Bagaimanakah nitrifikasi dan denitrifikasi serentak MBBR direalisasikan?
(1) Konsep penyingkiran nitrogen biologi (SND) nitrifikasi dan denitrifikasi serentak
Nitrifikasi, denitrifikasi dan denitrifikasi serentak (SND) ialah pengeluaran serentak nitrifikasi, denitrifikasi dan penyingkiran karbon dalam reaktor yang sama. Ia menembusi pandangan tradisional bahawa nitrifikasi dan denitrifikasi tidak boleh berlaku pada masa yang sama, terutamanya dalam keadaan aerobik, denitrifikasi juga boleh berlaku, menjadikan nitrifikasi dan denitrifikasi serentak mungkin.
Proses nitrifikasi menggunakan kealkalian, dan proses denitrifikasi menghasilkan kealkalian, jadi SND boleh mengekalkan nilai pH dalam reaktor dengan berkesan, tanpa memerlukan peneutralan asid-bes, dan tanpa memerlukan sumber karbon luaran; ia menjimatkan isipadu reaktor, memendekkan masa tindak balas, dan mengurangkan keadaan nitrat. Kepekatan nitrogen boleh mengurangkan enap cemar terapung dalam tangki pemendapan sekunder, jadi SND telah menjadi hotspot penyelidikan denitrifikasi biologi. Untuk kebolehlaksanaan denitrifikasi biologi SND, pada masa ini terdapat tiga pandangan utama dari perspektif yang berbeza:
Perspektif makro-alam sekitar: Pandangan ini percaya bahawa keadaan pencampuran yang seragam sepenuhnya tidak wujud, dan taburan DO yang tidak sekata dalam reaktor boleh membentuk kawasan aerobik, anoksik dan anaerobik, yang boleh berlaku dalam bioreaktor yang sama di bawah anoksik/anaerobik. keadaan persekitaran Tindak balas denitrifikasi, digabungkan dengan penyingkiran bahan organik dalam persekitaran aerobik dan nitrifikasi nitrogen ammonia dalam bahagian, SND boleh dicapai.
Dari perspektif persekitaran mikro: Pandangan ini berpendapat bahawa persekitaran mikro anoksik dalam floc mikrob adalah sebab utama pembentukan SND, iaitu, disebabkan oleh had penyebaran oksigen (penghantaran), terdapat kecerunan oksigen terlarut dalam mikrob. floc, yang kondusif untuk merealisasikan persekitaran Mikro nitrifikasi dan denitrifikasi serentak.
Pandangan biologi: Pandangan ini berpendapat bahawa kewujudan populasi mikrob khas dianggap sebagai punca utama berlakunya SND. Sesetengah bakteria nitrifikasi boleh melakukan denitrifikasi sebagai tambahan kepada nitrifikasi biasa, dan sesetengah sarjana Belanda telah mengasingkan nitrifikasi aerobik. , dan boleh menjalankan denitrifikasi aerobik Thiococcus pantrophicus; sesetengah bakteria bekerjasama antara satu sama lain untuk menjalankan tindak balas berurutan untuk menukar ammonia kepada nitrogen, yang memberikan kemungkinan untuk melengkapkan penyahtindahan biologi dalam reaktor yang sama di bawah keadaan yang sama.
Pada masa ini, terdapat banyak kajian mikrobiologi dan penjelasan mengenai denitrifikasi biologi, tetapi ia tidak sempurna, dan pemahaman fenomena SND masih dalam pembangunan dan penerokaan. Teori persekitaran mikro diterima umum. Disebabkan kewujudan kecerunan oksigen terlarut, kepekatan oksigen terlarut pada permukaan luar floc mikrob atau biofilm adalah tinggi, terutamanya bakteria nitrifikasi aerobik dan bakteria ammonia; jauh di dalam, pemindahan oksigen disekat dan luaran Sejumlah besar oksigen terlarut digunakan untuk menghasilkan kawasan anoksik, dan bakteria denitrifikasi adalah strain yang dominan, yang boleh menyebabkan berlakunya nitrifikasi dan denitrifikasi serentak. Teori ini menerangkan masalah biasa spesies bakteria yang berbeza dalam reaktor yang sama, tetapi terdapat juga kecacatan, iaitu masalah sumber karbon organik. Sumber karbon organik bukan sahaja penderma elektron denitrifikasi heterotropik, tetapi juga perencat proses nitrifikasi. Apabila sumber karbon organik dalam kumbahan melalui lapisan aerobik, ia mula-mula dioksidakan oleh pengoksidaan aerobik. Bakteria denitrifikasi dalam zon anoksik adalah disebabkan oleh Kekurangan penderma elektron mengurangkan kadar denitrifikasi, yang mungkin menjejaskan kecekapan denitrifikasi SND. Oleh itu, mekanisme nitrifikasi dan denitrifikasi serentak masih perlu dipertingkatkan lagi.
(2) Mekanisme nitrifikasi, denitrifikasi dan denitrifikasi serentak dalam katil bergerak biologi MBBR
MBBR ialah jenis reaktor baharu berkecekapan tinggi yang menggabungkan kaedah enapcemar teraktif pertumbuhan terampai dan kaedah biofilem pertumbuhan melekat. Prinsip reka bentuk asas adalah untuk menambah secara langsung pengisi terampai dengan graviti tentu dekat dengan air dan boleh terampai di dalam air ke dalam tangki tindak balas sebagai aktiviti mikroorganisma. Pengangkut, pengisi yang digantung boleh kerap bersentuhan dengan kumbahan, dan biofilm (filem tergantung) secara beransur-ansur tumbuh di permukaan pengisi, yang menguatkan kesan pemindahan jisim bahan pencemar, oksigen terlarut dan biofilm, iaitu, MBBR adalah dipanggil "filem biologi mudah alih". membran". Berdasarkan penyelidikan mengenai mekanisme SND setakat ini, digabungkan dengan persekitaran mikro dan teori biologi, mod tindak balas yang mungkin bagi SND dalam biofilm MBBR ialah bakteria pengoksida ammonia aerobik, bakteria pengoksidaan nitrit dan denitrifikasi aerobik yang diagihkan dalam lapisan aerobik biofilm. Bakteria bekerjasama dengan bakteria anammox, bakteria nitrit autotrof dan bakteria denitrifikasi yang diedarkan dalam lapisan anoksik biologi, dan akhirnya mencapai tujuan denitrifikasi.
MBBR bergantung pada pengudaraan dalam tangki pengudaraan dan kesan pengaliran aliran air untuk menjadikan pembawa dalam keadaan terbendalir, dengan itu membentuk enap cemar diaktifkan terampai dan biofilem yang melekat, memberikan permainan sepenuhnya kepada kelebihan kedua-dua organisma yang melekat dan terampai. Ia bukan sahaja menyediakan persekitaran aerobik dan anaerobik makroskopik dan mikroskopik, tetapi juga menyelesaikan pertikaian DO dan pertikaian sumber karbon antara bakteria nitrifikasi autotrof, bakteria denitrifikasi heterotropik dan bakteria heterotrofik. Oleh itu, MBBR boleh merealisasikan keseimbangan dinamik dua proses nitrifikasi dan denitrifikasi, dan mempunyai keadaan yang sangat baik untuk nitrifikasi dan denitrifikasi serentak, dan boleh merealisasikan nitrifikasi, denitrifikasi dan denitrifikasi serentak MBBR.
Faktor-faktor yang mempengaruhi MBBR nitrifikasi dan denitrifikasi serentak
Teknologi utama untuk mencapai nitrifikasi dan denitrifikasi serentak dalam MBBR adalah untuk mengawal keseimbangan kinetik nitrifikasi dan denitrifikasi dalam MBBR, dan untuk menyelesaikan pertikaian DO antara bakteria nitrifikasi autotrof dan bakteria heterotropik, dan pertikaian sumber karbon antara bakteria denitrifikasi dan bakteria heterotropik, dsb. , jadi faktor kawalan utama ialah: nisbah karbon-nitrogen, kepekatan oksigen terlarut, suhu dan pH.
(1) Pengaruh pengisi terhadap kaedah MBBR
Kunci teknikal kaedah MBBR terletak pada pengisi biologi yang graviti tentunya hampir dengan air, dan yang mudah untuk bergerak dengan bebas dengan air di bawah sedikit pergolakan. Biasanya pengisi diperbuat daripada plastik polietilena. Bentuk setiap pembawa ialah silinder kecil dengan diameter 10mm dan ketinggian 8mm. Terdapat sokongan silang dalam silinder dan sirip menegak yang menonjol pada dinding luar. Bahagian kosong pengisi menyumbang 0.95 peratus daripada keseluruhan volum. , iaitu dalam bekas berisi air dan pengisi, isipadu air dalam setiap pengisi ialah 95 peratus . Dengan mengambil kira putaran pengisi dan jumlah isipadu bekas, nisbah pengisian pengisi ditakrifkan sebagai perkadaran ruang yang diduduki oleh pembawa. Untuk mencapai kesan campuran terbaik, nisbah pengisian pengisi adalah paling banyak 0.7. Secara teorinya, jumlah luas permukaan khusus pengisi ditakrifkan oleh bilangan kawasan permukaan khusus per unit isipadu pembawa biologi, yang secara amnya 700m2/m3. Apabila biofilem tumbuh di dalam pembawa, penggunaan berkesan sebenar kawasan permukaan tertentu ialah kira-kira 500m2/m3.
Pengisi biologi jenis ini kondusif untuk pertumbuhan mikroorganisma di bahagian dalam pengisi, membentuk biofilm yang agak stabil, dan ia mudah untuk membentuk keadaan terbendalir. Apabila keperluan prarawatan rendah atau kumbahan mengandungi sejumlah besar bahan gentian, sebagai contoh, tangki pemendapan primer tidak digunakan dalam rawatan kumbahan perbandaran atau apabila air sisa pembuatan kertas yang mengandungi sejumlah besar gentian dirawat, pengisi biologi dengan luas permukaan tertentu yang kecil dan saiz yang besar digunakan. Apabila terdapat prarawatan yang lebih baik atau untuk nitrifikasi, pengisi biologi dengan luas permukaan khusus yang besar digunakan.
(2) Kesan oksigen terlarut (DO) terhadap kaedah MBBR
Kepekatan DO adalah faktor pengehad utama yang mempengaruhi nitrifikasi dan denitrifikasi serentak. Dengan mengawal kepekatan DO, bahagian biofilm yang berlainan boleh membentuk zon aerobik atau zon anoksik, yang mempunyai keupayaan untuk mencapai nitrifikasi dan denitrifikasi serentak. keadaan fizikal.
Secara teorinya, apabila kepekatan DO terlalu tinggi, DO boleh menembusi bahagian dalam biofilm, menjadikannya sukar untuk membentuk zon anoksik di dalamnya, dan sejumlah besar nitrogen ammonia dioksidakan kepada nitrat dan nitrit, menjadikan TN efluen masih tinggi. . Sebaliknya, jika kepekatan DO adalah sangat rendah, sebahagian besar zon anaerobik akan terbentuk di dalam biofilem, dan kapasiti denitrifikasi biofilm akan dipertingkatkan (kepekatan nitrat dan nitrit dalam efluen adalah sangat rendah. ), tetapi disebabkan bekalan DO yang tidak mencukupi, MBBR Kesan nitrifikasi proses berkurangan, supaya kepekatan nitrogen ammonia dalam efluen meningkat, yang membawa kepada peningkatan dalam TN efluen, yang menjejaskan kesan rawatan akhir.
Melalui penyelidikan, nilai optimum kaedah MBBR untuk merawat kumbahan domestik bandar DO akhirnya diperolehi: apabila kepekatan DO melebihi 2 mg/L, DO mempunyai sedikit kesan ke atas kesan nitrifikasi MBBR, dan kadar penyingkiran nitrogen ammonia boleh mencapai 97 peratus -99 peratus peratus , nitrogen ammonia efluen boleh disimpan di bawah 1.0mg/L; apabila kepekatan jisim DO ialah kira-kira 1.0mg/L, kadar penyingkiran nitrogen ammonia ialah kira-kira 84 peratus , dan kepekatan nitrogen ammonia efluen telah meningkat dengan ketara. Di samping itu, DO dalam tangki pengudaraan tidak boleh terlalu tinggi. Oksigen terlarut yang terlalu tinggi boleh menyebabkan bahan pencemar organik terurai terlalu cepat, sehingga mikroorganisma kekurangan nutrien, enap cemar yang diaktifkan mudah menjadi tua, dan strukturnya longgar. Selain itu, DO terlalu tinggi dan penggunaan tenaga yang berlebihan tidak sesuai dari segi ekonomi.
Oleh kerana kaedah MBBR terutamanya merealisasikan rawatan kumbahan akhir melalui pengisi terampai, kesan DO pada pengisi terampai juga merupakan kunci kepada hasil rawatan keseluruhan. Kajian telah menunjukkan bahawa kapasiti pengoksigenan reaktor meningkat dengan peningkatan kadar pengisian pengisi terampai dalam julat tertentu. Di bawah tindakan pengudaraan, air dicairkan bersama-sama dengan pengisi, dan pergolakan aliran air lebih besar daripada itu tanpa pengisi, yang mempercepatkan pembaharuan antara muka gas-cecair dan pemindahan oksigen, dan meningkatkan kadar. pemindahan oksigen. Apabila jumlah pengisi bertambah, tindakan pemotongan dan aksi gelora antara pengisi, aliran udara dan aliran air terus bertambah kukuh. Walau bagaimanapun, apabila jumlah pengisi yang ditambah ialah 60 peratus, kesan pencairan pengisi dalam air menjadi lemah, dan tahap pergolakan dalam badan air juga berkurangan, yang mengurangkan kadar penghantaran oksigen dan kadar penggunaan oksigen. Oleh itu, untuk jenis kualiti air yang berbeza, mengawal jumlah DO adalah penting untuk hasil rawatan akhir keseluruhan proses.
Apa itu MBBR?
Proses MBBR adalah berdasarkan prinsip asas kaedah biofilm. Dengan menambahkan sejumlah pembawa terampai ke reaktor, biojisim dan spesies biologi dalam reaktor meningkat, dengan itu meningkatkan kecekapan pemprosesan reaktor. Oleh kerana ketumpatan pengisi adalah hampir dengan air, ia bercampur sepenuhnya dengan air semasa pengudaraan, dan persekitaran untuk pertumbuhan mikrob adalah gas, cecair dan pepejal tiga fasa.
Perlanggaran dan ricih pembawa di dalam air menjadikan gelembung udara lebih kecil dan meningkatkan kadar penggunaan oksigen. Di samping itu, setiap pembawa mempunyai spesies biologi yang berbeza di dalam dan di luar, dengan beberapa bakteria anaerobik atau bakteria fakultatif tumbuh di dalam, dan bakteria aerobik di luar, supaya setiap pembawa adalah mikroreaktor, supaya tindak balas nitrifikasi dan tindak balas denitrifikasi wujud bersama, dengan itu meningkatkan kesan pemprosesan. .