MBBRning bir vaqtda nitrifikatsiyasi va denitrifikatsiyasi qanday amalga oshiriladi?
(1) Bir vaqtning o'zida nitrifikatsiya va denitrifikatsiyaning biologik azotni olib tashlash kontseptsiyasi (SND)
Bir vaqtning o'zida nitrifikatsiya, denitrifikatsiya va denitrifikatsiya (SND) - bir vaqtning o'zida bir reaktorda nitrifikatsiya, denitrifikatsiya va uglerodni olib tashlashni ishlab chiqarish. Bu nitrifikatsiya va denitrifikatsiyaning bir vaqtning o'zida sodir bo'lishi mumkin emasligi haqidagi an'anaviy qarashni buzadi, ayniqsa aerob sharoitda, denitrifikatsiya ham sodir bo'lishi mumkin, bu bir vaqtning o'zida nitrifikatsiya va denitrifikatsiyani amalga oshirishga imkon beradi.
Nitrifikatsiya jarayoni ishqoriylikni iste'mol qiladi va denitrifikatsiya jarayoni ishqoriylikni hosil qiladi, shuning uchun SND kislota-asos neytrallash va tashqi uglerod manbasiga muhtoj bo'lmasdan, reaktorda pH qiymatini barqaror ushlab turishi mumkin; u reaktor hajmini tejaydi, reaksiya vaqtini qisqartiradi va nitrat holatini pasaytiradi. Azot kontsentratsiyasi ikkilamchi cho'kindi tankida suzuvchi loyni kamaytirishi mumkin, shuning uchun SND biologik denitrifikatsiyaning tadqiqot nuqtasiga aylandi. SND biologik denitrifikatsiyasining maqsadga muvofiqligi uchun hozirgi vaqtda turli nuqtai nazardan uchta asosiy qarash mavjud:
Makro-atrof-muhit nuqtai nazari: bu nuqtai nazarga ko'ra, butunlay bir xil aralashtirish holati mavjud emas va DO ning reaktorda notekis taqsimlanishi aerob, anoksik va anaerob hududlarni hosil qilishi mumkin, bu anoksik/anaerob ostida bir xil bioreaktorda sodir bo'lishi mumkin. atrof-muhit sharoitlari Denitrifikatsiya reaktsiyasi, aerob muhitda organik moddalarni olib tashlash va bo'limda ammiak azotining nitrifikatsiyasi bilan birgalikda SND ga erishish mumkin.
Mikromuhit nuqtai nazaridan: Bu nuqtai nazar mikrob flokasidagi anoksik mikromuhit SND hosil bo'lishining asosiy sababidir, ya'ni kislorod tarqalishi (uzatilishi) cheklanganligi sababli mikroblarda erigan kislorod gradienti mavjud. floc, bu bir vaqtning o'zida nitrifikatsiya va denitrifikatsiyani amalga oshirishga yordam beradi Mikro muhit.
Biologik nuqtai nazar: Bu nuqtai nazarga ko'ra, maxsus mikrob populyatsiyalarining mavjudligi SND paydo bo'lishining asosiy sababi deb hisoblanadi. Ayrim nitrifikatsiya qiluvchi bakteriyalar oddiy nitrifikatsiyadan tashqari denitrifikatsiyani ham amalga oshirishi mumkin, ba'zi golland olimlari aerobik nitrifikatsiyani alohida ajratib olishgan. , va Thiococcus pantrophicus ning aerob denitrifikatsiyasini amalga oshirishi mumkin; ba'zi bakteriyalar ammiakni azotga aylantirish uchun ketma-ket reaktsiyalarni amalga oshirish uchun bir-biri bilan hamkorlik qiladi, bu bir xil sharoitlarda bir xil reaktorda biologik denitrifikatsiyani yakunlash imkoniyatini beradi.
Hozirgi vaqtda biologik denitrifikatsiya bo'yicha ko'plab mikrobiologik tadqiqotlar va tushuntirishlar mavjud, ammo ular mukammal emas va SND fenomenini tushunish hali ham ishlab chiqilmoqda va o'rganilmoqda. Mikromuhit nazariyasi umumiy qabul qilingan. Eritilgan kislorod gradienti mavjudligi sababli, mikrob floklari yoki biofilmlarning tashqi yuzasida erigan kislorod kontsentratsiyasi yuqori, asosan aerobik nitrifikator bakteriyalar va ammiak bakteriyalari; chuqur ichkarida kislorod uzatish bloklanadi va tashqi ko'p miqdorda erigan kislorod anoksik hududlarni hosil qilish uchun iste'mol qilinadi va denitrifikatsiya qiluvchi bakteriyalar dominant shtammlar bo'lib, bir vaqtning o'zida nitrifikatsiya va denitrifikatsiyaning paydo bo'lishiga olib kelishi mumkin. Bu nazariya bir xil reaktorda turli bakteriya turlarining umumiy muammosini tushuntiradi, lekin u erda nuqson, ya'ni organik uglerod manbai muammosi ham mavjud. Organik uglerod manbai nafaqat geterotrof denitrifikatsiyaning elektron donori, balki nitrifikatsiya jarayonining inhibitori hamdir. Kanalizatsiyadagi organik uglerod manbai aerob qatlamdan o'tganda, u birinchi navbatda aerob oksidlanish bilan oksidlanadi. Anoksik zonadagi denitrifikatsiya qiluvchi bakteriyalar elektron donorlarning etishmasligi denitrifikatsiya tezligini pasaytiradi, bu SND ning denitrifikatsiya samaradorligiga ta'sir qilishi mumkin. Shu sababli, bir vaqtning o'zida nitrifikatsiya va denitrifikatsiya mexanizmi hali ham yanada takomillashtirilishi kerak.
(2) MBBR biologik harakatlanuvchi to'shakda bir vaqtning o'zida nitrifikatsiya, denitrifikatsiya va denitrifikatsiya mexanizmi
MBBR yuqori samarali reaktorning yangi turi bo'lib, u to'xtatilgan o'sishning faollashtirilgan loy usuli va biriktirilgan o'sishning biofilm usulini birlashtiradi. Asosiy dizayn printsipi to'g'ridan-to'g'ri suvga yaqin o'ziga xos tortishish bilan to'xtatilgan plomba qo'shish va mikroorganizmlarning faolligi sifatida reaksiya tankiga suvda to'xtatilishi mumkin. Tashuvchi, to'xtatilgan plomba kanalizatsiya bilan tez-tez aloqada bo'lishi mumkin va biofilm (plyonka osilgan) asta-sekin plomba yuzasida o'sib boradi, bu ifloslantiruvchi moddalar, erigan kislorod va biofilmning massa o'tkazuvchanligini kuchaytiradi, ya'ni MBBR hisoblanadi. "mobil biologik film" deb ataladi. membrana". Hozirgacha SND mexanizmi bo'yicha olib borilgan tadqiqotlarga asoslanib, mikromuhit va biologik nazariya bilan birgalikda MBBR bioplyonkasida SNDning mumkin bo'lgan reaksiya usullari aerob ammiak oksidlovchi bakteriyalar, nitrit oksidlovchi bakteriyalar va bioplyonkaning aerob qatlamida tarqalgan aerob denitrifikatsiyasi hisoblanadi. Bakteriyalar anammox bakteriyalari, avtotrof nitrit bakteriyalari va biologik anoksik qatlamda tarqalgan denitrifikator bakteriyalar bilan hamkorlik qiladi va nihoyat denitrifikatsiya maqsadiga erishadi.
MBBR tashuvchini suyuqlik holatiga keltirish uchun aeratsiya tankidagi aeratsiyaga va suv oqimining ko'taruvchi ta'siriga tayanadi va shu bilan to'xtatilgan faol loy va biriktirilgan bioplyonka hosil qiladi va biriktirilgan va to'xtatilgan organizmlarning afzalliklariga to'liq o'yin beradi. U nafaqat makroskopik va mikroskopik aerob va anaerob muhitni ta'minlabgina qolmay, balki avtotrofik nitrifikator bakteriyalar, geterotrofik denitrifikator bakteriyalar va geterotrof bakteriyalar o'rtasidagi DO nizolari va uglerod manbalari bo'yicha kelishmovchiliklarni ham hal qiladi. Shu sababli, MBBR ikki nitrifikatsiya va denitrifikatsiya jarayonining dinamik muvozanatini amalga oshirishi mumkin va bir vaqtning o'zida nitrifikatsiya va denitrifikatsiya qilish uchun juda yaxshi sharoitlarga ega va MBBR bir vaqtning o'zida nitrifikatsiya, denitrifikatsiya va denitrifikatsiyani amalga oshirishi mumkin.
MBBR bir vaqtning o'zida nitrifikatsiya va denitrifikatsiyaning ta'sir etuvchi omillari
MBBRda bir vaqtning o'zida nitrifikatsiya va denitrifikatsiyaga erishishning asosiy texnologiyasi MBBRda nitrifikatsiya va denitrifikatsiyaning kinetik muvozanatini nazorat qilish va avtotrofik nitrifikatsiya qiluvchi bakteriyalar va geterotrof bakteriyalar o'rtasidagi DO nizosini va denitrifikatsiya qiluvchi bakteriyalar va heterotrof bakteriyalar o'rtasidagi uglerod manbai bahsini hal qilishdir. va hokazo, shuning uchun asosiy nazorat omillari: uglerod-azot nisbati, erigan kislorod konsentratsiyasi, harorat va pH.
(1) MBBR usuliga plombalarning ta'siri
MBBR usulining texnik kaliti o'ziga xos og'irligi suvnikiga yaqin bo'lgan va engil aralashtirishda suv bilan erkin harakatlanishi oson bo'lgan biologik plomba moddalarida yotadi. Odatda plomba polietilen plastmassadan tayyorlanadi. Har bir tashuvchining shakli diametri 10mm va balandligi 8mm bo'lgan kichik silindrdir. Tsilindrda o'zaro faoliyat tayanchlar va tashqi devorda chiqadigan vertikal qanotlar mavjud. To'ldiruvchining bo'sh qismi butun hajmning 0,95 foizini tashkil qiladi. , ya'ni suv va plomba bilan to'ldirilgan idishda har bir to'ldiruvchidagi suv hajmi 95 foizni tashkil qiladi. To'ldirgichning aylanishini va idishning umumiy hajmini hisobga olgan holda, to'ldiruvchining to'ldirish nisbati tashuvchi tomonidan egallangan bo'shliqning nisbati sifatida aniqlanadi. Eng yaxshi aralashtirish effektiga erishish uchun plomba moddasining to'ldirish nisbati ko'pi bilan 0,7 ni tashkil qiladi. Nazariy jihatdan, plomba moddasining umumiy o'ziga xos sirt maydoni biologik tashuvchining birlik hajmiga to'g'ri keladigan o'ziga xos sirt maydonlarining soni bilan belgilanadi, bu odatda 700m2 / m3 ni tashkil qiladi. Biofilm tashuvchining ichida o'sganda, o'ziga xos sirt maydonidan haqiqiy samarali foydalanish taxminan 500m2 / m3 ni tashkil qiladi.
Ushbu turdagi biologik plomba plomba moddasining ichki qismida mikroorganizmlarning ko'payishiga yordam beradi, nisbatan barqaror biofilm hosil qiladi va suyuqlik holatini shakllantirish oson. Oldindan tozalash talablari past bo'lsa yoki kanalizatsiya ko'p miqdorda tolali moddalarni o'z ichiga olgan bo'lsa, masalan, birlamchi sedimentatsiya tanki shahar kanalizatsiyasini tozalashda ishlatilmaydi yoki ko'p miqdorda tolalarni o'z ichiga olgan qog'oz ishlab chiqarish oqava suvlari tozalanganda, biologik plomba bilan tozalanadi. kichik o'ziga xos sirt maydoni va katta hajm ishlatiladi. Yaxshiroq oldindan ishlov berish yoki nitrifikatsiya qilish uchun katta o'ziga xos sirt maydoni bo'lgan biologik plomba qo'llaniladi.
(2) erigan kislorodning (DO) MBBR usuliga ta'siri
DO kontsentratsiyasi bir vaqtning o'zida nitrifikatsiya va denitrifikatsiyaga ta'sir qiluvchi asosiy cheklovchi omil hisoblanadi. DO kontsentratsiyasini nazorat qilish orqali biofilmning turli qismlari aerob zona yoki anoksik zona hosil qilishi mumkin, bu bir vaqtning o'zida nitrifikatsiya va denitrifikatsiyaga erishish qobiliyatiga ega. jismoniy sharoitlar.
Nazariy jihatdan, DO kontsentratsiyasi juda yuqori bo'lsa, DO biofilmning ichki qismiga kirib, uning ichida anoksik zona hosil qilishni qiyinlashtiradi va ko'p miqdorda ammiak azoti nitrat va nitritga oksidlanadi, bu esa oqava TNni hali ham yuqori qiladi. . Aksincha, agar DO kontsentratsiyasi juda past bo'lsa, bioplyonka ichida anaerob zonaning katta qismi hosil bo'ladi va bioplyonkaning denitrifikatsiya qobiliyati kuchayadi (oqava suvda nitrat va nitrit konsentratsiyasi juda past). ), lekin DO, MBBR ning etarli darajada ta'minlanmaganligi sababli jarayonning nitrifikatsiya effekti pasayadi, shuning uchun oqava suvda ammiak azotining konsentratsiyasi oshadi, bu esa oqava suvning TN ning oshishiga olib keladi, bu yakuniy tozalash samarasiga ta'sir qiladi.
Tadqiqotlar natijasida shahar maishiy kanalizatsiya DO tozalash uchun MBBR usulining optimal qiymati nihoyat olinadi: DO kontsentratsiyasi 2 mg / L dan yuqori bo'lsa, DO MBBR ning nitrifikatsiya ta'siriga kam ta'sir qiladi va ammiak azotini olib tashlash tezligi mumkin. 97 foizga -99 foizga yetsa, chiqindi ammiak azoti 1.0mg/L dan past boʻlishi mumkin; DO massasi kontsentratsiyasi taxminan 1.0mg/L bo'lsa, ammiak azotini yo'qotish darajasi taxminan 84 foizni tashkil qiladi va chiqindi ammiak azot konsentratsiyasi sezilarli darajada oshdi. Bundan tashqari, shamollatish tankidagi DO juda yuqori bo'lmasligi kerak. Juda yuqori erigan kislorod organik ifloslantiruvchi moddalarning juda tez parchalanishiga olib kelishi mumkin, shuning uchun mikroorganizmlar ozuqa moddalarining etishmasligi, faol loyning qarishi oson va strukturaning bo'shashmasligi. Bundan tashqari, DO juda yuqori va ortiqcha energiya iste'moli iqtisodiy jihatdan mos kelmaydi.
MBBR usuli asosan to'xtatilgan plomba moddalari orqali oxirgi kanalizatsiya tozalashni amalga oshirganligi sababli, DO ning to'xtatilgan plomba moddalariga ta'siri ham umumiy tozalash natijalarining kalitidir. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, reaktorning kislorod bilan to'ldirish qobiliyati ma'lum bir diapazonda to'xtatilgan plomba to'ldirish tezligi oshishi bilan ortadi. Shamollatish ta'sirida suv to'ldiruvchi bilan birga suyuqlikka aylanadi va suv oqimining turbulentligi to'ldiruvchisiz bo'lganidan kattaroqdir, bu gaz-suyuqlik interfeysining yangilanishini va kislorodning o'tishini tezlashtiradi va tezligini oshiradi. kislorod uzatish. To'ldiruvchining miqdori oshgani sayin, to'ldiruvchi, havo oqimi va suv oqimi o'rtasidagi kesish harakati va turbulent harakat kuchaymoqda. Biroq, qo'shilgan plomba miqdori 60 foizga teng bo'lsa, plomba moddasining suvdagi suyuqlik ta'siri yomonlashadi va suv havzasidagi turbulentlik darajasi ham pasayadi, bu kislorodning o'tish tezligini va kisloroddan foydalanish tezligini pasaytiradi. Shu sababli, suv sifatining har xil turlari uchun DO miqdorini nazorat qilish butun jarayonning yakuniy tozalash natijasi uchun juda muhimdir.
MBBR nima?
MBBR jarayoni biofilm usulining asosiy printsipiga asoslanadi. Reaktorga ma'lum miqdorda to'xtatilgan tashuvchini qo'shish orqali reaktordagi biomassa va biologik turlar ko'payadi va shu bilan reaktorni qayta ishlash samaradorligini oshiradi. To'ldiruvchining zichligi suvga yaqin bo'lganligi sababli, shamollatish paytida u butunlay suv bilan aralashtiriladi va mikroblarning rivojlanishi uchun muhit gaz, suyuq va qattiq uch fazali hisoblanadi.
Suvdagi tashuvchining to'qnashuvi va kesilishi havo pufakchalarini kichikroq qiladi va kisloroddan foydalanish tezligini oshiradi. Bundan tashqari, har bir tashuvchining ichida va tashqarisida turli xil biologik turlar mavjud bo'lib, ular ichida ba'zi anaerob bakteriyalar yoki fakultativ bakteriyalar o'sadi va tashqarida aerob bakteriyalar mavjud, shuning uchun har bir tashuvchi mikroreaktor bo'lib, nitrifikatsiya reaktsiyasi va denitrifikatsiya reaktsiyasi birgalikda mavjud bo'lib, shu bilan ishlov berish effektini yaxshilaydi. .