātrums (g rNH3-N /(m{2}}d)
k - reakcijas ātruma konstante (atkarīga no atrašanās vietas un temperatūras).
SNH3-N — substrāta koncentrācija, kas ierobežo reakcijas ātrumu.
n - reakcijas posmu skaits (atkarīgs no atrašanās vietas un temperatūras).
Reakcijas ātruma konstante (k) ar bioplēves biezumu un ierobežojošā substrāta difūziju noteiktā izšķīdušā skābekļa koncentrācijā. Koeficients ir saistīts ar reakcijas līmeņu skaits (n) ir saistīts ar šķidruma plēvi, kas atrodas blakus bioplēvei. Ja turbulentā plūsma ir spēcīga un stacionārais šķidruma plēves slānis ir plāns, reakcijas līmenis mēdz būt {{0}},5; ja turbulentā plūsma ir lēna un stacionārā šķidruma plēve ir bieza, reakcijas līmenis mēdz būt 1,0. Šajā brīdī difūzija kļūst par ātrumu ierobežojošo faktoru.
Amonjaka koncentrāciju pie kritiskās vērtības (SNH3-N) var noteikt pēc kritiskās attiecības un projektētās izšķīdušā skābekļa koncentrācijas galvenajā šķidrajā fāzē, kā parādīts tālāk. Izšķīdušā skābekļa koncentrācijas palielināšana galvenajā šķidrajā fāzē var palīdzēt samazināt kritisko attiecību, taču ar maziem panākumiem. Apsveriet arī gadījumu, kad heterotrofās baktērijas sacenšas par vietu noteiktās reaktora slodzēs un sajaukšanas apstākļos, tādējādi samazinot skābekļa pārvietošanos caur heterotrofo slāni uz bioplēves.
(SNH3-N)=1.72mg-N/L=(6mgO2/L - 0.5O2/L)/3.2
Pieņemot SNH{0}}N kā 1,72, pieņemot reakcijas ātruma konstanti k=0.5 un reakcijas stadiju 0,7, vienādojumu (1- 3) var aprēķināt šādi.
rNH3-N=0,73 g/(m2 -d)=0,5 × 1,720,7
Apsverot temperatūras ietekmi uz nitrificējošu MBBR, svarīgi ir vairāki faktori. Jāņem vērā, ka notekūdeņu temperatūra MBBR iekšienē var būtiski ietekmēt bioloģiskās nitrifikācijas kinētisko procesu; substrāta difūzijas ātrums biomasā un no tās; un šķidruma viskozitāte, kas savukārt var ietekmēt bioplēves biezuma bīdes enerģiju. Temperatūras ietekmi uz iepriekš aprakstītajiem makroskopiskajiem reakcijas ātrumiem var izteikt ar šādu sakarību.
kT2= kT1-θ(T2-T1) (1-4)
kT1 - reakcijas ātruma konstante T1 temperatūrā.
kT2 - reakcijas ātruma konstante T2 temperatūrā.
θ - temperatūras koeficients.
Lai gan nitrifikācijas kinētikas temperatūras atkarība pie ziemas projektētās temperatūras samazina MBBR nitrifikācijas ātrumu, zemās temperatūrās var novērot bioplēves koncentrācijas pieaugumu uz nesēja un papildus var palielināt izšķīdušā skābekļa koncentrāciju reaktorā, kas gan mazina. temperatūras negatīvā ietekme uz nitrifikācijas ātrumu. Pie zemākām notekūdeņu temperatūrām biomasa (g/m2 ) tika novērota augstāka. Turklāt izšķīdušā skābekļa koncentrāciju galvenajā šķidrajā fāzē var palielināt, nepalielinot aerācijas ātrumu, jo skābeklis tajā ir saistīts ar zemas temperatūras šķidrumu augstāku šķīdību. Tas noved pie galarezultāta, ka, lai gan bioplēves aktivitāte ir augstāka par bioplēves aktivitāti (g NH3-N/(m2 -d) ÷ g SS/m2), samazinās, bet nitrifikācijas aktivitāte uz vienību nesēja virsmas laukumu joprojām var uzturēt augstā līmenī. Terciārās nitrifikācijas MBBR biomasas sezonālās izmaiņas ar notekūdeņu temperatūru ir parādītas attēlā 1- 8(a). Kad no maija līdz jūnijam notekūdeņu temperatūra paaugstinājās no 〈15 grādiem līdz〉15 grādiem, biomasas koncentrācija strauji samazinājās. Attēlā 1- 8 (b) dati ir sadalīti divās zonās atbilstoši notekūdeņu temperatūrai (〈15 grādi un 〉15 grādi). Lai gan bioplēves īpatnējā aktivitāte samazinās 〈15 grādu apgabalā, reaktora makroskopiskā veiktspēja saglabājas augsta, jo ir augstāka kopējā biomasas koncentrācija un augstāka izšķīdušā skābekļa koncentrācija (ko izraisa paaugstināta gāzes šķīdība zemās temperatūrās). Šī novērotā parādība liecina, ka makroskopiskās virsmas reakcijas ātrumu uz nesēja var uzturēt augstā līmenī zemas temperatūras apstākļos, neskatoties uz samazinātu nitrificējošo baktēriju augšanas ātrumu bioplēves adaptācijas dēļ.
● Attēls 1-8 (a) Biomasas koncentrācijas un temperatūras sezonālās izmaiņas MBBR ar terciāro nitrifikāciju.
(b) Saikne starp nitrifikācijas aktivitāti un izšķīdušā skābekļa koncentrāciju dažādos temperatūras apstākļos
2.7 MBBR tvertnes denitrifikācija
Kustīgās slāņa reaktori ir veiksmīgi izmantoti pirms, pēc un kombinētajos denitrifikācijas procesos. Atšķirībā no citiem bioproduktiem, kas ir tādi paši kā materiāla denitrifikācijas process, faktori, kas jāņem vērā projektēšanā, ir.
1) Piemērots oglekļa avots un atbilstoša oglekļa un slāpekļa attiecība reaktorā.
2) Vēlamā denitrifikācijas pakāpe.
3) notekūdeņu temperatūra.
4) Izšķīdinātais skābeklis atteces vai augšteces ūdenī.
2.7.1. Kustīgas gultas bioplēves reaktors ar iepriekšēju denitrifikāciju
Ja nepieciešama BSP noņemšana, nitrifikācija un mērena slāpekļa atdalīšana, MBBR ar priekšējo denitrifikāciju ir labi piemērots. Lai pilnībā izmantotu bezskābekļa reaktora tilpumu, padeves ūdenī jābūt piemērotai bioloģiski viegli noārdāmā ĶSP un amonjaka slāpekļa (C) attiecībai. /N). Tā kā MBBR nitrifikācijas stadijā ir nepieciešams paaugstināts izšķīdušā skābekļa līmenis, izšķīdušajam skābeklim refluksā ir būtiska ietekme uz MBBR darbību. Tā rezultātā tiek sasniegta visekonomiskākā atteces koeficienta (Q refluksa/Q ieplūdes) augšējā robeža ražošanā. Virs šīs vērtības kopējā denitrifikācijas efektivitāte samazinās, ja atgaitas plūsma tiek vēl vairāk palielināta. Ja notekūdeņu raksturs ir piemērots priekšgala denitrifikācijai, slāpekļa atdalīšanas ātrums parasti ir no 50% līdz 70% ar atdeves attiecību (1:1) līdz (3:1). Ražošanas praksē denitrifikācijas ātrumu var ietekmēt tādi faktori kā: atrašanās vieta, sezonālās atšķirības notekūdeņu īpašībās (piemēram, C/N), reaktorā ievestā izšķīdušā skābekļa koncentrācija un notekūdeņu temperatūra.
2.7.2. Kustīgās gultas bioplēves reaktors ar pēcdenitrifikāciju
When the degradable carbon in the wastewater is naturally insufficient, or has been consumed by upstream processes, or when the wastewater treatment plant occupies an area subject to when the need for concise and high-speed denitrification is limited, MBBR with posterior denitrification can be considered. because the denitrification performance is not affected by internal circulation or carbon source, the posterior denitrification process can achieve high denitrification rates (>80%) ar īsu HAT.
Ja notekūdeņu BSP un nitrātu prasības ir stingrākas, pēc mazās aerācijas MBBR var būt nepieciešama pēcdenitrifikācija. ekspluatācijas pieredze liecina, ka, ja augšpus notiek sedimentācijas process, pēc denitrifikācijas var būt fosfora koncentrācijas, kas nav pietiekamas šūnu sintēzei, un šajā brīdī denitrifikācijas veiktspēja var būt kavēta.
Ja ogleklis ir pārpildīts, izmantotā oglekļa avota maksimālais nitrātu nesēja virsmas laukuma noņemšanas ātrums (SARR) var būt lielāks par 2g/(m{1}}d). Nitrātu virsmas laukuma noņemšanas ātrumi dažādiem oglekļa avotiem un dažādām temperatūrām ir norādīti attēlos 2-9.
● Attēls 1-9 Virsmas laukuma noņemšanas ātrums nesējiem ar dažādiem oglekļa avotiem kā temperatūras funkcija
2.7.3. Kombinēts pirms/pēc denitrifikācijas kustīgās gultas bioplēves reaktors
Kustīgās slāņa reaktorus ar priekšējo un aizmugurējo denitrifikāciju var kombinēt, tādējādi izmantojot priekšējās denitrifikācijas ekonomiskās priekšrocības. Priekšējā denitrifikācijas reaktora konstrukciju var uzskatīt par aerācijas tvertni ziemā. Konstrukcijā var apsvērt priekšējā denitrifikācijas reaktora izmantošanu kā aerācijas tvertni ziemā. Tas ir tāpēc.
1) Aerācijas reakcijas tvertnes tilpuma palielināšana palīdz uzlabot nitrifikāciju.
2) Zemāka ūdens temperatūra var palielināt izšķīdušā skābekļa koncentrāciju un samazināt izšķīdušā ĶSP, kas var ietekmēt priekšgala denitrifikācijas efektivitāti.
3) Ziemā pēcdenitrifikācijas reaktors var veikt visus denitrifikācijas uzdevumus.
2.7.4. Denitrifikācijas maisīšana
Denitrifikācijā MBBR ir izmantots uz sliedēm uzstādīts iegremdējams mehāniskais maisītājs, lai cirkulētu un sajauktu šķidrumu reaktorā.
ķermenis un nesējs. Projektējot maisītāju, īpaši jāņem vērā šādi aspekti: (1) maisītāja atrašanās vieta un virziens; (3) maisītāja veids; (3) maisīšanas enerģija.
Bioplēves nesēja relatīvais blīvums ir aptuveni 0,96, tāpēc tas peldēs ūdenī bez enerģijas pievadīšanas, kas atšķiras no aktīvo dūņu procesa. Ja aktīvo dūņu procesā netiek izmantota enerģija, cietās vielas (dūņas) nosēžas.
Rezultātā MBBR maisītājs jānovieto tuvu ūdens virsmai, bet ne pārāk tuvu ūdens virsmai, pretējā gadījumā tas radīs virpuļus uz atkārtotas ūdens virsmas un tādējādi ienesīs gaisu reaktorā. Kā parādīts attēlā 1-10, maisītājs ir nedaudz jānoliek uz leju, lai nesēju varētu iespiest dziļāk reaktorā. Parasti negāzētam MBBR ir nepieciešama 25 līdz 35 w/m3 enerģijas, lai maisītu visu nesēju. Īpaši jāapsver denitrificējošā MBBR maisīšana. Ne visi maisītāji ir piemēroti ilgstošai lietošanai MBBR. Maisītāju ražotājs (ABS), izmantojot vairākas MBBR vienības, ir izstrādājis ABS123K maisītāju, kas īpaši piemērots kustīga slāņa reaktoriem. Šis maisītājs ir izgatavots no nerūsējošā tērauda ar atpakaļ izliektu maisītāju, kas spēj izturēt maisītāja berzi no nesēja. Lai novērstu turētāja bojājumus un maisītāja nodilumu, ABS123K maisītājam ir 12 mm apaļie stieņi, kas metināti gar dzenskrūves spārniem. Lietojot kustīgā slāņa reaktorā, ABS123K maisītāja ātrums ir diezgan zems (90 apgr./min pie 50 Hz un 105 apgr./min pie 60 Hz). Sajaukšanas enerģija, kas nepieciešama denitrificējošā MBBR sajaukšanai, ir saistīta ar nesēja uzpildes attiecību un paredzamo bioplēves augšanu. Praktiskā pieredze liecina, ka maisīšana ir efektīvāka pie zemām nesēja piepildījuma attiecībām (piem<55%). At higher fill ratios, it is difficult for the agitator to circulate the carriers and therefore high carrier fill ratios should be avoided. Low filling ratios and correspondingly high carrier surface loadings increase the biofilm concentration and thus sink the carrier, making it easier for the stirrer to stir the carrier and circulate it in the reactor. From this point of view, it is important to choose the appropriate denitrification reactor size, as a proper reactor size allows for a filling ratio and mechanical stirring to be compatible.
● 10. attēls
a) ABS123K maisītājs, kas vērsts pret ūdens virsmu un noliekts par 30 grādiem uz leju, lai iespiestu nesēju dziļāk reaktorā;
b) denitrifikācijas MBBR, kas darbojas notekūdeņu attīrīšanas iekārtā
2.8. Iepriekšēja apstrāde
Tāpat kā ar citām iegremdētām bioplēves tehnoloģijām, MBBR padeves ūdenim ir nepieciešama atbilstoša pirmapstrāde. Lai nodrošinātu labu režģi un sedimentāciju, ir jāizvairās no nepatīkamu inertu materiālu, piemēram, gružu, plastmasas un smilšu, ilgstošas uzkrāšanās MBBR. Tā kā MBBR ir daļēji piepildīts ar nesējiem, šos inertos materiālus ir grūti noņemt, kad tie nonāk MBBR. Ja ir pieejama primārā apstrāde, MBBR ražotāji parasti iesaka, lai režģa sprauga nedrīkst būt lielāka par 6 mm, un, ja nav pieejama primārā apstrāde, ir jāuzstāda smalks režģis līdz 3 mm. Turklāt, ja MBBR tiek pievienots esošajam procesam, vairs nav jāpievieno režģi, ja esošais apstrādes līmenis jau ir augsts.
2.9. MBBR atdalīšana cietā un šķidrā veidā
Salīdzinot ar aktīvo dūņu procesu, kustīgās slāņa process ir ļoti elastīgs no turpmākās cietās-šķidruma atdalīšanas viedokļa. Kustīgās slāņa procesa bioloģiskās apstrādes efekts nav atkarīgs no cietā un šķidruma atdalīšanas posma, tāpēc tā cietā un šķidruma atdalīšanas vienības var mainīt. Turklāt MBBR notekūdeņu cieto vielu koncentrācija ir vismaz par vienu pakāpi zemāka nekā aktīvo dūņu procesā. Tāpēc MBBR ir veiksmīgi pielietotas dažādas cieto un šķidrumu atdalīšanas tehnoloģijas, kuras var apvienot ar vienkāršām un efektīvām cieto un šķidrumu atdalīšanas tehnoloģijām, piemēram, gaisa flotāciju vai augsta blīvuma sedimentācijas tvertnēm, kur zeme ir visaugstākajā līmenī. Modernizējot esošās notekūdeņu attīrīšanas iekārtas, esošās nostādināšanas tvertnes var izmantot cieto vielu atdalīšanai MBBR.
2.10. Apsvērumi, izstrādājot MBBR
Sekojošais ir ļoti svarīgs MBBR projektēšanai.
2.10.1 MBBR ceļojošā plūsmas ātrums (horizontālais plūsmas ātrums)
The peak flow rate (flow divided by reactor cross-sectional area) at peak flow through the MBBR must be considered in the design with a small flow rate (e.g. 20m/h), the carriers can be evenly distributed in the reactor. Too high travel flow rate (e.g. >35m/h), nesēji uzkrāsies pie pārtvērēja režģa un radīs lielus galvas zudumus. Dažreiz hidrauliskie apstākļi pie maksimālā plūsmas ātruma noteiks MBBR ģeometriju un sēriju skaitu. MBBR projektēšanā ir svarīgi konsultēties ar ražotāju un noteikt atbilstošu kustības plūsmas ātrumu. Arī reaktora malu attiecība ir faktors. Kopumā neliela malu attiecība (piemēram, 1:1 vai mazāka) palīdz samazināt nesēja novirzi uz pārtvērēja režģi pie maksimālās plūsmas ātruma un nodrošina vienmērīgāku nesēju sadalījumu reaktorā.
2.10.2 MBBR tvertnes putu problēmas
Problēmas ar putām MBBR nav izplatītas, taču tās var rasties sliktas palaišanas vai darbības laikā. Sakarā ar divām starpsienām nepārtrauktā baseina vidū ir augstāka par ūdens virsmu, tāpēc putas tiks ierobežotas līdz MBBR. Ja putas ir jākontrolē, ieteicams lietot pretputošanas līdzekļus. Pretputošanas līdzekļu izmantošana nosegs nesēju un kavēs substrāta difūziju uz bioplēvi, kas var ietekmēt MBBR darbību. Nedrīkst izmantot silicīdu putu slāpētājus, jo tie nav saderīgi ar plastmasas nesējiem.
2.10.3. Nesējgultnes atbrīvošana un pagaidu uzglabāšana
Lai gan labi projektētiem un uzbūvētiem kustīga slāņa reaktoriem kļūmes ir reti sastopamas, tomēr ir saprātīgi atrisināt problēmu, kā pārvietot nesēju no reaktora un uzglabāt, kad reaktors ir izslēgts apkopes dēļ utt. . Visus šķidrumus reaktorā, ieskaitot nesējus, var novadīt ar 10 cm ieliektu riteņu virpuļsūkni. Ja projektētā uzpildes attiecība ir piemērota, nesēju vienā reaktorā var īslaicīgi pārvietot uz citu reaktoru. Tomēr šīs metodes trūkums ir tāds, ka, pārvietojot nesējus atpakaļ, ir grūti atjaunot abus reaktorus uz to sākotnējo piepildījuma attiecību. Kad nesēji ir iesūknēti atpakaļ reaktorā, vienīgais saprātīgais veids, kā precīzi izmērīt nesēja piepildījuma attiecību, ir iztukšot reaktoru un izmērīt nesēja augstumu abos reaktoros. Ideālā gadījumā būtu vēl viens baseins vai cita neizmantota iekārta, ko varētu izmantot kā pagaidu uzglabāšanas konteineru nesējiem, lai varētu viegli nodrošināt oriģinālo reaktora piepildījuma nesēju attiecību.