Kako se izvaja hkratna nitrifikacija in denitrifikacija MBBR?
(1) Koncept hkratne nitrifikacije in denitrifikacije biološkega odstranjevanja dušika (SND)
Sočasna nitrifikacija, denitrifikacija in denitrifikacija (SND) je hkratna proizvodnja nitrifikacije, denitrifikacije in odstranjevanja ogljika v istem reaktorju. Prebija tradicionalno stališče, da nitrifikacija in denitrifikacija ne moreta potekati hkrati, zlasti v aerobnih pogojih, lahko pride tudi do denitrifikacije, zaradi česar je možna sočasna nitrifikacija in denitrifikacija.
Postopek nitrifikacije porablja alkalnost, proces denitrifikacije pa proizvaja alkalnost, tako da lahko SND učinkovito ohranja stabilno pH vrednost v reaktorju, brez potrebe po kislinsko-bazični nevtralizaciji in brez potrebe po zunanjem viru ogljika; prihrani prostornino reaktorja, skrajša reakcijski čas in zmanjša nitratno stanje. Koncentracija dušika lahko zmanjša plavajoče blato v sekundarnem sedimentacijskem rezervoarju, zato je SND postal raziskovalno žarišče biološke denitrifikacije. Za izvedljivost biološke denitrifikacije SND trenutno obstajajo trije glavni pogledi z različnih zornih kotov:
Makrookoljska perspektiva: To stališče verjame, da popolnoma enotno mešano stanje ne obstaja in da lahko neenakomerna porazdelitev DO v reaktorju tvori aerobne, anoksične in anaerobne regije, ki se lahko pojavijo v istem bioreaktorju pod anoksičnim/anaerobnim okoljski pogoji Denitrifikacijsko reakcijo v kombinaciji z odstranjevanjem organskih snovi v aerobnem okolju in nitrifikacijo amonijakovega dušika v odseku je mogoče doseči SND.
Z vidika mikrookolja: To stališče pravi, da je anoksično mikrookolje v mikrobni floki glavni razlog za nastanek SND, torej zaradi omejevanja difuzije (prenosa) kisika v mikrobnem okolju obstaja gradient raztopljenega kisika. floc, ki je ugoden za realizacijo hkratne nitrifikacije in denitrifikacije Mikrookolje.
Biološko stališče: To stališče meni, da se obstoj posebnih mikrobnih populacij šteje za glavni razlog za pojav SND. Nekatere nitrificirajoče bakterije lahko poleg običajne nitrifikacije izvajajo denitrifikacijo, nekateri nizozemski znanstveniki pa so izolirali aerobno nitrifikacijo. in lahko izvaja aerobno denitrifikacijo Thiococcus pantrophicus; nekatere bakterije med seboj sodelujejo pri izvajanju zaporednih reakcij za pretvorbo amoniaka v dušik, kar omogoča dokončanje biološke denitrifikacije v istem reaktorju pod enakimi pogoji.
Trenutno obstaja veliko mikrobioloških študij in razlag o biološki denitrifikaciji, vendar niso popolne, razumevanje fenomena SND pa je še v razvoju in raziskovanju. Teorija mikrookolja je splošno sprejeta. Zaradi obstoja gradienta raztopljenega kisika je koncentracija raztopljenega kisika na zunanji površini mikrobnih kosmičev ali biofilmov visoka, predvsem aerobnih nitrificirajočih bakterij in amoniaka; globoko v notranjosti je prenos kisika blokiran in zunanji. Velika količina raztopljenega kisika se porabi za nastanek anoksičnih območij, denitrifikacijske bakterije pa so prevladujoči sevi, kar lahko vodi do hkratne nitrifikacije in denitrifikacije. Ta teorija pojasnjuje skupni problem različnih vrst bakterij v istem reaktorju, vendar obstaja tudi napaka, to je problem vira organskega ogljika. Organski vir ogljika ni le darovalec elektronov heterotrofne denitrifikacije, ampak tudi zaviralec procesa nitrifikacije. Ko organski vir ogljika v odplakah prehaja skozi aerobno plast, se najprej oksidira z aerobno oksidacijo. Denitrifikacijske bakterije v anoksičnem območju so posledica pomanjkanja darovalcev elektronov, ki zmanjša stopnjo denitrifikacije, kar lahko vpliva na učinkovitost denitrifikacije SND. Zato je treba mehanizem hkratne nitrifikacije in denitrifikacije še dodatno izboljšati.
(2) Mehanizem hkratne nitrifikacije, denitrifikacije in denitrifikacije v biološki premični postelji MBBR
MBBR je visoko učinkovita nova vrsta reaktorja, ki združuje metodo aktivnega blata suspendirane rasti in biofilmsko metodo vezane rasti. Osnovno načelo oblikovanja je neposredno dodajanje suspendiranih polnil s specifično težo blizu vodi in jih je mogoče suspendirati v vodi v reakcijski rezervoar kot aktivnost mikroorganizmov. Nosilec, suspendirano polnilo je lahko v pogostem stiku s kanalizacijo, na površini polnila pa se postopoma razrašča biofilm (filmski viseči), kar krepi učinek prenosa mase onesnaževal, raztopljenega kisika in biofilma, to je MBBR. imenovani "mobilni biološki film". membrana". Na podlagi dosedanjih raziskav o mehanizmu SND, v kombinaciji z mikrookoljem in biološko teorijo, so možni reakcijski načini SND v biofilmu MBBR aerobne bakterije, ki oksidirajo amoniak, bakterije, ki oksidirajo nitrit, in aerobna denitrifikacija, porazdeljena v aerobni plasti biofilma. Bakterije sodelujejo z bakterijami anammox, avtotrofnimi nitritnimi bakterijami in denitrifikacijskimi bakterijami, razporejenimi v biološki anoksični plasti, in na koncu dosežejo namen denitrifikacije.
MBBR se zanaša na prezračevanje v prezračevalni posodi in dvigalni učinek vodnega toka, da postane nosilec v fluidiziranem stanju, s čimer tvori suspendirano aktivno blato in pritrjen biofilm, kar daje popolno uporabo prednosti tako pritrjenih kot suspendiranih organizmov. Ne zagotavlja le makroskopskega in mikroskopskega aerobnega in anaerobnega okolja, ampak tudi rešuje spore o DO in spore o virih ogljika med avtotrofnimi nitrifikacijskimi bakterijami, heterotrofnimi denitrifikacijskimi bakterijami in heterotrofnimi bakterijami. Zato lahko MBBR uresniči dinamično ravnovesje dveh procesov nitrifikacije in denitrifikacije in ima zelo dobre pogoje za hkratno nitrifikacijo in denitrifikacijo ter lahko uresniči MBBR hkratno nitrifikacijo, denitrifikacijo in denitrifikacijo.
Vplivni dejavniki hkratne nitrifikacije in denitrifikacije MBBR
Ključna tehnologija za doseganje hkratne nitrifikacije in denitrifikacije v MBBR je nadzor kinetičnega ravnovesja nitrifikacije in denitrifikacije v MBBR ter rešitev spora o DO med avtotrofnimi nitrificirajočimi bakterijami in heterotrofnimi bakterijami ter spora o viru ogljika med denitrifikacijskimi bakterijami in heterotrofnimi bakterijami, itd., zato so glavni kontrolni dejavniki: razmerje ogljik-dušik, koncentracija raztopljenega kisika, temperatura in pH.
(1) Vpliv polnil na metodo MBBR
Tehnični ključ metode MBBR je v bioloških polnilih, katerih specifična teža je podobna vodni, in ki jih je mogoče prosto premikati z vodo ob rahlem mešanju. Običajno je polnilo izdelano iz polietilenske plastike. Oblika vsakega nosilca je majhen valj s premerom 10 mm in višino 8 mm. V cilindru so prečni nosilci, na zunanji steni pa štrleča navpična rebra. Votli del polnila predstavlja 0,95 odstotkov celotne prostornine. , torej v posodi, polni vode in polnila, je prostornina vode v vsakem polnilu 95 odstotkov. Ob upoštevanju vrtenja polnila in celotne prostornine posode je razmerje polnjenja polnila opredeljeno kot delež prostora, ki ga zaseda nosilec. Da bi dosegli najboljši učinek mešanja, je razmerje polnjenja polnila največ 0,7. Teoretično je skupna specifična površina polnila opredeljena s številom specifičnih površin na enoto prostornine biološkega nosilca, ki je na splošno 700m2/m3. Ko biofilm raste znotraj nosilca, je dejanska učinkovita izraba specifične površine približno 500 m2/m3.
Ta vrsta biološkega polnila spodbuja rast mikroorganizmov v notranjosti polnila, tvori relativno stabilen biofilm in je enostavno tvoriti fluidizirano stanje. Kadar so zahteve po predobdelavi nizke ali odplake vsebujejo veliko količino vlaknastih snovi, na primer, se primarni usedalni rezervoar ne uporablja pri čiščenju komunalne odplake ali ko se čisti odpadna voda iz papirja, ki vsebuje veliko vlaken, biološko polnilo z uporablja se majhna specifična površina in velika velikost. Kadar je boljša predobdelava ali za nitrifikacijo, se uporabi biološko polnilo z veliko specifično površino.
(2) Vpliv raztopljenega kisika (DO) na metodo MBBR
Koncentracija DO je glavni omejevalni dejavnik, ki vpliva na hkratno nitrifikacijo in denitrifikacijo. Z nadzorovanjem koncentracije DO lahko različni deli biofilma tvorijo aerobno cono ali anoksično cono, ki ima sposobnost doseganja hkratne nitrifikacije in denitrifikacije. fizične razmere.
Teoretično, ko je koncentracija DO previsoka, lahko DO prodre v notranjost biofilma, kar oteži tvorbo anoksične cone v notranjosti, velika količina amoniakega dušika pa se oksidira v nitrate in nitrit, zaradi česar je odtok TN še vedno visok. . Nasprotno, če je koncentracija DO zelo nizka, bo znotraj biofilma nastal velik delež anaerobne cone, denitrifikacijska sposobnost biofilma pa se bo povečala (koncentracije nitratov in nitritov v iztoku so zelo nizke ), vendar zaradi nezadostne oskrbe z DO, MBBR Nitrifikacijski učinek procesa se zmanjša, tako da se poveča koncentracija amonijakovega dušika v iztoku, kar vodi do povečanja TN iztoka, kar vpliva na končni učinek čiščenja.
Z raziskavo je končno dosežena optimalna vrednost metode MBBR za čiščenje urbanih gospodinjskih odplak DO: ko je koncentracija DO nad 2 mg/L, DO malo vpliva na nitrifikacijski učinek MBBR, hitrost odstranitve amonijačnega dušika pa lahko dosežejo 97 odstotkov -99 odstotkov odstotkov , se lahko iztočni amonijev dušik vzdržuje pod 1.0mg/L; ko je masna koncentracija DO približno 1.0mg/L, je stopnja odstranjevanja amonijakovega dušika približno 84 odstotkov, koncentracija amonijakovega dušika pa se je znatno povečala. Poleg tega DO v prezračevalni posodi ne sme biti previsok. Previsoka količina raztopljenega kisika lahko povzroči prehitro razgradnjo organskih onesnaževal, tako da mikroorganizmom primanjkuje hranil, aktivno blato se zlahka stara, struktura pa je ohlapna. Poleg tega je DO previsok in pretirana poraba energije ekonomsko ni primerna.
Ker metoda MBBR v glavnem realizira končno čiščenje odplak s suspendiranimi polnili, je učinek DO na suspendirana polnila tudi ključen za celotne rezultate čiščenja. Študije so pokazale, da se zmogljivost oksigenacije reaktorja povečuje s povečanjem stopnje polnjenja suspendiranega polnila v določenem območju. Pod delovanjem prezračevanja se voda skupaj s polnilom utekočini, turbulenca vodnega toka pa je večja kot brez polnila, kar pospešuje obnovo meje plin-tekočina in prenos kisika ter poveča hitrost. prenosa kisika. Ko se količina polnila poveča, se rezalno delovanje in turbulentno delovanje med polnilom, pretokom zraka in pretokom vode še naprej krepita. Ko pa je količina dodanega polnila 60 odstotkov, postane učinek fluidizacije polnila v vodi slabši, zmanjša pa se tudi stopnja turbulence v vodnem telesu, kar zmanjša hitrost prenosa kisika in stopnjo izrabe kisika. Zato je za različne vrste kakovosti vode nadzor količine DO ključnega pomena za končni rezultat obdelave celotnega procesa.
Kaj je MBBR?
Postopek MBBR temelji na osnovnem principu biofilmske metode. Z dodajanjem določene količine suspendiranega nosilca v reaktor se poveča biomasa in biološke vrste v reaktorju, s čimer se izboljša učinkovitost obdelave reaktorja. Ker je gostota polnila podobna gostoti vode, se med prezračevanjem popolnoma pomeša z vodo, okolje za rast mikrobov pa je plinasto, tekoče in trdno trifazno.
Trk in striženje nosilca v vodi zmanjšata zračne mehurčke in povečata stopnjo izkoriščenosti kisika. Poleg tega ima vsak nosilec različne biološke vrste znotraj in zunaj, pri čemer v notranjosti rastejo nekatere anaerobne bakterije ali fakultativne bakterije, zunaj pa aerobne bakterije, tako da je vsak nosilec mikroreaktor, tako da reakcija nitrifikacije in reakcija denitrifikacije obstajata sočasno, s čimer se izboljša učinek obdelave. .