Miten MBBR:n samanaikainen nitrifikaatio ja denitrifikaatio toteutetaan?
(1) Samanaikaisen nitrifikaation ja denitrifikaation biologisen typenpoiston (SND) käsite
Samanaikainen nitrifikaatio, denitrifikaatio ja denitrifikaatio (SND) on nitrifikaation, denitrifikaation ja hiilenpoiston samanaikaista tuotantoa samassa reaktorissa. Se rikkoo perinteisen näkemyksen, jonka mukaan nitrifikaatio ja denitrifikaatio eivät voi tapahtua samanaikaisesti, varsinkin aerobisissa olosuhteissa, denitrifikaatiota voi myös tapahtua, mikä mahdollistaa samanaikaisen nitrifikaation ja denitrifikaation.
Nitrifikaatioprosessi kuluttaa alkalisuutta ja denitrifikaatioprosessi tuottaa emäksisyyttä, joten SND voi tehokkaasti pitää pH-arvon reaktorissa vakaana ilman happo-emäsneutralointia ja ilman ulkoista hiililähdettä; se säästää reaktorin tilavuutta, lyhentää reaktioaikaa ja alentaa nitraattitilaa. Typpipitoisuus voi vähentää lietteen kellumista toissijaisessa sedimentaatiosäiliössä, joten SND:stä on tullut biologisen denitrifikaation tutkimuskeskus. SND-biologisen denitrifikaation toteutettavuudesta on tällä hetkellä kolme päänäkemystä eri näkökulmista:
Makroympäristönäkökulma: Tämä näkökulma uskoo, että täysin tasaista sekoitustilaa ei ole olemassa ja DO:n epätasainen jakautuminen reaktorissa voi muodostaa aerobisia, hapettomia ja anaerobisia alueita, joita voi esiintyä samassa bioreaktorissa hapettomassa/anaerobisessa ympäristössä. ympäristöolosuhteet Denitrifikaatioreaktio yhdistettynä orgaanisen aineen poistoon aerobisesta ympäristöstä ja ammoniakkitypen nitrifikaatiosta osassa voidaan saavuttaa SND.
Mikroympäristön näkökulmasta: Tämä näkemys on, että mikrobiflokissa oleva hapeton mikroympäristö on tärkein syy SND:n muodostumiseen, eli hapen diffuusion (transmission) rajoituksesta johtuen mikrobissa on liuenneen hapen gradientti. floc, mikä edistää samanaikaisen nitrifikaatio- ja denitrifikaatiomikroympäristön toteutumista.
Biologinen näkökulma: Tämän näkemyksen mukaan erityisten mikrobipopulaatioiden olemassaoloa pidetään pääasiallisena syynä SND:n esiintymiseen. Jotkut nitrifioivat bakteerit voivat suorittaa denitrifikaatiota normaalin nitrifikaation lisäksi, ja jotkut hollantilaiset tutkijat ovat eristäneet aerobista nitrifikaatiota. ja voi suorittaa Thiococcus pantrophicusin aerobista denitrifikaatiota; Jotkut bakteerit tekevät yhteistyötä toistensa kanssa suorittaakseen peräkkäisiä reaktioita ammoniakin muuntamiseksi typeksi, mikä tarjoaa mahdollisuuden suorittaa biologinen denitrifikaatio samassa reaktorissa samoissa olosuhteissa.
Tällä hetkellä on olemassa monia mikrobiologisia tutkimuksia ja selityksiä biologisesta denitrifikaatiosta, mutta ne eivät ole täydellisiä, ja SND-ilmiön ymmärtäminen on edelleen kehitteillä ja selvittämisessä. Mikroympäristöteoria on yleisesti hyväksytty. Liuenneen happigradientin olemassaolon vuoksi liuenneen hapen pitoisuus mikrobihiutaleiden tai biofilmien ulkopinnalla on korkea, pääasiassa aerobisten nitrifioivien bakteerien ja ammoniakkibakteerien; syvällä sisällä hapen siirto estyy ja ulkoinen Suuri määrä liuennutta happea kuluu hapettomien alueiden tuottamiseen, ja denitrifioivat bakteerit ovat hallitsevia kantoja, mikä voi johtaa samanaikaiseen nitrifikaatioon ja denitrifikaatioon. Tämä teoria selittää eri bakteerilajien yhteisen ongelman samassa reaktorissa, mutta siinä on myös vika, eli orgaanisen hiilen lähteen ongelma. Orgaaninen hiilen lähde ei ole vain heterotrofisen denitrifikaation elektronin luovuttaja, vaan myös nitrifikaatioprosessin estäjä. Kun jäteveden orgaanisen hiilen lähde kulkee aerobisen kerroksen läpi, se hapetetaan ensin aerobisella hapetuksella. Denitrifioivat bakteerit anoksisella vyöhykkeellä johtuvat: Elektronien luovuttajien puute vähentää denitrifikaationopeutta, mikä voi vaikuttaa SND:n denitrifikaatiotehokkuuteen. Siksi samanaikaisen nitrifikaation ja denitrifikaation mekanismia on edelleen parannettava.
(2) Samanaikaisen nitrifikaation, denitrifikaation ja denitrifikaation mekanismi MBBR:n biologisessa liikkuvassa kerroksessa
MBBR on korkeatehoinen uudentyyppinen reaktori, jossa yhdistyvät suspensoituneen kasvun aktiivilietemenetelmä ja biokalvomenetelmä. Suunnittelun perusperiaate on lisätä suoraan vettä lähellä olevia ominaispainoltaan suspendoituneita täyteaineita, jotka voidaan suspendoida veteen reaktiosäiliöön mikro-organismien aktiivisuutena. Kantaja, suspendoitunut täyteaine voi olla usein kosketuksessa jäteveden kanssa, ja biokalvo (kalvorippuva) kasvaa vähitellen täyteaineen pinnalle, mikä vahvistaa epäpuhtauksien, liuenneen hapen ja biokalvon massasiirtovaikutusta eli MBBR on nimeltään "mobiili biologinen elokuva". SND-mekanismin tähänastisen tutkimuksen perusteella yhdistettynä mikroympäristöön ja biologiseen teoriaan, SND:n mahdollisia reaktiomuotoja MBBR-biofilmissä ovat aerobiset ammoniakkia hapettavat bakteerit, nitriittiä hapettavat bakteerit ja aerobinen denitrifikaatio, joka jakautuu biofilmin aerobiseen kerrokseen. Bakteerit tekevät yhteistyötä anammox-bakteerien, autotrofisten nitriittibakteerien ja biologiseen hapettomaan kerrokseen jakautuneiden denitrifioivien bakteerien kanssa ja saavuttavat lopulta denitrifikaation tarkoituksen.
MBBR luottaa ilmastussäiliössä olevaan ilmastukseen ja vesivirran nostovaikutukseen saadakseen kantoaineen leijutettuun tilaan, jolloin muodostuu suspendoitunutta aktiivilietettä ja kiinnittynyttä biofilmiä, mikä antaa täyden pelin sekä kiinnittyneiden että suspendoituneiden organismien eduille. Se ei ainoastaan tarjoa makroskooppisia ja mikroskooppisia aerobisia ja anaerobisia ympäristöjä, vaan myös ratkaisee DO-kiistat ja hiilenlähdekiistat autotrofisten nitrifioivien bakteerien, heterotrofisten denitrifioivien bakteerien ja heterotrofisten bakteerien välillä. Siksi MBBR voi toteuttaa kahden nitrifikaation ja denitrifikaation prosessin dynaamisen tasapainon, ja sillä on erittäin hyvät olosuhteet samanaikaiselle nitrifikaatiolle ja denitrifikaatiolle, ja se voi toteuttaa MBBR:n samanaikaisen nitrifikaation, denitrifikaation ja denitrifikaation.
MBBR:n samanaikaiseen nitrifikaatioon ja denitrifikaatioon vaikuttavat tekijät
Avainteknologia samanaikaisen nitrifikaation ja denitrifikaation saavuttamiseksi MBBR:ssä on hallita nitrifikaation ja denitrifikaation kineettistä tasapainoa MBBR:ssä ja ratkaista DO-kiista autotrofisten nitrifikaatiobakteerien ja heterotrofisten bakteerien välillä sekä denitrifikaatiobakteerien ja heterotrofisten bakteerien välinen hiilenlähdekiista, jne., joten tärkeimmät ohjaustekijät ovat: hiili-typpi-suhde, liuenneen hapen pitoisuus, lämpötila ja pH.
(1) Täyteaineiden vaikutus MBBR-menetelmään
MBBR-menetelmän tekninen avain on biologisissa täyteaineissa, joiden ominaispaino on lähellä veden ominaispainoa ja joita on helppo liikkua vapaasti veden kanssa kevyesti sekoittaen. Yleensä täyteaine on valmistettu polyeteenimuovista. Jokaisen telineen muoto on pieni sylinteri, jonka halkaisija on 10 mm ja korkeus 8 mm. Sylinterissä on poikittaistuet ja ulkoseinässä ulkonevat pystyrivat. Täyteaineen ontto osa muodostaa 0,95 prosenttia koko tilavuudesta. eli säiliössä, joka on täynnä vettä ja täyteainetta, kunkin täyteaineen vesitilavuus on 95 prosenttia . Ottaen huomioon täyttöaineen pyörimisen ja säiliön kokonaistilavuuden, täyteaineen täyttösuhde määritellään kantajan viemän tilan suhteeksi. Parhaan sekoitusvaikutuksen saavuttamiseksi täyteaineen täyttösuhde on enintään 0,7. Teoreettisesti täyteaineen kokonaisominaispinta-ala määritellään ominaispinta-alojen lukumäärällä biologisen kantajan tilavuusyksikköä kohti, joka on yleensä 700 m2/m3. Kun biofilmi kasvaa kantoaineen sisällä, ominaispinta-alan todellinen tehokas käyttö on noin 500m2/m3.
Tämän tyyppinen biologinen täyteaine edistää mikro-organismien kasvua täyteaineen sisäpuolella muodostaen suhteellisen stabiilin biokalvon, ja siitä on helppo muodostaa leijuva tila. Kun esikäsittelyvaatimukset ovat alhaiset tai jätevesi sisältää paljon kuitupitoisia aineita, esimerkiksi primääriselostussäiliötä ei käytetä yhdyskuntajäteveden käsittelyssä tai kun käsitellään paljon kuituja sisältävää paperinvalmistuksen jätevettä, biologinen täyteaine sisältää käytetään pientä ominaispinta-alaa ja suurta kokoa. Paremman esikäsittelyn tai nitrifikaation yhteydessä käytetään biologista täyteainetta, jolla on suuri ominaispinta-ala.
(2) Liuenneen hapen (DO) vaikutus MBBR-menetelmään
DO-pitoisuus on tärkeä rajoittava tekijä, joka vaikuttaa samanaikaiseen nitrifikaatioon ja denitrifikaatioon. DO-pitoisuutta säätelemällä biofilmin eri osat voivat muodostaa aerobisen vyöhykkeen tai anoksisen vyöhykkeen, jolla on kyky saavuttaa samanaikainen nitrifikaatio ja denitrifikaatio. fyysiset olosuhteet.
Teoreettisesti, kun DO-pitoisuus on liian korkea, DO voi tunkeutua biofilmin sisäpuolelle, mikä vaikeuttaa hapettoman vyöhykkeen muodostumista sisälle, ja suuri määrä ammoniakkityppeä hapettuu nitraatiksi ja nitriitiksi, jolloin jäteveden TN on edelleen korkea. . Päinvastoin, jos DO:n pitoisuus on hyvin alhainen, suuri osa anaerobisesta vyöhykkeestä muodostuu biokalvon sisään ja biokalvon denitrifikaatiokyky paranee (nitraatti- ja nitriittipitoisuudet jätevedessä ovat erittäin alhaiset ), mutta DO:n, MBBR:n riittämättömästä saannista johtuen Prosessin nitrifikaatiovaikutus heikkenee, jolloin jäteveden ammoniakkitypen pitoisuus kasvaa, mikä johtaa jäteveden TN:n nousuun, mikä vaikuttaa lopulliseen käsittelyvaikutukseen.
Tutkimuksen avulla saadaan lopulta optimaalinen arvo MBBR-menetelmälle yhdyskuntajäteveden DO:n käsittelyyn: kun DO-pitoisuus on yli 2 mg/L, DO:lla on vain vähän vaikutusta MBBR:n nitrifikaatiovaikutukseen ja ammoniakkitypen poistonopeus voi saavuttaa 97 prosenttia -99 prosenttia prosenttia, jäteveden ammoniakkityppi voidaan pitää alle 1.0mg/L; kun DO-massapitoisuus on noin 1.0mg/L, ammoniakkitypen poistonopeus on noin 84 prosenttia ja jäteveden ammoniakkitypen pitoisuus on kasvanut merkittävästi. Lisäksi ilmastussäiliön DO ei saa olla liian korkea. Liian korkea liuennut happi voi aiheuttaa orgaanisten epäpuhtauksien hajoamisen liian nopeasti, jolloin mikro-organismeista puuttuu ravinteita, aktiiviliete vanhenee helposti ja rakenne on löysä. Lisäksi DO on liian korkea ja liiallinen energiankulutus ei sovi taloudellisesti.
Koska MBBR-menetelmässä jäteveden lopullinen käsittely toteutetaan pääasiassa suspendoitujen täyteaineiden kautta, DO:n vaikutus suspendoituihin täyteaineisiin on myös avain kokonaiskäsittelyn tuloksiin. Tutkimukset ovat osoittaneet, että reaktorin hapetuskapasiteetti kasvaa suspendoidun täyteaineen täyttönopeuden kasvaessa tietyllä alueella. Ilmastuksen vaikutuksesta vesi leijuu yhdessä täyteaineen kanssa ja vesivirtauksen turbulenssi on suurempi kuin ilman täyteainetta, mikä nopeuttaa kaasu-neste-rajapinnan uusiutumista ja hapen siirtymistä sekä lisää nopeutta hapen siirtämisestä. Täyteaineen määrän kasvaessa leikkaustoiminta ja turbulentti toiminta täyteaineen, ilmavirran ja vesivirran välillä vahvistuvat edelleen. Kuitenkin, kun lisätyn täyteaineen määrä on 60 prosenttia, täyteaineen leijutusvaikutus vedessä heikkenee ja myös turbulenssiaste vesistössä laskee, mikä alentaa hapen siirtymisnopeutta ja hapen käyttöastetta. Siksi erityyppisissä vedenlaaduissa DO:n määrän hallinta on ratkaisevan tärkeää koko prosessin lopullisen käsittelytuloksen kannalta.
Mikä on MBBR?
MBBR-prosessi perustuu biofilmimenetelmän perusperiaatteeseen. Lisäämällä reaktoriin tietty määrä suspendoitua kantajaa lisää reaktorin biomassaa ja biologisia lajeja, mikä parantaa reaktorin prosessointitehokkuutta. Koska täyteaineen tiheys on lähellä veden tiheyttä, se sekoittuu täysin veteen ilmastuksen aikana ja ympäristö mikrobien kasvulle on kaasu-, neste- ja kiinteä kolmifaasinen.
Kantajan törmäys ja leikkaus vedessä pienentävät ilmakuplat ja lisäävät hapen käyttöastetta. Lisäksi jokaisella kantajalla on erilaisia biologisia lajeja sisällä ja ulkopuolella, ja jotkut anaerobiset bakteerit tai fakultatiiviset bakteerit kasvavat sisällä ja aerobiset bakteerit ulkopuolella, joten jokainen kantaja on mikroreaktori, joten nitrifikaatioreaktio ja denitrifikaatioreaktio esiintyvät rinnakkain, mikä parantaa prosessointivaikutusta. .