Как се осъществява едновременната нитрификация и денитрификация на MBBR?
(1) Концепцията за едновременна нитрификация и денитрификация, биологично отстраняване на азот (SND)
Едновременната нитрификация, денитрификация и денитрификация (SND) е едновременното производство на нитрификация, денитрификация и отстраняване на въглерод в един и същ реактор. Той пробива традиционната гледна точка, че нитрификацията и денитрификацията не могат да се извършват едновременно, особено при аеробни условия, денитрификацията също може да се случи, което прави възможно едновременната нитрификация и денитрификация.
Процесът на нитрификация консумира алкалност, а процесът на денитрификация произвежда алкалност, така че SND може ефективно да поддържа стабилна стойност на рН в реактора, без необходимост от киселинно-алкална неутрализация и без нужда от външен източник на въглерод; той спестява обема на реактора, съкращава времето за реакция и намалява нитратното състояние. Концентрацията на азот може да намали плаващата утайка във вторичния утаителен резервоар, така че SND се превърна в изследователска гореща точка за биологична денитрификация. За осъществимостта на биологичната денитрификация на SND в момента има три основни гледни точки от различни гледни точки:
Макроекологична гледна точка: Тази гледна точка вярва, че не съществува напълно равномерно състояние на смесване и неравномерното разпределение на DO в реактора може да образува аеробни, аноксични и анаеробни области, които могат да се появят в същия биореактор при аноксичен/анаеробен условия на околната среда Реакция на денитрификация, комбинирана с отстраняване на органични вещества в аеробната среда и нитрификация на амонячен азот в участъка, може да се постигне SND.
От гледна точка на микросредата: Този възглед твърди, че безкисната микросреда в микробните флокули е основната причина за образуването на SND, тоест поради ограничаването на дифузията (предаване) на кислорода има градиент на разтворен кислород в микробния floc, което е благоприятно за реализиране на едновременна нитрификация и денитрификация Микросреда.
Биологична гледна точка: Тази гледна точка е, че съществуването на специални микробни популации се счита за основна причина за появата на SND. Някои нитрифициращи бактерии могат да извършват денитрификация в допълнение към нормалната нитрификация, а някои холандски учени са изолирали аеробна нитрификация. , и може да извърши аеробна денитрификация на Thiococcus pantrophicus; някои бактерии си сътрудничат помежду си за провеждане на последователни реакции за превръщане на амоняка в азот, което осигурява възможност за завършване на биологична денитрификация в същия реактор при същите условия.
Понастоящем има много микробиологични изследвания и обяснения за биологичната денитрификация, но те не са съвършени и разбирането на феномена SND все още е в процес на разработка и проучване. Теорията за микросредата е общоприета. Поради наличието на градиент на разтворения кислород, концентрацията на разтворен кислород върху външната повърхност на микробните флокули или биофилми е висока, главно аеробни нитрифициращи бактерии и амонячни бактерии; дълбоко вътре, преносът на кислород е блокиран и външно. Голямо количество разтворен кислород се изразходва за образуване на аноксични зони, а денитрифициращите бактерии са доминиращите щамове, които могат да доведат до възникване на едновременна нитрификация и денитрификация. Тази теория обяснява общия проблем на различните видове бактерии в един и същ реактор, но има и дефект, тоест проблемът с източника на органичен въглерод. Източникът на органичен въглерод е не само донор на електрони на хетеротрофната денитрификация, но и инхибитор на процеса на нитрификация. Когато източникът на органичен въглерод в канализацията премине през аеробния слой, той първо се окислява чрез аеробно окисление. Денитрифициращите бактерии в аноксичната зона се дължат на Липсата на донори на електрони намалява скоростта на денитрификация, което може да повлияе на ефективността на денитрификацията на SND. Следователно механизмът на едновременна нитрификация и денитрификация все още трябва да бъде допълнително подобрен.
(2) Механизмът на едновременна нитрификация, денитрификация и денитрификация в биологично движещо се легло MBBR
MBBR е високоефективен нов тип реактор, който съчетава метода на активна утайка на суспендиран растеж и биофилмния метод на прикрепен растеж. Основният принцип на проектиране е директно добавяне на суспендирани пълнители със специфично тегло, близко до водата, и могат да бъдат суспендирани във вода в реакционния резервоар като дейността на микроорганизми. Носителят, суспендираният пълнител може да бъде в чест контакт с канализацията, а биофилмът (висящ филм) постепенно нараства върху повърхността на пълнителя, което засилва ефекта на масопреноса на замърсители, разтворен кислород и биофилм, тоест MBBR е наречен "мобилен биологичен филм". мембрана". Въз основа на досегашните изследвания върху механизма на SND, в съчетание с микросредата и биологичната теория, възможните режими на реакция на SND в MBBR биофилма са аеробни бактерии, окисляващи амоняк, бактерии, окисляващи нитрити, и аеробна денитрификация, разпределени в аеробния слой на биофилма. Бактериите си сътрудничат с анамокс бактерии, автотрофни нитритни бактерии и денитрифициращи бактерии, разпределени в биологичния аноксичен слой, и накрая постигат целта на денитрификация.
MBBR разчита на аерацията в аерационния резервоар и повдигащия ефект на водния поток, за да направи носителя във флуидизирано състояние, като по този начин образува суспендирана активна утайка и прикрепен биофилм, давайки пълна игра на предимствата както на прикрепените, така и на окачените организми. Той не само осигурява макроскопични и микроскопични аеробни и анаеробни среди, но също така разрешава споровете за DO и споровете за източника на въглерод между автотрофни нитрифициращи бактерии, хетеротрофни денитрифициращи бактерии и хетеротрофни бактерии. Следователно, MBBR може да реализира динамичния баланс на двата процеса на нитрификация и денитрификация и има много добри условия за едновременна нитрификация и денитрификация и може да реализира MBBR едновременна нитрификация, денитрификация и денитрификация.
Влиятелни фактори на MBBR едновременната нитрификация и денитрификация
Ключовата технология за постигане на едновременна нитрификация и денитрификация в MBBR е да се контролира кинетичния баланс на нитрификацията и денитрификацията в MBBR и да се разреши спорът за DO между автотрофни нитрифициращи бактерии и хетеротрофни бактерии и спорът за източника на въглерод между денитрифициращи бактерии и хетеротрофни бактерии, и др., така че основните контролни фактори са: съотношение въглерод-азот, концентрация на разтворен кислород, температура и pH.
(1) Влиянието на пълнителите върху метода MBBR
Техническият ключ на метода MBBR се крие в биологичните пълнители, чието специфично тегло е близко до това на водата и които се движат лесно с вода при леко разбъркване. Обикновено пълнителят е изработен от полиетиленова пластмаса. Формата на всеки носач е малък цилиндър с диаметър 10mm и височина 8mm. В цилиндъра има кръстосани опори и стърчащи вертикални ребра на външната стена. Кухата част на пълнителя представлява 0.95 процента от целия обем. , тоест в съд, пълен с вода и пълнител, обемът на водата във всеки пълнител е 95 процента. Като се вземе предвид въртенето на пълнителя и общия обем на контейнера, коефициентът на запълване на пълнителя се определя като частта на пространството, заето от носача. За да се постигне най-добър ефект на смесване, коефициентът на запълване на пълнителя е най-много 0,7. Теоретично, общата специфична повърхност на пълнителя се определя от броя на специфичните повърхностни площи на единица обем биологичен носител, който обикновено е 700m2/m3. Когато биофилмът расте вътре в носача, действителното ефективно използване на специфичната повърхност е около 500m2/m3.
Този тип биологичен пълнител е благоприятен за растежа на микроорганизми от вътрешната страна на пълнителя, образувайки относително стабилен биофилм и е лесно да се образува флуидизирано състояние. Когато изискванията за предварителна обработка са ниски или отпадните води съдържат голямо количество влакнести вещества, например първичният утаител не се използва за пречистване на битови отпадни води или когато се пречиства отпадната вода от производството на хартия, съдържаща голямо количество влакна, биологичният пълнител с използва се малка специфична повърхност и голям размер. Когато има по-добра предварителна обработка или за нитрификация, се използва биологичният пълнител с голяма специфична повърхност.
(2) Ефектът на разтворения кислород (DO) върху метода MBBR
Концентрацията на DO е основен ограничаващ фактор, влияещ върху едновременната нитрификация и денитрификация. Чрез контролиране на концентрацията на DO, различни части от биофилма могат да образуват аеробна зона или аноксична зона, която има способността да постигне едновременна нитрификация и денитрификация. физически условия.
Теоретично, когато концентрацията на DO е твърде висока, DO може да проникне във вътрешността на биофилма, което затруднява образуването на аноксична зона вътре, а голямо количество амонячен азот се окислява до нитрати и нитрити, което прави изтичащата течност все още висока . Напротив, ако концентрацията на DO е много ниска, голяма част от анаеробната зона ще се образува вътре в биофилма и капацитетът за денитрификация на биофилма ще се засили (концентрациите на нитрати и нитрити в отпадъчните води са много ниски ), но поради недостатъчно снабдяване с DO, MBBR Нитрификационният ефект на процеса намалява, така че концентрацията на амонячен азот в отпадъчните води се увеличава, което води до повишаване на TN на отпадъчния флуит, което се отразява на крайния ефект на пречистване.
Чрез изследването най-накрая се получава оптимална стойност на метода MBBR за третиране на градска битова канализация на DO: когато концентрацията на DO е над 2 mg/L, DO има малък ефект върху ефекта на нитрификация на MBBR и скоростта на отстраняване на амонячния азот може достигне 97 процента -99 процента процента, изтичащият амонячен азот може да се поддържа под 1.0mg/L; когато масовата концентрация на DO е около 1.0mg/L, скоростта на отстраняване на амонячен азот е около 84 процента, а концентрацията на амонячен азот в оттичащата течност се е увеличила значително. Освен това DO в резервоара за аерация не трябва да е твърде висок. Твърде високото количество разтворен кислород може да доведе до твърде бързо разлагане на органичните замърсители, така че микроорганизмите да нямат хранителни вещества, активната утайка е лесна за стареене и структурата е рохкава. Освен това, DO е твърде висок и прекомерната консумация на енергия не е икономически подходяща.
Тъй като методът MBBR реализира основно окончателното пречистване на отпадни води чрез суспендирани пълнители, ефектът на DO върху суспендираните пълнители също е ключът към цялостните резултати от пречистването. Проучванията показват, че оксигенационният капацитет на реактора се увеличава с увеличаване на скоростта на пълнене на суспендирания пълнител в определен диапазон. Под действието на аерацията водата се флуидизира заедно с пълнителя и турбулентността на водния поток е по-голяма от тази без пълнителя, което ускорява обновяването на интерфейса газ-течност и преноса на кислород и увеличава скоростта на пренос на кислород. С увеличаване на количеството пълнител, рязането и турбулентното действие между пълнителя, въздушния поток и водния поток продължават да се засилват. Въпреки това, когато количеството на добавения пълнител е 60 процента, флуидизиращият ефект на пълнителя във водата става слаб и степента на турбуленция във водното тяло също намалява, което намалява скоростта на предаване на кислорода и степента на използване на кислорода. Следователно, за различните видове качество на водата, контролирането на количеството DO е от решаващо значение за крайния резултат от обработката на целия процес.
Какво е MBBR?
Процесът MBBR се основава на основния принцип на метода на биофилма. Чрез добавяне на определено количество суспендиран носител към реактора, биомасата и биологичните видове в реактора се увеличават, като по този начин се подобрява ефективността на обработка на реактора. Тъй като плътността на пълнителя е близка до тази на водата, той се смесва напълно с вода по време на аерацията, а средата за растеж на микроби е газообразна, течна и твърда трифазна.
Сблъсъкът и срязването на носителя във водата правят въздушните мехурчета по-малки и увеличават степента на използване на кислорода. В допълнение, всеки носител има различни биологични видове отвътре и отвън, като някои анаеробни бактерии или факултативни бактерии растат вътре и аеробни бактерии отвън, така че всеки носител е микрореактор, така че реакцията на нитрификация и реакцията на денитрификация съжителстват, като по този начин се подобрява ефектът на обработка .