Kuidas toimub MBBR samaaegne nitrifikatsioon ja denitrifikatsioon?
(1) Samaaegse nitrifikatsiooni ja denitrifikatsiooni bioloogilise lämmastiku eemaldamise (SND) kontseptsioon
Samaaegne nitrifikatsioon, denitrifikatsioon ja denitrifikatsioon (SND) on nitrifikatsiooni, denitrifikatsiooni ja süsiniku eemaldamise samaaegne tootmine samas reaktoris. See murrab läbi traditsioonilise seisukoha, et nitrifikatsioon ja denitrifikatsioon ei saa toimuda samal ajal, eriti aeroobsetes tingimustes, võib toimuda ka denitrifikatsioon, mis teeb võimalikuks samaaegse nitrifikatsiooni ja denitrifikatsiooni.
Nitrifikatsiooniprotsess kulutab leeliselisust ja denitrifikatsiooniprotsess tekitab leeliselisust, nii et SND suudab tõhusalt hoida pH-väärtust reaktoris stabiilsena, ilma et oleks vaja happe-aluse neutraliseerimist ja välist süsinikuallikat; see säästab reaktori mahtu, lühendab reaktsiooniaega ja vähendab nitraadi olekut. Lämmastiku kontsentratsioon võib vähendada sekundaarses settepaagis hõljuvat muda, nii et SND-st on saanud bioloogilise denitrifikatsiooni uurimispunkt. SND bioloogilise denitrifikatsiooni teostatavuse osas on praegu kolm peamist vaadet erinevatest vaatenurkadest:
Makrokeskkonna perspektiiv: see seisukoht usub, et täiesti ühtlast segunemisolekut ei eksisteeri ja DO ebaühtlane jaotumine reaktoris võib moodustada aeroobseid, anoksilisi ja anaeroobseid piirkondi, mis võivad tekkida samas bioreaktoris anoksilise/anaeroobse keskkonna tingimustes. keskkonnatingimused Denitrifikatsioonireaktsioon koos orgaanilise aine eemaldamisega aeroobses keskkonnas ja ammoniaaklämmastiku nitrifikatsiooniga sektsioonis on võimalik saavutada SND.
Mikrokeskkonna vaatenurgast: see seisukoht on, et anoksiline mikrokeskkond mikroobide flokis on SND moodustumise peamine põhjus, st hapniku difusiooni (transmissiooni) piiratuse tõttu on mikroobis lahustunud hapniku gradient. floc, mis soodustab samaaegse nitrifikatsiooni ja denitrifikatsiooni mikrokeskkonna realiseerimist.
Bioloogiline vaatenurk: see seisukoht on, et SND esinemise peamiseks põhjuseks peetakse eriliste mikroobipopulatsioonide olemasolu. Mõned nitrifitseerivad bakterid võivad lisaks tavalisele nitrifikatsioonile teostada denitrifikatsiooni ja mõned Hollandi teadlased on aeroobse nitrifikatsiooni eraldanud. ja suudab teostada Thiococcus pantrophicus'e aeroobset denitrifikatsiooni; mõned bakterid teevad üksteisega koostööd, et viia läbi järjestikuseid reaktsioone ammoniaagi muutmiseks lämmastikuks, mis annab võimaluse viia lõpule bioloogiline denitrifikatsioon samas reaktoris samadel tingimustel.
Praegu on bioloogilise denitrifikatsiooni kohta palju mikrobioloogilisi uuringuid ja seletusi, kuid need ei ole täiuslikud ning SND nähtuse mõistmine on alles väljatöötamisel ja uurimisel. Mikrokeskkonna teooria on üldtunnustatud. Lahustunud hapniku gradiendi olemasolu tõttu on lahustunud hapniku kontsentratsioon mikroobsete helveste või biokilede välispinnal kõrge, peamiselt aeroobsete nitrifitseerivate bakterite ja ammoniaagibakterite puhul; sügaval sees on hapnikuülekanne blokeeritud ja väline Anoksiliste piirkondade tekitamiseks kulub suur kogus lahustunud hapnikku ning domineerivad tüved on denitrifitseerivad bakterid, mis võivad viia samaaegse nitrifikatsiooni ja denitrifikatsioonini. See teooria selgitab erinevate bakteriliikide levinud probleemi samas reaktoris, kuid seal on ka defekt, see tähendab orgaanilise süsiniku allika probleem. Orgaaniline süsinikuallikas pole mitte ainult heterotroofse denitrifikatsiooni elektrondoonor, vaid ka nitrifikatsiooniprotsessi inhibiitor. Kui orgaaniline süsinikuallikas kanalisatsioonis läbib aeroobse kihi, oksüdeeritakse see kõigepealt aeroobse oksüdatsiooni teel. Denitrifitseerivad bakterid anoksilises tsoonis on tingitud elektrondoonorite puudumisest, mis vähendab denitrifikatsiooni kiirust, mis võib mõjutada SND denitrifikatsiooni efektiivsust. Seetõttu tuleb samaaegse nitrifikatsiooni ja denitrifikatsiooni mehhanismi veel täiustada.
(2) Samaaegse nitrifikatsiooni, denitrifikatsiooni ja denitrifikatsiooni mehhanism MBBR-i bioloogilises liikuvas voodis
MBBR on kõrge kasuteguriga uut tüüpi reaktor, mis ühendab endas suspendeeritud kasvu aktiivmudameetodi ja biokile kasvumeetodi. Konstruktsiooni põhiprintsiip on lisada vees lähedase erikaaluga hõljuvaid täiteaineid otse reaktsioonipaaki mikroorganismide tegevusena. Kandja, suspendeeritud täiteaine võib reoveega sageli kokku puutuda ja täiteaine pinnale kasvab järk-järgult biokile (rippuv kile), mis tugevdab saasteainete, lahustunud hapniku ja biokile massiülekandeefekti, st MBBR on nimetatakse "mobiilseks bioloogiliseks filmiks". SND mehhanismi seniste uuringute põhjal koos mikrokeskkonna ja bioloogilise teooriaga on SND võimalikud reaktsiooniviisid MBBR biokiles aeroobsed ammoniaaki oksüdeerivad bakterid, nitritit oksüdeerivad bakterid ja aeroobne denitrifikatsioon, mis on jaotunud biokile aeroobses kihis. Bakterid teevad koostööd anammoksbakterite, autotroofsete nitritibakteritega ja bioloogilises anoksilises kihis jaotunud denitrifitseerivate bakteritega ning saavutavad lõpuks denitrifikatsiooni eesmärgi.
MBBR tugineb aeratsioonipaagis olevale aeratsioonile ja veevoolu tõstvale toimele, et muuta kandur keevkihis, moodustades seeläbi hõljuva aktiivmuda ja kinnitunud biokile, mis annab täieliku mängu nii kinnitunud kui ka hõljuvate organismide eelistele. See mitte ainult ei paku makroskoopilist ja mikroskoopilist aeroobset ja anaeroobset keskkonda, vaid lahendab ka DO vaidlusi ja süsinikuallika vaidlusi autotroofsete nitrifitseerivate bakterite, heterotroofsete denitrifitseerivate bakterite ja heterotroofsete bakterite vahel. Seetõttu saab MBBR realiseerida kahe nitrifikatsiooni ja denitrifikatsiooni protsessi dünaamilise tasakaalu ning sellel on väga head tingimused samaaegseks nitrifikatsiooniks ja denitrifikatsiooniks ning see võib realiseerida MBBR-i samaaegset nitrifikatsiooni, denitrifikatsiooni ja denitrifikatsiooni.
MBBR samaaegse nitrifikatsiooni ja denitrifikatsiooni mõjutegurid
Võtmetehnoloogia samaaegse nitrifikatsiooni ja denitrifikatsiooni saavutamiseks MBBR-is on nitrifikatsiooni ja denitrifikatsiooni kineetilise tasakaalu kontrollimine MBBR-is ning DO-vaidluse lahendamine autotroofsete nitrifitseerivate bakterite ja heterotroofsete bakterite vahel ning süsinikuallika vaidlus denitrifitseerivate bakterite ja heterotroofsete bakterite vahel, jne, seega on peamised kontrollitegurid: süsiniku ja lämmastiku suhe, lahustunud hapniku kontsentratsioon, temperatuur ja pH.
(1) Täiteainete mõju MBBR meetodile
MBBR-meetodi tehniline võti peitub bioloogilistes täiteainetes, mille erikaal on lähedane vee erikaalule ja mida on kerge segamisel veega vabalt liikuda. Tavaliselt on täiteaine valmistatud polüetüleenplastist. Iga kandja kuju on väike silinder läbimõõduga 10mm ja kõrgusega 8mm. Silindris on risttoed ja välisseinal väljaulatuvad vertikaalsed uimed. Täiteaine õõnesosa moodustab 0,95 protsenti kogu mahust. st vett ja täiteainet täis anumas on iga täiteaine vee maht 95 protsenti . Võttes arvesse täiteaine pöörlemist ja mahuti kogumahtu, on täiteaine täiteaste määratletud kanduri poolt hõivatud ruumi osakaaluna. Parima segamisefekti saavutamiseks on täiteaine täiteaste maksimaalselt 0,7. Teoreetiliselt on täiteaine kogu eripind defineeritud eripindade arvuga bioloogilise kandja mahuühiku kohta, mis on üldiselt 700m2/m3. Kui biokile kasvab kanduri sees, on konkreetse pinna tegelik efektiivne kasutus umbes 500m2/m3.
Seda tüüpi bioloogiline täiteaine soodustab mikroorganismide kasvu täiteaine siseküljel, moodustades suhteliselt stabiilse biokile ja sellega on lihtne moodustada keevkihti. Kui eelpuhastusnõuded on madalad või reovesi sisaldab suures koguses kiulisi aineid, näiteks primaarset settepaaki ei kasutata olmereoveepuhastuses või kui puhastatakse suures koguses kiudu sisaldavat paberivalmistamise reovett, kasutatakse bioloogilist täiteainet. kasutatakse väikest eripinda ja suurt suurust. Parema eeltöötluse või nitrifikatsiooni korral kasutatakse suure eripinnaga bioloogilist täiteainet.
(2) Lahustunud hapniku (DO) mõju MBBR meetodile
DO kontsentratsioon on peamine piirav tegur, mis mõjutab samaaegset nitrifikatsiooni ja denitrifikatsiooni. DO kontsentratsiooni reguleerides võivad biokile erinevad osad moodustada aeroobse või anoksilise tsooni, millel on võime saavutada samaaegset nitrifikatsiooni ja denitrifikatsiooni. füüsilised tingimused.
Teoreetiliselt, kui DO kontsentratsioon on liiga kõrge, võib DO tungida biokile sisemusse, muutes selle sees anoksilise tsooni moodustamise keeruliseks ning suur hulk ammoniaaklämmastikku oksüdeerub nitraadiks ja nitritiks, muutes heitvee TN endiselt kõrgeks. . Vastupidi, kui DO kontsentratsioon on väga madal, moodustub biokile sees suur osa anaeroobsest tsoonist ja suureneb biokile denitrifikatsioonivõime (nitraatide ja nitritite kontsentratsioonid heitvees on väga madalad ), kuid DO, MBBR ebapiisava tarne tõttu Protsessi nitrifikatsiooniefekt väheneb, mistõttu heitvees suureneb ammoniaaklämmastiku kontsentratsioon, mis toob kaasa heitvee TN suurenemise, mis mõjutab lõplikku puhastusefekti.
Uurimistööga saavutati lõpuks MBBR-meetodi optimaalne väärtus olmereovee DO puhastamiseks: kui DO kontsentratsioon on üle 2 mg/l, mõjutab DO vähe MBBR nitrifikatsiooniefekti ja ammoniaaklämmastiku eemaldamise kiirus võib jõuda 97 protsendini -99 protsenti protsenti , võib väljavoolu ammoniaaklämmastikku hoida alla 1.0mg/L; kui DO massikontsentratsioon on umbes 1.0mg/L, on ammoniaaklämmastiku eemaldamise kiirus umbes 84 protsenti ja heitvee ammoniaaklämmastiku kontsentratsioon on oluliselt suurenenud. Lisaks ei tohiks õhutuspaagi DO olla liiga kõrge. Liiga kõrge lahustunud hapnikusisaldusega hapnik võib põhjustada orgaaniliste saasteainete liiga kiiret lagunemist, mistõttu mikroorganismidel napib toitaineid, aktiivmuda on kerge vananeda ja struktuur on lahti. Lisaks on DO liiga kõrge ja liigne energiatarbimine ei sobi majanduslikult.
Kuna MBBR meetod teostab peamiselt reovee lõplikku puhastamist suspendeeritud täiteainete kaudu, on DO mõju suspendeeritud täiteainetele ka üldiste puhastustulemuste võti. Uuringud on näidanud, et reaktori hapnikuga varustamise võimsus suureneb koos suspendeeritud täiteaine täituvuse suurenemisega teatud vahemikus. Aeratsiooni toimel keevitatakse vesi koos täiteainega ja veevoolu turbulents on suurem kui ilma täiteaineta, mis kiirendab gaasi-vedeliku liidese uuenemist ja hapniku ülekannet ning suurendab kiirust. hapniku ülekandest. Täiteaine koguse suurenedes tugevneb lõiketegevus ja turbulentne toime täiteaine, õhuvoolu ja veevoolu vahel. Kui aga lisatava täiteaine kogus on 60 protsenti, muutub täiteaine keevkihistus vees kehvaks ning samuti väheneb veekogu turbulentsiaste, mis vähendab hapniku läbilaskevõimet ja hapniku kasutuse määra. Seetõttu on erinevat tüüpi veekvaliteedi puhul DO koguse kontrollimine kogu protsessi lõpptulemuse jaoks ülioluline.
Mis on MBBR?
MBBR protsess põhineb biokile meetodi põhiprintsiibil. Teatud koguse suspendeeritud kandja lisamisega reaktorisse suurendatakse biomassi ja bioloogilisi aineid reaktoris, parandades seeläbi reaktori töötlemise efektiivsust. Kuna täiteaine tihedus on lähedane vee tihedusele, seguneb see õhutamise ajal täielikult veega ja mikroobide kasvukeskkond on gaas, vedel ja tahke kolmefaasiline.
Kandja kokkupõrge ja lõikamine vees muudavad õhumullid väiksemaks ja suurendavad hapniku kasutusmäära. Lisaks on igal kandjal erinevad bioloogilised liigid sees ja väljas, mõned anaeroobsed bakterid või fakultatiivsed bakterid kasvavad sees ja aeroobsed bakterid väljaspool, nii et iga kandja on mikroreaktor, nii et nitrifikatsioonireaktsioon ja denitrifikatsioonireaktsioon eksisteerivad koos, parandades seeläbi töötlemisefekti. .