Hur förverkligas den samtidiga nitrifikationen och denitrifieringen av MBBR?
(1) Konceptet med samtidig nitrifikation och denitrifikation, biologiskt kväveavskiljande (SND)
Samtidig nitrifikation, denitrifikation och denitrifikation (SND) är den samtidiga produktionen av nitrifikation, denitrifikation och kolavskiljning i samma reaktor. Det bryter igenom den traditionella uppfattningen att nitrifikation och denitrifikation inte kan ske samtidigt, speciellt under aeroba förhållanden kan denitrifikation också förekomma, vilket gör samtidig nitrifikation och denitrifikation möjlig.
Nitrifikationsprocessen förbrukar alkalinitet och denitrifikationsprocessen producerar alkalinitet, så SND kan effektivt hålla pH-värdet i reaktorn stabilt, utan behov av syra-basneutralisering och utan behov av en extern kolkälla; det sparar reaktorns volym, förkortar reaktionstiden och minskar nitrattillståndet. Kvävekoncentration kan minska slam som flyter i sekundär sedimentationstank, så SND har blivit en forskningshotspot för biologisk denitrifikation. För genomförbarheten av SND biologisk denitrifikation finns det för närvarande tre huvudsynpunkter från olika perspektiv:
Makro-miljöperspektiv: Denna synpunkt anser att ett helt enhetligt blandningstillstånd inte existerar, och den ojämna fördelningen av DO i reaktorn kan bilda aeroba, anoxiska och anaeroba regioner, som kan förekomma i samma bioreaktor under anoxisk/anaerob miljöförhållanden Denitrifieringsreaktion, kombinerat med avlägsnande av organiskt material i den aeroba miljön och nitrifikation av ammoniakkväve i sektionen, kan SND uppnås.
Ur mikromiljöns perspektiv: Denna uppfattning hävdar att den anoxiska mikromiljön i den mikrobiella flocken är huvudorsaken till bildandet av SND, det vill säga på grund av begränsningen av syrediffusion (transmission) finns det en löst syregradient i mikrobiella flock, vilket bidrar till förverkligandet av samtidig nitrifikation och denitrifikation Mikromiljö.
Biologisk synvinkel: Denna uppfattning hävdar att förekomsten av speciella mikrobiella populationer anses vara huvudorsaken till förekomsten av SND. Vissa nitrifierande bakterier kan utföra denitrifikation utöver normal nitrifikation, och vissa holländska forskare har isolerat aerob nitrifikation. , och kan utföra aerob denitrifikation av Thiococcus pantrophicus; vissa bakterier samarbetar med varandra för att utföra sekventiella reaktioner för att omvandla ammoniak till kväve, vilket ger möjlighet att fullborda biologisk denitrifikation i samma reaktor under samma förhållanden.
För närvarande finns det många mikrobiologiska studier och förklaringar om biologisk denitrifikation, men de är inte perfekta, och förståelsen av SND-fenomen är fortfarande under utveckling och utforskning. Mikromiljöteorin är allmänt accepterad. På grund av förekomsten av den lösta syregradienten är koncentrationen av löst syre på den yttre ytan av mikrobiella flockar eller biofilmer hög, främst aeroba nitrifierande bakterier och ammoniakbakterier; djupt inuti är syreöverföringen blockerad och extern En stor mängd löst syre förbrukas för att producera anoxiska områden, och denitrifierande bakterier är de dominerande stammarna, vilket kan leda till samtidig nitrifikation och denitrifikation. Denna teori förklarar det gemensamma problemet med olika bakteriearter i samma reaktor, men det finns också en defekt, det vill säga problemet med organisk kolkälla. Den organiska kolkällan är inte bara elektrondonatorn för heterotrofisk denitrifikation, utan också hämmaren av nitrifikationsprocessen. När den organiska kolkällan i avloppsvattnet passerar genom det aeroba skiktet oxideras det först genom aerob oxidation. De denitrifierande bakterierna i den anoxiska zonen beror på Bristen på elektrondonatorer minskar denitrifieringshastigheten, vilket kan påverka denitrifieringseffektiviteten hos SND. Därför behöver mekanismen för samtidig nitrifikation och denitrifikation fortfarande förbättras ytterligare.
(2) Mekanismen för samtidig nitrifikation, denitrifikation och denitrifikation i MBBR biologisk rörlig bädd
MBBR är en högeffektiv ny typ av reaktor som kombinerar den aktiverade slammetoden för suspenderad tillväxt och biofilmmetoden för vidhäftad tillväxt. Den grundläggande designprincipen är att direkt tillsätta suspenderade fyllmedel med en specifik vikt nära vatten och kan suspenderas i vatten i reaktionstanken som aktivitet av mikroorganismer. Bäraren, det suspenderade fyllmedlet kan vara i frekvent kontakt med avloppsvattnet, och biofilmen (filmhängande) växer gradvis på ytan av fyllmedlet, vilket stärker massöverföringseffekten av föroreningar, löst syre och biofilm, det vill säga MBBR är kallas "mobil biologisk film". membran". Baserat på forskningen om SND-mekanismen hittills, kombinerat med mikromiljö och biologisk teori, är de möjliga reaktionssätten för SND i MBBR-biofilm aeroba ammoniakoxiderande bakterier, nitritoxiderande bakterier och aerob denitrifikation fördelade i biofilmens aeroba skikt. Bakterierna samarbetar med anammoxbakterier, autotrofa nitritbakterier och denitrifierande bakterier fördelade i det biologiska anoxiska lagret och uppnår slutligen syftet med denitrifiering.
MBBR förlitar sig på luftningen i luftningstanken och den lyftande effekten av vattenflödet för att göra bäraren i ett fluidiserat tillstånd, och därigenom bilda suspenderat aktivt slam och fäst biofilm, vilket ger fullt spel åt fördelarna med både fästa och suspenderade organismer. Det tillhandahåller inte bara makroskopiska och mikroskopiska aeroba och anaeroba miljöer, utan löser också DO-tvister och kolkälla-tvister mellan autotrofa nitrifierande bakterier, heterotrofa denitrifierande bakterier och heterotrofa bakterier. Därför kan MBBR realisera den dynamiska balansen mellan de två processerna nitrifikation och denitrifikation, och har mycket goda förutsättningar för samtidig nitrifikation och denitrifikation, och kan realisera MBBR samtidig nitrifikation, denitrifikation och denitrifikation.
Påverkande faktorer för MBBR samtidig nitrifikation och denitrifikation
Nyckelteknologin för att uppnå samtidig nitrifikation och denitrifikation i MBBR är att kontrollera den kinetiska balansen mellan nitrifikation och denitrifikation i MBBR, och att lösa DO-tvisten mellan autotrofa nitrifierande bakterier och heterotrofa bakterier, och konflikten mellan kolkällan mellan denitrifierande bakterier och heterotrofa bakterier, etc., så de viktigaste kontrollfaktorerna är: kol-kväve-förhållande, koncentration av löst syre, temperatur och pH.
(1) Fyllmedels inverkan på MBBR-metoden
Den tekniska nyckeln till MBBR-metoden ligger i de biologiska fyllmedlen vars specifika vikt ligger nära vattens och som är lätta att röra sig fritt med vatten under lätt omrörning. Vanligtvis är fyllmedlet tillverkat av polyetenplast. Formen på varje bärare är en liten cylinder med en diameter på 10mm och en höjd på 8mm. Det finns korsstöd i cylindern och utskjutande vertikala fenor på ytterväggen. Den ihåliga delen av fyllmedlet står för 0,95 procent av hela volymen. , det vill säga i en behållare full med vatten och fyllmedel är volymen vatten i varje fyllmedel 95 procent . Med hänsyn till rotationen av fyllmedlet och den totala volymen av behållaren, definieras fyllnadsförhållandet för fyllmedlet som andelen av utrymmet som upptas av bäraren. För att uppnå bästa blandningseffekt är fyllnadsförhållandet för fyllmedlet högst 0,7. Teoretiskt definieras fyllmedlets totala specifika yta av antalet specifika ytareor per volymenhet biologisk bärare, vilket i allmänhet är 700m2/m3. När biofilmen växer inuti bäraren är den faktiska effektiva användningen av den specifika ytan cirka 500m2/m3.
Denna typ av biologiskt fyllmedel bidrar till tillväxten av mikroorganismer på insidan av fyllmedlet, bildar en relativt stabil biofilm, och det är lätt att bilda ett fluidiserat tillstånd. När förbehandlingskraven är låga eller avloppsvattnet innehåller en stor mängd fibrösa ämnen, till exempel, används den primära sedimenteringstanken inte i den kommunala avloppsreningen eller när papperstillverkningsavloppsvattnet som innehåller en stor mängd fibrer renas, ska det biologiska fyllmedlet med en liten specifik yta och en stor storlek används. När det blir bättre förbehandling eller för nitrifikation används det biologiska fyllmedlet med stor specifik yta.
(2) Effekten av löst syre (DO) på MBBR-metoden
DO-koncentration är en viktig begränsande faktor som påverkar samtidig nitrifikation och denitrifikation. Genom att kontrollera DO-koncentrationen kan olika delar av biofilmen bilda en aerob zon eller anoxisk zon, som har förmågan att uppnå samtidig nitrifikation och denitrifikation. fysiska förutsättningar.
Teoretiskt, när DO-koncentrationen är för hög, kan DO tränga in i biofilmens insida, vilket gör det svårt att bilda en anoxisk zon inuti, och en stor mängd ammoniakkväve oxideras till nitrat och nitrit, vilket gör att avloppsvattnet TN fortfarande är högt. . Tvärtom, om koncentrationen av DO är mycket låg, kommer en stor del av den anaeroba zonen att bildas inuti biofilmen, och biofilmens denitrifikationskapacitet kommer att förbättras (koncentrationerna av nitrat och nitrit i avloppsvattnet är mycket låga ), men på grund av otillräcklig tillförsel av DO, MBBR Nitrifikationseffekten av processen minskar, så att koncentrationen av ammoniakkväve i avloppsvattnet ökar, vilket leder till en ökning av avloppsvattnets TN, vilket påverkar den slutliga reningseffekten.
Genom forskningen erhålls äntligen ett optimalt värde av MBBR-metoden för behandling av hushållsavlopp DO: när DO-koncentrationen är över 2 mg/L har DO liten effekt på nitrifikationseffekten av MBBR, och avlägsningshastigheten för ammoniakkväve kan nå 97 procent -99 procent procent , kan utflödet av ammoniakkväve hållas under 1.0mg/L; när DO-masskoncentrationen är cirka 1,0mg/L, är avlägsningshastigheten för ammoniakkväve cirka 84 procent, och ammoniakkvävekoncentrationen i utloppet har ökat avsevärt. Dessutom bör DO i luftningstanken inte vara för hög. För högt löst syre kan göra att de organiska föroreningarna bryts ner för snabbt, så att mikroorganismerna saknar näringsämnen, det aktiva slammet är lätt att åldras och strukturen är lös. Dessutom är DO för hög och överdriven energiförbrukning är inte ekonomiskt lämplig.
Eftersom MBBR-metoden huvudsakligen realiserar den slutliga avloppsreningen genom suspenderade fyllmedel, är effekten av DO på de suspenderade fyllmedlen också nyckeln till de övergripande reningsresultaten. Studier har visat att reaktorns syresättningskapacitet ökar med ökningen av fyllnadshastigheten för det suspenderade fyllmedlet inom ett visst område. Under inverkan av luftning fluidiseras vattnet tillsammans med fyllmedlet, och turbulensen i vattenflödet är större än utan fyllmedlet, vilket påskyndar förnyelsen av gas-vätskegränsytan och överföringen av syre och ökar hastigheten av syreöverföring. När mängden fyllmedel ökar fortsätter skärverkan och turbulent verkan bland fyllmedlet, luftflödet och vattenflödet att förstärkas. Men när mängden fyllmedel som tillsätts är 60 procent blir fluidiseringseffekten av fyllmedlet i vatten dålig och graden av turbulens i vattenkroppen minskar också, vilket minskar överföringshastigheten av syre och utnyttjandegraden av syre. Därför, för olika typer av vattenkvalitet, är kontroll av mängden DO avgörande för det slutliga reningsresultatet av hela processen.
Vad är MBBR?
MBBR-processen bygger på biofilmmetodens grundprincip. Genom att tillsätta en viss mängd suspenderad bärare till reaktorn, ökas biomassan och de biologiska arterna i reaktorn, vilket förbättrar reaktorns bearbetningseffektivitet. Eftersom fyllmedlets densitet är nära den för vatten, blandas det helt med vatten under luftning, och miljön för mikrobiell tillväxt är gas, flytande och fast trefas.
Kollisionen och skjuvningen av bäraren i vattnet gör luftbubblorna mindre och ökar utnyttjandegraden av syre. Dessutom har varje bärare olika biologiska arter inuti och utanför, med några anaeroba bakterier eller fakultativa bakterier som växer inuti, och aeroba bakterier utanför, så att varje bärare är en mikroreaktor, så att nitrifikationsreaktion och denitrifikationsreaktion samexisterar, vilket förbättrar bearbetningseffekten .