Hogyan valósul meg az MBBR egyidejű nitrifikációja és denitrifikációja?
(1) Az egyidejű nitrifikáció és denitrifikáció biológiai nitrogéneltávolítás (SND) koncepciója
A szimultán nitrifikáció, denitrifikáció és denitrifikáció (SND) a nitrifikáció, denitrifikáció és széneltávolítás egyidejű előállítása ugyanabban a reaktorban. Áttöri azt a hagyományos nézetet, hogy a nitrifikáció és a denitrifikáció nem történhet egyszerre, különösen aerob körülmények között, denitrifikáció is megtörténhet, lehetővé téve az egyidejű nitrifikációt és denitrifikációt.
A nitrifikációs folyamat lúgosságot fogyaszt, a denitrifikációs folyamat pedig lúgosságot hoz létre, így az SND hatékonyan tudja stabilan tartani a reaktor pH-értékét, sav-bázis semlegesítés és külső szénforrás nélkül; megspórolja a reaktor térfogatát, lerövidíti a reakcióidőt, csökkenti a nitrát állapotot. A nitrogénkoncentráció csökkentheti a másodlagos ülepítő tartályban lebegő iszap mennyiségét, így az SND a biológiai denitrifikáció kutatási központjává vált. Az SND biológiai denitrifikáció megvalósíthatóságát illetően jelenleg három fő nézet létezik különböző nézőpontokból:
Makrokörnyezeti perspektíva: Ez a nézőpont úgy véli, hogy nem létezik teljesen egyenletes keverési állapot, és a DO egyenetlen eloszlása a reaktorban aerob, anoxikus és anaerob régiókat képezhet, amelyek ugyanabban a bioreaktorban anoxikus/anaerob körülmények között is előfordulhatnak. környezeti feltételek Denitrifikációs reakció, kombinálva az aerob környezetben lévő szerves anyagok eltávolításával és az ammónia nitrogén nitrifikációjával a szakaszon, SND érhető el.
A mikrokörnyezet szemszögéből: Ez a nézet szerint az SND kialakulásának fő oka az anoxikus mikrokörnyezet a mikrobiális pelyhekben, vagyis az oxigén diffúzió (transzmisszió) korlátozottsága miatt a mikrobában oldott oxigén gradiens van. floc, amely elősegíti az egyidejű nitrifikáció és denitrifikáció megvalósulását Mikrokörnyezet.
Biológiai nézőpont: Ez a nézet szerint a speciális mikrobiális populációk létezését tekintik az SND előfordulásának fő okának. Egyes nitrifikáló baktériumok a normál nitrifikáció mellett denitrifikációt is végezhetnek, és néhány holland tudós izolált aerob nitrifikációt. , és elvégezheti a Thiococcus pantrophicus aerob denitrifikációját; egyes baktériumok együttműködnek egymással, hogy egymást követő reakciókat hajtsanak végre az ammónia nitrogénné történő átalakítására, ami lehetőséget biztosít a biológiai denitrifikáció befejezésére ugyanabban a reaktorban, azonos körülmények között.
Jelenleg számos mikrobiológiai tanulmány és magyarázat létezik a biológiai denitrifikációról, de ezek nem tökéletesek, és az SND jelenség megértése még fejlesztés és feltárás alatt áll. A mikrokörnyezet elmélete általánosan elfogadott. Az oldott oxigén gradiens megléte miatt a mikrobiális pelyhek vagy biofilmek külső felületén magas az oldott oxigén koncentrációja, elsősorban az aerob nitrifikáló baktériumok és az ammónia baktériumok; mélyen belül az oxigéntranszfer gátolt és külső Nagy mennyiségű oldott oxigént használnak fel az anoxikus területek előállításához, és a denitrifikáló baktériumok a domináns törzsek, amelyek egyidejű nitrifikációhoz és denitrifikációhoz vezethetnek. Ez az elmélet megmagyarázza a különböző baktériumfajok gyakori problémáját ugyanabban a reaktorban, de van egy hiba is, vagyis a szerves szénforrás problémája. A szerves szénforrás nemcsak a heterotróf denitrifikáció elektrondonorja, hanem a nitrifikációs folyamat gátlója is. Amikor a szennyvíz szerves szénforrása áthalad az aerob rétegen, először aerob oxidációval oxidálódik. Az anoxikus zónában lévő denitrifikáló baktériumok okai: Az elektrondonorok hiánya csökkenti a denitrifikációs sebességet, ami befolyásolhatja az SND denitrifikációs hatékonyságát. Ezért az egyidejű nitrifikáció és denitrifikáció mechanizmusát még tovább kell fejleszteni.
(2) Az egyidejű nitrifikáció, denitrifikáció és denitrifikáció mechanizmusa MBBR biológiai mozgóágyban
Az MBBR egy nagy hatásfokú új típusú reaktor, amely egyesíti a szuszpendált növesztés eleveniszapos módszerét és a hozzákapcsolt növesztés biofilmes módszerét. A tervezési alapelv az, hogy a vízhez közeli fajsúlyú és vízben szuszpendálható szuszpendált töltőanyagokat közvetlenül a reakciótartályba adják a mikroorganizmusok tevékenységeként. A hordozó, a szuszpendált töltőanyag gyakori érintkezésbe kerülhet a szennyvízzel, és a töltőanyag felületén fokozatosan megnő a biofilm (filmfüggő), ami erősíti a szennyező anyagok, az oldott oxigén és a biofilm tömegátadó hatását, azaz az MBBR. „mobil biológiai filmnek” nevezik. membrán". Az SND mechanizmus eddigi kutatásai alapján a mikrokörnyezet és a biológiai elmélettel kombinálva az MBBR biofilmben az SND lehetséges reakciómódjai az aerob ammóniát oxidáló baktériumok, a nitrit oxidáló baktériumok és a biofilm aerob rétegében eloszló aerob denitrifikáció. A baktériumok együttműködnek a biológiai anoxikus rétegben elhelyezkedő anammox baktériumokkal, autotróf nitrit baktériumokkal és denitrifikáló baktériumokkal, és végül elérik a denitrifikáció célját.
Az MBBR a levegőztető tartály levegőztetésére és a vízáram emelő hatására támaszkodik, hogy a hordozót fluidizált állapotba hozza, ezáltal lebegő eleveniszapot és hozzátapadt biofilmet képez, teljes játékot biztosítva mind a megtapadt, mind a lebegő szervezetek előnyeinek. Nemcsak makroszkopikus és mikroszkopikus aerob és anaerob környezetet biztosít, hanem megoldja az autotróf nitrifikáló baktériumok, a heterotróf denitrifikáló baktériumok és a heterotróf baktériumok közötti DO vitákat és a szénforrásokkal kapcsolatos vitákat is. Ezért az MBBR képes megvalósítani a két folyamat, a nitrifikáció és a denitrifikáció dinamikus egyensúlyát, és nagyon jó feltételekkel rendelkezik az egyidejű nitrifikációhoz és denitrifikációhoz, valamint megvalósíthatja az MBBR egyidejű nitrifikációját, denitrifikációját és denitrifikációját.
Az MBBR egyidejű nitrifikációját és denitrifikációját befolyásoló tényezők
Az egyidejű nitrifikáció és denitrifikáció elérésének kulcsfontosságú technológiája az MBBR-ben a nitrifikáció és denitrifikáció kinetikai egyensúlyának szabályozása az MBBR-ben, valamint az autotróf nitrifikáló baktériumok és a heterotróf baktériumok közötti DO-vita, valamint a denitrifikáló baktériumok és a heterotróf baktériumok közötti szénforrás-vita megoldása. stb., így a fő szabályozási tényezők a következők: szén-nitrogén arány, oldott oxigén koncentráció, hőmérséklet és pH.
(1) A töltőanyagok hatása az MBBR módszerre
Az MBBR módszer technikai kulcsa a vízéhez közeli fajsúlyú biológiai töltőanyagokban rejlik, amelyek enyhe keverés mellett könnyen, szabadon mozgathatók a vízzel. Általában a töltőanyag polietilén műanyagból készül. Mindegyik tartó kis henger alakú, átmérője 10 mm, magassága 8 mm. A hengerben kereszttartók, a külső falon pedig kiálló függőleges bordák találhatók. A töltőanyag üreges része a teljes térfogat 0,95 százalékát teszi ki. , vagyis egy vízzel és töltőanyaggal teli edényben az egyes töltőanyagokban lévő víz térfogata 95 százalék . Figyelembe véve a töltőanyag forgását és a tartály teljes térfogatát, a töltőanyag töltési arányát a hordozó által elfoglalt hely arányaként határozzuk meg. A legjobb keverési hatás elérése érdekében a töltőanyag töltési aránya legfeljebb 0,7 lehet. Elméletileg a töltőanyag teljes fajlagos felületét a biológiai hordozó egységnyi térfogatára jutó fajlagos felületek száma határozza meg, amely általában 700 m2/m3. Amikor a biofilm a hordozó belsejében nő, a fajlagos felület tényleges hatékony felhasználása körülbelül 500 m2/m3.
Ez a fajta biológiai töltőanyag elősegíti a mikroorganizmusok szaporodását a töltőanyag belsejében, viszonylag stabil biofilmet képezve, és könnyen fluidizált állapotot képez. Ha alacsony az előkezelési igény, vagy a szennyvíz nagy mennyiségű rostos anyagot tartalmaz, például a primer ülepítő tartályt nem használják a kommunális szennyvíztisztításban, vagy ha nagy mennyiségű szálat tartalmazó papírgyártási szennyvizet kezelnek, a biológiai töltőanyag kis fajlagos felületet és nagy méretet használnak. Jobb előkezelés vagy nitrifikáció esetén a nagy fajlagos felületű biológiai töltőanyagot használják.
(2) Az oldott oxigén (DO) hatása az MBBR módszerre
A DO-koncentráció az egyidejű nitrifikációt és denitrifikációt befolyásoló fő korlátozó tényező. A DO koncentráció szabályozásával a biofilm különböző részei aerob zónát vagy anoxikus zónát alkothatnak, amely képes egyidejű nitrifikációt és denitrifikációt elérni. fizikai feltételek.
Elméletileg, ha a DO koncentráció túl magas, a DO behatolhat a biofilm belsejébe, megnehezítve az anoxikus zóna kialakulását, és nagy mennyiségű ammónia-nitrogén oxidálódik nitráttá és nitritté, így a kifolyó TN még mindig magas. . Ellenkezőleg, ha a DO koncentrációja nagyon alacsony, akkor a biofilmen belül az anaerob zóna nagy része képződik, és a biofilm denitrifikációs képessége megnő (a nitrát és nitrit koncentrációja a szennyvízben nagyon alacsony ), de az elégtelen DO, MBBR utánpótlás miatt A folyamat nitrifikációs hatása csökken, így a szennyvíz ammónia nitrogén koncentrációja megnő, ami a szennyvíz TN-jének növekedéséhez vezet, ami befolyásolja a végső tisztítási hatást.
A kutatás révén végül az MBBR módszer optimális értékét kaptuk a települési háztartási szennyvíz DO kezelésére: 2 mg/l feletti DO koncentráció esetén a DO csekély hatással van az MBBR nitrifikáló hatására, és az ammónia nitrogén eltávolítási sebessége eléri a 97 százalékot -99 százalék százalékot, a kifolyó ammónia-nitrogén 1.0mg/L alatt tartható; amikor a DO tömegkoncentráció körülbelül 1.0mg/L, az ammónia-nitrogén eltávolítási sebessége körülbelül 84 százalék, és a kifolyó ammónia-nitrogén koncentrációja jelentősen megnőtt. Ezenkívül a levegőztető tartályban a DO nem lehet túl magas. A túl magas oldott oxigén hatására a szerves szennyező anyagok túl gyorsan bomlanak le, így a mikroorganizmusok tápanyaghiányosak, az eleveniszap könnyen öregszik, szerkezete laza. Ezenkívül a DO túl magas, és a túlzott energiafogyasztás gazdaságilag nem megfelelő.
Mivel az MBBR módszer főként a végső szennyvíztisztítást lebegő töltőanyagokon keresztül valósítja meg, a DO hatása a felfüggesztett töltőanyagokra is kulcsfontosságú a teljes tisztítási eredmény szempontjából. Tanulmányok kimutatták, hogy a reaktor oxigenizációs kapacitása növekszik a szuszpendált töltőanyag töltési sebességének egy bizonyos tartományon belüli növelésével. Levegőztetés hatására a víz a töltőanyaggal együtt fluidizálódik, és a víz áramlásának turbulenciája nagyobb, mint a töltőanyag nélkül, ami felgyorsítja a gáz-folyadék határfelület megújulását és az oxigén átadását, és növeli a sebességet. az oxigénszállításról. A töltőanyag mennyiségének növekedésével a vágóhatás és a turbulens hatás a töltőanyag, a légáramlás és a vízáramlás között tovább erősödik. Ha azonban a hozzáadott töltőanyag mennyisége 60 százalék, akkor a vízben a töltőanyag fluidizációs hatása gyengül, és a víztestben a turbulencia mértéke is csökken, ami csökkenti az oxigén átadási sebességét és az oxigén felhasználási sebességét. Ezért a különböző típusú vízminőségek esetében a DO mennyiségének szabályozása kulcsfontosságú a teljes folyamat végső kezelési eredménye szempontjából.
Mi az MBBR?
Az MBBR eljárás a biofilm módszer alapelvére épül. Bizonyos mennyiségű szuszpendált hordozóanyag hozzáadásával a reaktorban megnő a biomassza és a biológiai anyagok mennyisége, ezáltal javul a reaktor feldolgozási hatékonysága. Mivel a töltőanyag sűrűsége megközelíti a víz sűrűségét, a levegőztetés során teljesen elkeveredik a vízzel, és a mikrobiális növekedés környezete gáz, folyékony és szilárd háromfázisú.
A vízben a hordozó ütközése és nyírása kisebbé teszi a légbuborékokat és növeli az oxigén felhasználási arányát. Ezenkívül minden hordozónak különböző biológiai fajai vannak belül és kívül, néhány anaerob baktérium vagy fakultatív baktérium belül nő, és aerob baktériumok kívülről, így mindegyik hordozó egy mikroreaktor, így a nitrifikációs reakció és a denitrifikációs reakció párhuzamosan létezik, ezáltal javítva a feldolgozási hatást. .