Ako sa realizuje súčasná nitrifikácia a denitrifikácia MBBR?
(1) Koncepcia simultánneho nitrifikačného a denitrifikačného biologického odstraňovania dusíka (SND)
Simultánna nitrifikácia, denitrifikácia a denitrifikácia (SND) je súčasná výroba nitrifikácie, denitrifikácie a odstraňovania uhlíka v tom istom reaktore. Narúša tradičný názor, že nitrifikácia a denitrifikácia nemôže prebiehať súčasne, najmä za aeróbnych podmienok môže prebiehať aj denitrifikácia, čím je možná súčasná nitrifikácia a denitrifikácia.
Proces nitrifikácie spotrebováva zásaditosť a proces denitrifikácie vytvára zásaditosť, takže SND môže efektívne udržiavať stabilnú hodnotu pH v reaktore bez potreby acidobázickej neutralizácie a bez potreby externého zdroja uhlíka; šetrí objem reaktora, skracuje reakčný čas a znižuje stav dusičnanov. Koncentrácia dusíka môže znížiť plávanie kalu v sekundárnej sedimentačnej nádrži, takže SND sa stalo výskumným centrom biologickej denitrifikácie. Na realizovateľnosť biologickej denitrifikácie SND existujú v súčasnosti tri hlavné pohľady z rôznych uhlov pohľadu:
Makroenvironmentálna perspektíva: Tento uhol pohľadu sa domnieva, že neexistuje úplne jednotný stav miešania a nerovnomerná distribúcia DO v reaktore môže vytvárať aeróbne, anoxické a anaeróbne oblasti, ktoré sa môžu vyskytovať v tom istom bioreaktore pri anoxickom/anaeróbnom podmienky prostredia Denitrifikačná reakcia spojená s odstraňovaním organických látok v aeróbnom prostredí a nitrifikáciou amoniakálneho dusíka v sekcii, SND.
Z pohľadu mikroprostredia: Tento názor zastáva názor, že hlavným dôvodom vzniku SND je anoxické mikroprostredie v mikrobiálnej vločke, to znamená, že v dôsledku obmedzenia difúzie kyslíka (prestupu) je v mikrobiálnom prostredí gradient rozpusteného kyslíka. floc, čo prispieva k realizácii súčasnej nitrifikácie a denitrifikácie Mikroprostredie.
Biologické hľadisko: Tento názor zastáva názor, že za hlavný dôvod výskytu SND sa považuje existencia špeciálnych mikrobiálnych populácií. Niektoré nitrifikačné baktérie môžu vykonávať denitrifikáciu okrem normálnej nitrifikácie a niektorí holandskí vedci izolovali aeróbnu nitrifikáciu. a môže vykonávať aeróbnu denitrifikáciu Thiococcus pantrophicus; niektoré baktérie navzájom spolupracujú pri uskutočňovaní sekvenčných reakcií na premenu amoniaku na dusík, čo poskytuje možnosť dokončiť biologickú denitrifikáciu v tom istom reaktore za rovnakých podmienok.
V súčasnosti existuje množstvo mikrobiologických štúdií a vysvetlení o biologickej denitrifikácii, ktoré však nie sú dokonalé a chápanie fenoménu SND je stále vo vývoji a skúmaní. Teória mikroprostredia je všeobecne akceptovaná. V dôsledku existencie gradientu rozpusteného kyslíka je koncentrácia rozpusteného kyslíka na vonkajšom povrchu mikrobiálnych vločiek alebo biofilmov vysoká, najmä aeróbne nitrifikačné baktérie a čpavkové baktérie; hlboko vo vnútri je prenos kyslíka blokovaný a vonkajší Na tvorbu anoxických oblastí sa spotrebuje veľké množstvo rozpusteného kyslíka a dominantnými kmeňmi sú denitrifikačné baktérie, ktoré môžu viesť k súčasnému výskytu nitrifikácie a denitrifikácie. Táto teória vysvetľuje spoločný problém rôznych bakteriálnych druhov v tom istom reaktore, ale je tu aj defekt, teda problém zdroja organického uhlíka. Zdroj organického uhlíka nie je len donorom elektrónov heterotrofnej denitrifikácie, ale aj inhibítorom procesu nitrifikácie. Keď zdroj organického uhlíka v odpadovej vode prechádza cez aeróbnu vrstvu, najskôr sa oxiduje aeróbnou oxidáciou. Denitrifikačné baktérie v anoxickej zóne sú spôsobené Nedostatok donorov elektrónov znižuje rýchlosť denitrifikácie, čo môže ovplyvniť účinnosť denitrifikácie SND. Mechanizmus súčasnej nitrifikácie a denitrifikácie je preto stále potrebné ďalej zlepšovať.
(2) Mechanizmus súčasnej nitrifikácie, denitrifikácie a denitrifikácie v biologickom pohyblivom lôžku MBBR
MBBR je vysokoúčinný nový typ reaktora, ktorý kombinuje metódu aktivovaného kalu pozastaveného rastu a biofilmovú metódu viazaného rastu. Základným princípom konštrukcie je priame pridávanie suspendovaných plnív so špecifickou hmotnosťou blízkou vode a môžu byť suspendované vo vode do reakčnej nádoby ako aktivita mikroorganizmov. Nosič, suspendované plnivo, môže byť v častom kontakte s odpadovými vodami a biofilm (visiaci film) postupne narastá na povrchu plniva, čím sa posilňuje efekt prenosu hmoty škodlivín, rozpusteného kyslíka a biofilmu, čiže MBBR je nazývaný „mobilný biologický film“. Na základe doterajšieho výskumu mechanizmu SND v kombinácii s mikroprostredím a biologickou teóriou sú možnými reakčnými režimami SND v biofilme MBBR aeróbne baktérie oxidujúce amoniak, baktérie oxidujúce dusitany a aeróbna denitrifikácia distribuovaná v aeróbnej vrstve biofilmu. Baktérie spolupracujú s baktériami anammox, autotrofnými dusitanovými baktériami a denitrifikačnými baktériami distribuovanými v biologickej anoxickej vrstve a nakoniec dosahujú účel denitrifikácie.
MBBR sa spolieha na prevzdušňovanie v prevzdušňovacej nádrži a zdvíhací účinok prúdu vody, aby sa nosič dostal do fluidného stavu, čím sa vytvorí suspendovaný aktivovaný kal a pripojený biofilm, čím sa naplno prejavia výhody prichytených aj suspendovaných organizmov. Poskytuje nielen makroskopické a mikroskopické aeróbne a anaeróbne prostredie, ale rieši aj spory DO a spory o zdroje uhlíka medzi autotrofnými nitrifikačnými baktériami, heterotrofnými denitrifikačnými baktériami a heterotrofnými baktériami. Preto MBBR dokáže realizovať dynamickú rovnováhu dvoch procesov nitrifikácie a denitrifikácie a má veľmi dobré podmienky pre súčasnú nitrifikáciu a denitrifikáciu a môže realizovať MBBR simultánnu nitrifikáciu, denitrifikáciu a denitrifikáciu.
Faktory ovplyvňujúce súčasnú nitrifikáciu a denitrifikáciu MBBR
Kľúčovou technológiou na dosiahnutie simultánnej nitrifikácie a denitrifikácie v MBBR je kontrola kinetickej rovnováhy nitrifikácie a denitrifikácie v MBBR a vyriešenie sporu DO medzi autotrofnými nitrifikačnými baktériami a heterotrofnými baktériami a spor o zdroj uhlíka medzi denitrifikačnými baktériami a heterotrofnými baktériami, atď., takže hlavnými kontrolnými faktormi sú: pomer uhlík-dusík, koncentrácia rozpusteného kyslíka, teplota a pH.
(1) Vplyv plnív na metódu MBBR
Technický kľúč metódy MBBR spočíva v biologických plnivách, ktorých špecifická hmotnosť je blízka špecifickej hmotnosti vody a ktoré sa ľahko voľne pohybujú s vodou pri miernom miešaní. Zvyčajne je plnivo vyrobené z polyetylénového plastu. Tvar každého nosiča je malý valček s priemerom 10mm a výškou 8mm. Vo valci sú krížové podpery a na vonkajšej stene vyčnievajúce zvislé rebrá. Dutá časť výplne predstavuje 0,95 percent z celého objemu. to znamená, že v nádobe plnej vody a plniva je objem vody v každej plniči 95 percent. Berúc do úvahy rotáciu plniva a celkový objem nádoby, pomer plnenia plniva je definovaný ako podiel priestoru, ktorý zaberá nosič. Aby sa dosiahol čo najlepší účinok miešania, je plniaci pomer plniva maximálne 0,7. Teoreticky je celkový špecifický povrch plniva definovaný počtom špecifických povrchov na jednotku objemu biologického nosiča, ktorý je všeobecne 700 m2/m3. Keď biofilm rastie vo vnútri nosiča, skutočné efektívne využitie špecifickej plochy je asi 500 m2/m3.
Tento typ biologického plniva prispieva k rastu mikroorganizmov vo vnútri plniva, pričom vytvára relatívne stabilný biofilm a je ľahké vytvoriť fluidný stav. Ak sú požiadavky na predúpravu nízke alebo odpadová voda obsahuje veľké množstvo vláknitých látok, napríklad sa primárna sedimentačná nádrž nepoužíva v komunálnej čističke odpadových vôd alebo keď sa čistí odpadová voda z výroby papiera s veľkým množstvom vlákien, biologické plnivo s používa sa malý špecifický povrch a veľká veľkosť. Pri lepšej predúprave alebo pri nitrifikácii sa používa biologické plnivo s veľkým špecifickým povrchom.
(2) Vplyv rozpusteného kyslíka (DO) na metódu MBBR
Koncentrácia DO je hlavným limitujúcim faktorom ovplyvňujúcim súčasnú nitrifikáciu a denitrifikáciu. Riadením koncentrácie DO môžu rôzne časti biofilmu vytvárať aeróbnu zónu alebo anoxickú zónu, ktorá má schopnosť dosiahnuť súčasnú nitrifikáciu a denitrifikáciu. fyzické stavy.
Teoreticky, keď je koncentrácia DO príliš vysoká, DO môže preniknúť do vnútra biofilmu, čo sťažuje vytvorenie anoxickej zóny vo vnútri a veľké množstvo amoniakálneho dusíka sa oxiduje na dusičnany a dusitany, čím je TN v odpade stále vysoká. . Naopak, ak je koncentrácia DO veľmi nízka, vo vnútri biofilmu sa vytvorí veľká časť anaeróbnej zóny a zvýši sa denitrifikačná kapacita biofilmu (koncentrácie dusičnanov a dusitanov v odpadovej vode sú veľmi nízke ), ale v dôsledku nedostatočného prísunu DO, MBBR Nitrifikačný efekt procesu klesá, takže sa zvyšuje koncentrácia amoniakálneho dusíka v odpadovej vode, čo vedie k zvýšeniu TN odpadovej vody, čo ovplyvňuje výsledný efekt čistenia.
Prostredníctvom výskumu sa nakoniec získala optimálna hodnota metódy MBBR na čistenie komunálnych odpadových vôd DO: keď je koncentrácia DO nad 2 mg/l, DO má malý vplyv na nitrifikačný účinok MBBR a rýchlosť odstraňovania amoniakálneho dusíka môže ak dosiahnete 97 percent -99 percent percent , vypúšťaný amoniakálny dusík sa môže udržiavať pod 1.0mg/l; keď je hmotnostná koncentrácia DO asi 1.0mg/l, rýchlosť odstraňovania amoniakálneho dusíka je asi 84 percent a koncentrácia amoniakálneho dusíka v odpade sa výrazne zvýšila. Navyše DO v prevzdušňovacej nádrži by nemalo byť príliš vysoké. Príliš veľa rozpusteného kyslíka môže spôsobiť príliš rýchly rozklad organických znečisťujúcich látok, takže mikroorganizmom chýbajú živiny, aktivovaný kal ľahko starne a štruktúra je voľná. Navyše DO je príliš vysoké a nadmerná spotreba energie nie je ekonomicky vhodná.
Pretože metóda MBBR realizuje hlavne konečné čistenie odpadových vôd cez suspendované plnivá, vplyv DO na suspendované plnivá je tiež kľúčom k celkovým výsledkom čistenia. Štúdie ukázali, že okysličovacia kapacita reaktora sa zvyšuje so zvyšovaním rýchlosti plnenia suspendovaného plniva v určitom rozsahu. Pôsobením prevzdušňovania sa voda fluidizuje spolu s plnivom a turbulencia prúdu vody je väčšia ako bez plniva, čo urýchľuje obnovu rozhrania plyn-kvapalina a prenos kyslíka a zvyšuje rýchlosť prenosu kyslíka. Ako sa množstvo plniva zvyšuje, rezné pôsobenie a turbulentné pôsobenie medzi plnivom, prúdenie vzduchu a prúdenie vody sa naďalej posilňujú. Keď je však množstvo pridaného plniva 60 percent, fluidizačný účinok plniva vo vode sa zhoršuje a stupeň turbulencie vo vodnom útvare sa tiež znižuje, čo znižuje rýchlosť prenosu kyslíka a mieru využitia kyslíka. Preto je pri rôznych typoch kvality vody kontrola množstva DO rozhodujúca pre konečný výsledok úpravy celého procesu.
čo je MBBR?
Proces MBBR je založený na základnom princípe biofilmovej metódy. Pridaním určitého množstva suspendovaného nosiča do reaktora sa zvýši biomasa a biologické druhy v reaktore, čím sa zlepší efektívnosť spracovania v reaktore. Keďže hustota plniva je blízka hustote vody, počas prevzdušňovania sa úplne zmieša s vodou a prostredím pre rast mikróbov je plyn, kvapalina a pevná látka trojfázový.
Zrážka a strih nosiča vo vode zmenšujú vzduchové bubliny a zvyšujú mieru využitia kyslíka. Okrem toho má každý nosič rôzne biologické druhy vo vnútri a vonku, pričom niektoré anaeróbne baktérie alebo fakultatívne baktérie rastú vo vnútri a aeróbne baktérie vonku, takže každý nosič je mikroreaktor, takže nitrifikačná reakcia a denitrifikačná reakcia koexistujú, čím sa zlepšuje efekt spracovania. .