1. Vad är MBBR och MBBR Full Form
2. Design av MBBR-process
2.1 Introduktion av biofilmsbärare
2.2 Avlägsnande av kolhaltiga ämnen
2.3 Design av höglast MBBR
2.4 Design av konventionell last MBBR
2.5 Design av låglast MBBR
2.6 Nitrifiering av MBBR-teknik
2.7 Denitrifiering av MBBR-tank
2.7.1 Biofilmreaktor med rörlig bädd med fördenitrifikation
2.7.2 Biofilmreaktor med rörlig bädd med efterdenitrifikation
2.7.3 Kombinerad pre/post denitrifikation biofilmreaktor med rörlig bädd
2.7.4 Agitation av denitrifikation
2.8 Förbearbetning
2.9Fast-vätskeseparation av MBBR
2.10 Överväganden vid design av MBBR
2.10.1 MBBR Vandringsflöde (horisontellt flöde)
2.10.2 MBBR Tankskumproblem
2.10.3 Röjning av bärsäng och tillfällig förvaring
1.Vad är MBBR och MBBR Full Form
Under de senaste 20 åren har Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) utvecklats till en enkel, robust, flexibel och kompakt avloppsvattenreningsprocess. Olika konfigurationer av MBBR har framgångsrikt använts för BOD-borttagning, ammoniakoxidation och kväveavlägsnande och kan uppfylla olika kvalitetskriterier för avloppsvatten inklusive stränga näringsbegränsningar.
Biofilmreaktorn med rörlig bädd använder specialdesignad plast som biofilmsbärare, och genom luftningsomrörning, vätska
Bäraren kan suspenderas i reaktorn genom återloppskokning eller mekanisk blandning. I de flesta fall fylls bäraren mellan 1/3 och 2/3 av reaktorn. Mångsidigheten hos MBBR gör att designingenjören kan använda sin fantasi till fullo. Den stora skillnaden mellan MBBR och andra biofilmreaktorer är att den kombinerar många av fördelarna med metoderna för aktivt slam och biofilm samtidigt som man undviker så många av deras nackdelar som möjligt.
1) Liksom andra nedsänkta biofilmsreaktorer kan MBBR bilda högspecialiserade aktiva biofilmer som kan anpassas till de specifika förhållandena i reaktorn. Den högt specialiserade aktiva biofilmen ger en hög effektivitet per volymenhet av reaktorn och ökar stabiliteten i processen, vilket minskar storleken på reaktorn.
2) Flexibiliteten och processflödet för MBBR är mycket likt det för aktiverat slam, vilket gör att flera reaktorer kan arrangeras sekventiellt längs flödesriktningen för att uppfylla flera behandlingsmål (t.ex. BOD-borttagning, nitrifikation, för- eller efterdenitrifikation) utan behov av en mellanpump.
3) Det mesta av den aktiva biomassan hålls kvar i reaktorn, så till skillnad från den aktiverade slamprocessen, MBBR. Fastämneskoncentrationen i MBBR-avloppsvattnet är minst lika hög som fastämneskoncentrationen i reaktorn. MBBR är en storleksordning lägre än den traditionella sedimenteringstanken, så förutom den traditionella sedimentationstanken kan MBBR använda en mängd olika fast-vätskeseparationsprocesser.
4) MBBR är mångsidig och reaktorn kan ha olika geometrier. För eftermonteringsprojekt lämpar sig MBBR väl för eftermontering av befintliga dammar.
2. Design av MBBR-processen
Utformningen av MBBR bygger på konceptet att flera MBBR bildar en serie, var och en med en specifik funktion, och att dessa MBBR arbetar tillsammans för att utföra uppgiften att rening av avloppsvatten. Denna förståelse är lämplig eftersom varje reaktor under de unika förhållanden som tillhandahålls (t.ex. tillgängliga elektrondonatorer och elektronacceptorer) kan odla en specialiserad biofilm som kan användas för att uppnå en viss behandlingsuppgift. Detta modulära tillvägagångssätt kan ses som en enkel och okomplicerad design som består av en sekvens av flera helt blandade reaktorer, var och en med ett unikt behandlingssyfte. Däremot är utformningen av system för aktivt slam mycket komplex: eftersom konkurrensreaktioner alltid förekommer, för att "för att uppnå det önskade behandlingsmålet inom den uppehållstid som begränsas av varje del av tanken (luftnings- och icke-luftningszoner), total biosolids uppehållstid (SRT) måste hållas på en lämplig nivå så att bakterier kan blandas (i förhållande till bakteriell tillväxthastighet och råvattenegenskaper) och växa ihop.
Det är enkelheten i MBBR som gör att vi i praktiken kan förstå biofilmen i MBBR genom observationer från forskare, ingenjörer och operatörer av avloppsreningsverk. Majoriteten av detta dokument presenterar exempel på MBBR-observationer, och visar därigenom de som är kritiska komponenter och faktorer att beakta vid MBBR-design och drift.
2.1 Introduktion av biofilmbärare
Nyckeln till framgången för alla biofilmreaktorer är att bibehålla en hög andel bioaktiv volym i reaktorn. Om biomassakoncentrationen på MBBR-bärare omvandlas till koncentration av suspenderade fasta ämnen är värdena i allmänhet runt 1000 till 5000 mg/l. När det gäller enhetsvolym är avlägsningshastigheten för MBBR mycket högre än för aktivt slamsystem. Detta kan hänföras till följande.
1) Skjuvkraften som appliceras på bäraren av blandningsenergin (t.ex. luftning) kontrollerar effektivt tjockleken av biofilmen på bäraren och upprätthåller således en hög total biologisk aktivitet.
2) Förmågan att upprätthålla en hög nivå av dedikerad biomassa under specifika förhållanden inom varje reaktor, oberoende av systemets totala HRT.
3) Det turbulenta flödet i reaktorn upprätthåller den erforderliga diffusionshastigheten.
Reaktorer med rörlig bädd kan användas för BOD-borttagning, nitrifikation och denitrifikation och kan därmed kombineras till olika processer. Tabell 1-1 sammanfattar de olika processerna för MBBR. Bestämningen av den mest effektiva processen är relaterad till följande faktorer.
1) Lokala förhållanden, inklusive layout och hydrauliskt tvärsnitt (höjd) av avloppsreningsverket.
2) Befintliga reningsprocesser och möjlighet att modifiera befintliga anläggningar och dammar.
3) Målvattenkvalitet.
Tabell 1-1 MBBR Processöversikt
| Bearbetningsändamål | Behandla |
|
Enkel MBBR Höglast MBBR placerad före aktiverad slamprocess |
|
| Nitrifikation |
Enkel MBBR MBBR set efter sekundär behandling IFAS (på engelska) |
| Denitrifiering denitrifiering |
Enbart MBBR och efter denitrifiering, Enbart MBBR och efter denitrifiering, Enbart MBBR och före och efter denitrifiering, Post-MBBR för denitrifiering av nitrifikationsavlopp. |
For moving bed reactors, the effective net biofilm area is the key design parameter, and the load and reaction rate can be expressed as a function of the carrier surface area, so the carrier surface area becomes a common and convenient parameter to express the performance of MBBR. the load of MBBR is often expressed as the carrier surface area removal rate (SAAR) or the carrier surface area loading (SALR). When the concentration of the host substrate is low (e.g., S>>K), the substrate removal rate of MBBR is zero-level response. When the main substrate concentration is low (e.g. S>>K), är substratavlägsningshastigheten för MBBR en första ordningens reaktion. Under kontrollerade förhållanden kan bärarytans borttagningshastighet (SAAR) uttryckas som en funktion av bärarens ytareabelastning (SALR), som visas i ekvation (1-1).
r =rmax-[L/(K+L)] (1-1)
r - borttagningshastighet (g/(m2 -d));
rmax- maximal borttagningshastighet (g/(m2 -d)).
L - laddningshastighet (g/(m2 -d)).
K - halvmättnadskonstant.
2.2 Avlägsnande av kolhaltiga ämnen
Ytbelastningen (SALR) av bäraren som krävs för att ta bort kol beror på dess viktigaste behandlingsändamål och slammetod Vattenavskiljning.
Tabell 1-2 visar de vanligaste BOD-belastningsintervallen för olika tillämpningsändamål. Lägre belastningsvärden bör användas när nitrifikation sker nedströms. Höga belastningar bör endast användas när endast kolhaltigt avlägsnande övervägs. Erfarenhet visar att för avlägsnande av kolhaltigt syre räcker det med löst syre i huvudvätskefasen på 2-3 mg/L och ytterligare ökning av koncentrationen av löst syre är inte meningsfullt för att förbättra borttagningshastigheten för bärarytan (SARR).
Tabell 1-2 Typiska BOD-laddningsvärden
| Ansökan Syfte |
BOD per enhet av bärares ytarea möter (SALR) (g/m2.d) |
| Hög belastning (75%-80% BOD-borttagning) | 20 |
| Hög belastning (80%-90% BOD-borttagning) | 5-15 |
| Låg belastning (före nitrifikation) | 5 |
2.3 Design av höglast MBBR
För att uppfylla de grundläggande standarderna för sekundär behandling men behöver ett kompakt högbelastningssystem, överväg att använda en reaktor med rörlig bädd
När MBBR arbetar med hög belastning är dess värde för belastning på bärytan (SALR) högt. När MBBR drivs med hög belastning är SALR-värdet (carrier surface area loading) högt, och huvudsyftet är att avlägsna löst och lättnedbrytbart BOD från det inkommande vattnet. vid hög belastning förlorar den utgjutna biofilmen sina sedimenterande egenskaper, så kemisk koagulering, luftflotation eller kontaktprocesser för fasta ämnen används ofta för att avlägsna suspenderade fasta ämnen från utflödet av höglast MBBR. Men i allmänhet är denna process en enkel process som kan uppfylla de grundläggande standarderna för sekundär behandling med en kort HRT. Resultaten av MBBR-studien med hög belastning presenteras i figur 1-3. Figur 1-3(a) visar att MBBR är mycket effektivt för att ta bort COD och är i huvudsak linjär över ett brett spektrum av belastningar. Figur 1- 3 (b) illustrerar att sedimenteringen av MBBR-avloppsvatten är mycket dålig, även vid mycket låga överflödeshastigheter, vilket tyder på att en förbättrad strategi för infångning av fasta ämnen verkligen behövs. MBBR/fasta ämnen kontaktprocessen användes vid Mao Points avloppsvattenreningsverk i Nya Zeeland. Figur 1-4 visar förhållandet mellan avlägsnande av löst BOD och total inflytande BOD-belastning vid denna anläggning. Figur 1-4 visar att typiska värden för BOD-borttagning för högbelastnings MBBR är 70 % till 75 %. Bioflockning och ytterligare behandling med fasta ämnens kontaktprocess gör att processen uppfyller de grundläggande standarderna för sekundär behandling.
● Bild 1-3
(a) Avlägsningshastighet av COD vid hög belastning.
(b) Dålig sedimentering av lossad biofilm under hög belastning
● Bild 1-4 Förhållandet mellan upplöst BOD-borttagningshastighet och total BOD-belastning i hög belastning MBBR
2.4 Design av konventionell last MBBR
När den konventionella konventionella sekundära behandlingsprocessen beaktas, kan en reaktor med rörlig bädd väljas. I det här fallet kan en sekventiell 2 MBBR i raden uppfylla behandlingskraven (sekundär behandlingsnivå).
Tabell 1- 4 sammanfattar borttagandet av BOD7 i de fyra reningsverken. Alla fyra reningsverk använde konventionellt laddade MBBR med en MBBR organisk belastning på 7-10 gBOD7 /(m2 -d) (vid 10 grader); före MBBR användes kemikalier för flockning och borttagning av fosfor, och förbättrad separering av suspenderat material genomfördes också.
2.5 Design av lågbelastning MBBR
När MBBR placeras före nitrifikationsreaktorn är det mest ekonomiska designalternativet att överväga användningen av MBBR för organiskt avlägsnande. Detta gör det möjligt för nitrifikationsreaktorn med rörlig bädd nedströms MBBR att uppnå en hög nitrifikationshastighet. Om BOD-belastningen för nitrifikations-MBBR inte reduceras tillräckligt, kommer nitrifikationshastigheten att reduceras avsevärt, vilket lämnar reaktorn i ett ineffektivt tillstånd.
Figur {{0}} (a) visar effekten av att öka BOD-belastningen på bärarens nitrifikationshastighet. Detta är ett exempel på en hög BOD-belastning som leder till en för hög nitrifikationsbelastning i den senare sektionen när organiskt material avlägsnas i den främre sektionen. I det här exemplet var nitrifikationshastigheten 0,8 g/(m2 -d). När BOD-belastningen var 2 g/(m2 -d) och det lösta syret i huvudvätskan var 6 mg/L. Men när BOD-belastningen ökade till 3 g/(m2 -d), var nitrifikationshastigheten 0,8 g/(m2 -d). Men när BOD-belastningen ökades till 3 g/(m2 -d), minskade nitrifikationshastigheten med cirka 50 %. För att motverka detta kan operatören öka koncentrationen av löst syre i huvudvätskefasen eller öka fyllningsförhållandet för att minska ytbelastningshastigheten. Det är dock viktigt att notera att ett sådant tillvägagångssätt inte bör användas i design på grund av bristande ekonomi och effektivitet. Vidare, vid utformning av en MBBR för BOD-borttagning, bör ett konservativt tillvägagångssätt användas, att välja en låg belastningshastighet för dimensionering för att erhålla maximal effektivitet i nedströms nitrifierings-MBBR.
Figur 1-6(b) visar nitrifikationshastigheterna för sekvensens tre aeroba MBBR. I figur 6(b) avlägsnades bäraren i varje MBBR för ett litet försök med nitrifikationshastigheten. Deltesterna varade i 6 veckor och genomfördes två gånger. I varje deltest var förhållandena för de tre deltestreaktorerna nästan identiska (t.ex. löst syre, temperatur, pH och initial koncentration av ammoniakkväve). Testresultaten visade att den första reaktorn hade den högsta lösta COD-belastningen (5,6 g/(m2 -d)) och nästan ingen nitrifikationseffekt, men var mycket framgångsrik med att ta bort COD-belastningen. Detta demonstreras av följande två aspekter.
(1) Nitrifikationshastigheten för andrastegsreaktorn är hög och nära den för tredje steget.
(2) De lösta COD-belastningarna i det andra och tredje steget var inte signifikant olika.
För konstruktionen av låglastreaktorer är det viktigt att välja bärarytans belastning (SALR) konservativt. Det är möjligt att Följande ekvation användes för att korrigera ytareabelastningen av bäraren (SALR) enligt temperaturen på avloppsvattnet:
LT=L101.06(T-10)
LT - lasten vid temperatur T.
L10 -10 grad vid en belastning på 4,5 g/(m2 -d).
● Bild 1-6
(a) Effekt av BOD-laddning och löst syre på nitrifikationshastigheten vid 15 grader.
(b) Skillnader i nitrifikationshastigheter för olika MBBR i MBBR-serien
2.6 Nitrifiering av MBBR-teknik
Det finns några faktorer som har en betydande inverkan på prestandan hos en nitro MBBR och måste beaktas när man designar en nitro MBBR. De tyngsta faktorerna är.
(1) Organisk lastning.
(2) Koncentration av löst syre.
(3) Ammoniakkoncentration.
(4) Koncentration av avloppsvatten.
(5) pH eller alkalinitet.
Figur 1- 6 illustrerar att för att erhålla tillfredsställande nitrifikationshastigheter i en nitrifierande MBBR som är nedströms, är det viktigt att avlägsna organiskt material från avloppsvattnet i uppströms MBBR; annars kommer den heteroxiska biofilmen att konkurrera med den om utrymme och syre, vilket minskar (släcker) biofilmens nitrifikationsaktivitet. Nitrifikationshastigheten ökar med minskande organisk belastning tills löst syre blir den begränsande faktorn. Endast vid mycket låga ammoniakkoncentrationer (<2 mgN/l) does the available substrate (ammonia) become the limiting factor. It is thus the concentration of ammonia that is an issue when complete nitrification is required. In this case, 2 sequential reactors can be considered, with the first stage being limited by oxygen and the second by ammonia. As with all biological treatment processes, temperature has a significant effect on nitrification rates, but this can be mitigated by increasing the dissolved oxygen within the MBBR. As alkalinity decreases to very low levels, nitrification rates within the biofilm begin to be limited. Each of the important factors that affect nitrification are discussed below.
Vid tillräcklig alkalinitet och ammoniakkoncentrationer (åtminstone initialt) kommer nitrifikationshastigheterna att minska med organisk belastning
ökar tills löst syre blir den begränsande faktorn. Inom en välväxt nitrifierande biofilm kommer koncentrationen av löst syre att begränsa nitrifikationshastigheten på bäraren endast om förhållandet mellan O2 och NH4+-N är under 2.0. Till skillnad från system med aktiverat slam, under syrebegränsade förhållanden, uppvisar reaktionshastigheten i reaktorer med rörlig bädd ett linjärt eller ungefär linjärt samband med koncentrationen av löst syre i vätskefaskroppen. Detta kan bero på det faktum att passagen av syre över det stationära vätskemembranet in i biofilmen kan vara ett kritiskt steg för att begränsa syreöverföringen. Att öka koncentrationen av löst syre i huvudvätskefasen ökar koncentrationsgradienten för löst syre i biofilmen. Vid högre luftningshastigheter bidrar den ökade blandningsenergin också till överföringen av syre från huvudvätskefasen till biofilmen. Som kan ses i figur 1- 6(a), om den organiska belastningen hålls konstant (t.ex. konstant biofilmtjocklek och sammansättning), kan ett linjärt samband mellan nitrifikationshastighet och koncentration av löst syre förväntas. Figur 1-7 förklarar att ökning av det lösta syret i huvudvätskefasen bidrar till nitrifikationshastigheten tills ammoniakkoncentrationen i huvudvätskefasen reduceras till en mycket låg nivå.
● Figur 1-7 Effekt av löst syre vid låg ammoniakkoncentration
För en välväxt "ren" nitrifierande biofilm påverkar inte ammoniakkoncentrationen i huvudvätskefasen reaktionshastigheten förrän O2:NH4+- N når 2 till 5. Några exempel på O2:NH{{6} } N anges i tabell 1-5.
Tabell 1-5 Några exempel på O:NHa+- N
| Referenser | O2:NH4+- N |
| Hem (1994) |
＜2(Syrebegränsning) 2,7(Kritisk O2 koncentration=9-20mg/L) 3.2(Kritisk O2 koncentration=6mg/L) ＞5 (ammoniakrestriktion) |
| Bonomo (2000) |
＞3-4 (ammoniakbegränsning) ＜1-2 (syrebegränsning) |
Utformningen av MBBR börjar ofta med ett tröskelvärde på 3,2. Tröskelvärdet är justerbart. Med hjälp av ekvation (1-3) kan ammoniakkoncentrationen vid detta tröskelvärde användas för att uppskatta lämplig nitrifikationshastighet och användas som grund för design.
rNH3-N= k × (SNH3-N) (n) (1-3)
rNH3-N-nitrifikationshastighet (g rNH3-N /(m2 -d)
k - reaktionshastighetskonstant (plats- och temperaturberoende).
SNH3-N - substratkoncentration som begränsar reaktionshastigheten.
n - antal reaktionssteg (plats och temperaturberoende).
Reaktionshastighetskonstanten (k) med biofilmtjocklek och diffusion av det begränsande substratet vid en given koncentration av löst syre. Koefficienten är relaterad till Antalet reaktionsnivåer (n) är relaterat till vätskefilmen intill biofilmen. När det turbulenta flödet är starkt och det stationära vätskefilmskiktet är tunt, tenderar reaktionsnivån att {{0}}.5; när det turbulenta flödet är långsamt och den stationära vätskefilmen är tjock tenderar reaktionsnivån till 1,0. Vid denna tidpunkt blir diffusion den hastighetsbegränsande faktorn.
Ammoniakkoncentrationen vid det kritiska värdet (SNH3-N) kan uppskattas från det kritiska förhållandet och den designade koncentrationen av löst syre i huvudvätskefasen, som visas nedan. Att öka koncentrationen av löst syre i huvudvätskefasen kan bidra till att minska det kritiska förhållandet, men med liten framgång. Tänk också på fallet där heterotrofa bakterier tävlar om utrymmet under vissa reaktorbelastningar och blandningsförhållanden, och därigenom minskar syrepassage genom det heterotrofa skiktet på biofilmen.
(SNH3-N)=1.72mg-N/L=(6mgO2/L - 0.5O2/L)/3.2
Om man tar SNH{{0}}N som 1,72, antar en reaktionshastighetskonstant k=0.5 och ett reaktionssteg på 0,7, kan ekvationen (1- 3) beräknas enligt följande.
rNH3-N=0.73g/(m2 -d)=0.5×1.720.7
När man överväger temperaturens inverkan på en nitrifierande MBBR är flera faktorer viktiga. Det bör övervägas att avloppstemperaturen inom MBBR i sig kan påverka den kinetiska processen för biologisk nitrifikation; hastigheten för substratdiffusion in i och ut ur biomassan; och vätskans viskositet, vilket i sin tur kan ha en krusningseffekt på skjuvenergin på biofilmens tjocklek. Temperaturens inverkan på de makroskopiska reaktionshastigheterna som beskrivs ovan kan uttryckas genom följande samband.
kT2= kT1-θ(T2-T1) (1-4)
kT1 - reaktionshastighetskonstanten vid en temperatur på T1.
kT2 - reaktionshastighetskonstanten vid en temperatur på T2.
θ - temperaturkoefficient.
Även om temperaturberoendet av nitrifikationskinetik vid vinterdesigntemperatur minskar nitrifikationshastigheten för MBBR, kan en ökning av koncentrationen av biofilm på bäraren observeras vid låga temperaturer, och dessutom kan koncentrationen av löst syre i reaktorn ökas, vilket både mildrar temperaturens negativa effekt på nitrifikationshastigheten. Vid lägre avloppstemperaturer observerades biomassan (g/m2 ) högre. Dessutom kan koncentrationen av löst syre i huvudvätskefasen ökas utan att öka luftningshastigheten eftersom syret i denna beror på den högre lösligheten hos lågtemperaturvätskor. Detta leder till slutresultatet att medan biofilmaktiviteten är högre än biofilmaktiviteten (g NH3-N/(m2 -d) ÷ g SS/m2) minskar, men nitrifikationsaktiviteten per enhet bärarytan kan fortfarande hållas på en hög nivå. Säsongsvariationen av biomassa med avloppstemperatur för en tertiär nitrifikations-MBBR ges i figur 1- 8(a). När avloppstemperaturen ökade från 〈15 grader till〉15 grader mellan maj och juni sjönk biomassakoncentrationen brant. Figur 1- 8 (b) delar in data i två zoner enligt avloppstemperaturen (〈15 grader och 〉15 grader ). Även om den biofilmspecifika aktiviteten minskar i området 〈15 grader, förblir reaktorns makroskopiska prestanda hög på grund av den högre totala biomassakoncentrationen och den högre koncentrationen av löst syre (orsakad av den ökade gaslösligheten vid låga temperaturer). Detta observerade fenomen tyder på att den makroskopiska ytreaktionshastigheten på bäraren kan bibehållas på en hög nivå under låga temperaturförhållanden, trots den minskade tillväxthastigheten för nitrifierande bakterier, på grund av biofilmanpassning.
● Figur 1-8 (a) Säsongsvariation av biomassakoncentration och temperatur i MBBR med tertiär nitrifikation.
(b) Samband mellan nitrifikationsaktivitet och koncentration av löst syre vid olika temperaturförhållanden
2.7 Denitrifiering av MBBR-tank
Reaktorer med rörlig bädd har framgångsrikt använts i för-, efter- och kombinerade denitrifieringsprocesser. I motsats till andra bio samma som material denitrifieringsprocessen, de faktorer som måste beaktas i designen är.
1) En lämplig kolkälla och ett lämpligt förhållande mellan kol och kväve i reaktorn.
2) Önskad grad av denitrifikation.
3) Avloppsvattnets temperatur.
4) Löst syre i retur- eller uppströmsvattnet.
2.7.1 Biofilmreaktor med rörlig bädd med fördenitrifikation
När BOD-avlägsnande, nitrifikation och måttlig kväveborttagning krävs är MBBR med frontdenitrifikation väl lämpad. För att fullt ut kunna utnyttja volymen av den anoxiska reaktorn bör matarvattnet ha ett lämpligt förhållande mellan lätt biologiskt nedbrytbar COD och ammoniakkväve (C) /N). Eftersom nitrifikationssteget av MBBR kräver förhöjt löst syre, har det lösta syret i återflödet en betydande inverkan på MBBR:s prestanda. Detta resulterar i en övre gräns för det mest ekonomiska återflödesförhållandet (Q reflux/Q influent) vid produktion. Över detta värde minskar denitrifikationens totala effektivitet när returflödet ökas ytterligare. Om avloppsvattnets beskaffenhet är lämplig för front-end-denitrifikation, är kväveavlägsnandet i allmänhet mellan 50 % och 70 % vid ett returförhållande på (1:1) till (3:1). I produktionspraxis kan denitrifikationshastigheten påverkas av faktorer såsom: läge, säsongsmässiga skillnader i avloppsegenskaper (t.ex. C/N), koncentration av löst syre som förs in i reaktorn och avloppstemperatur.
2.7.2 Biofilmreaktor med rörlig bädd med post-denitrifiering
When the degradable carbon in the wastewater is naturally insufficient, or has been consumed by upstream processes, or when the wastewater treatment plant occupies an area subject to when the need for concise and high-speed denitrification is limited, MBBR with posterior denitrification can be considered. because the denitrification performance is not affected by internal circulation or carbon source, the posterior denitrification process can achieve high denitrification rates (>80 %) vid en kort HRT.
Om avloppsvattnets BOD- och nitratkrav är strängare, kan en efterdenitrifiering behövas efter MBBR med liten luftning. Operativ erfarenhet visar att om det finns en sedimentationsprocess uppströms kan det finnas fosforkoncentrationer i efter denitrifieringen som inte är tillräckliga för cellsyntes, och denitrifieringsprestandan kan hämmas vid den punkten.
När kol är överfyllt kan den maximala nitratbärarytans borttagningshastighet (SARR) för den applicerade kolkällan vara större än 2g/(m2 -d). Nitratavlägsningshastigheterna för olika kolkällor och olika temperaturer anges i figurerna 2-9.
● Bild 1-9 Ytborttagningshastighet för bärare med olika kolkällor som en funktion av temperaturen
2.7.3 Kombinerad före/efter denitrifiering Biofilmreaktor med rörlig bädd
Reaktorer med rörlig bädd med främre och bakre denitrifikation kan kombineras, vilket drar fördel av ekonomin med främre denitrifikation. Utformningen av den främre denitrifikationsreaktorn kan betraktas som en luftningstank på vintern. Konstruktionen kan överväga att använda den främre denitrifikationsreaktorn som en luftningstank på vintern. Detta beror på.
1) Att öka volymen på luftningsreaktionstanken hjälper till att förbättra nitrifikationen.
2) Lägre vattentemperaturer kan leda till ökade koncentrationer av löst syre och minskad löst COD, vilket kan påverka effektiviteten av front-end denitrifikation.
3) På vintern kan efterdenitrifikationsreaktorn utföra alla denitrifikationsuppgifter.
2.7.4 Agitation av denitrifikation
Vid denitrifikation MBBR har en rälsmonterad dränkbar mekanisk bländare använts för att cirkulera och blanda vätskan i reaktorn
kropp och bärare. Följande aspekter bör särskilt beaktas vid utformningen av omröraren: (1) omrörarens placering och riktning; (3) Typ av omrörare; (3) omrörningsenergi.
Biofilmbärarens relativa densitet är cirka 0.96, så den flyter i vatten utan tillförd energi, vilket skiljer sig från processen med aktiverat slam. När det inte finns någon tillförd energi i den aktiva slamprocessen, sedimenterar de fasta ämnena (slammet).
Som ett resultat av detta, i MBBR, bör omröraren placeras nära vattenytan men inte för nära vattenytan, annars kommer den att skapa en virvel vid återvattenytan och därmed föra in luft i reaktorn. Som visas i figur 1-10 ska omröraren lutas något nedåt så att bäraren kan tryckas djupare in i reaktorn. I allmänhet kräver en icke-luftad MBBR 25 till 35 w/m3 energi för att röra om hela bäraren. Agitation av denitrifierande MBBR bör särskilt övervägas. Alla omrörare är inte lämpliga att användas i MBBR under lång tid. Omrörartillverkaren (ABS), som använder flera MBBR-enheter, har utvecklat omröraren ABS123K speciellt lämpad för reaktorer med rörlig bädd. Denna omrörare är gjord av rostfritt stål med en bakåtböjd omrörare, som tål omrörarens nötning av bäraren. För att förhindra skador på bäraren och slitage på omröraren har ABS123K omröraren 12 mm runda stänger svetsade längs propellerns vingar. När den används i en reaktor med rörlig bädd är hastigheten på ABS123K-omröraren ganska låg (90 rpm vid 50 Hz och 105 rpm vid 60 Hz). Den blandningsenergi som krävs för att agitera den denitrifierande MBBR är relaterad till bärarfyllningsförhållandet och den förväntade biofilmtillväxten. Praktisk erfarenhet visar att omrörning är effektivare vid låga fyllningsförhållanden (t.ex<55%). At higher fill ratios, it is difficult for the agitator to circulate the carriers and therefore high carrier fill ratios should be avoided. Low filling ratios and correspondingly high carrier surface loadings increase the biofilm concentration and thus sink the carrier, making it easier for the stirrer to stir the carrier and circulate it in the reactor. From this point of view, it is important to choose the appropriate denitrification reactor size, as a proper reactor size allows for a filling ratio and mechanical stirring to be compatible.
● Bild 10
(a) ABS123K omrörare vänd mot vattenytan och lutad 30 grader nedåt för att trycka in bäraren djupare in i reaktorn;
b) Denitrifiering MBBR i drift vid ett avloppsreningsverk
2.8 Förbearbetning
Som med andra nedsänkta biofilmsteknologier kräver matningsvattnet till MBBR korrekt förbehandling. För att få ett bra galler och sedimentering är nödvändigt för att undvika långvarig ansamling av otäcka inerta material som skräp, plast och sand i MBBR. Eftersom MBBR är delvis fylld med bärare är dessa inerta material svåra att ta bort när de väl kommer in i MBBR. När primärbehandling är tillgänglig rekommenderar MBBR-tillverkare generellt att gallergapet inte är större än 6 mm, och om ingen primärbehandling är tillgänglig måste ett fint galler på 3 mm eller mindre installeras. Dessutom, om MBBR läggs till den befintliga processen, finns det inget behov av att lägga till fler galler om den befintliga behandlingsnivån redan är hög.
2.9 Fast-vätskeseparation av MBBR
Jämfört med den aktiverade slamprocessen är den rörliga bäddprocessen mycket flexibel ur synvinkeln av efterföljande fast-vätskeseparation stor. Den biologiska behandlingseffekten av den rörliga bäddprocessen är oberoende av fast-vätskeseparationssteget, så dess fast-vätskeseparationsenheter kan varieras. Dessutom är koncentrationen av fasta ämnen i MBBR-avloppsvattnet minst en storleksordning lägre än koncentrationen av det aktiverade slamprocessen. Därför har en mängd olika fast-vätskeseparationstekniker framgångsrikt tillämpats på MBBR, som kan kombineras med enkla och effektiva fast-vätskeseparationstekniker såsom luftflotation eller sedimentationstankar med hög densitet där marken är av högsta vikt. Vid eftermontering av befintliga avloppsreningsverk kan befintliga sedimenteringstankar användas för fastämnesseparering i MBBR.
2.10 Överväganden vid utformning av MBBR
Följande är mycket viktigt för utformningen av MBBR.
2.10.1 MBBR Resande flödeshastighet (horisontell flödeshastighet)
The peak flow rate (flow divided by reactor cross-sectional area) at peak flow through the MBBR must be considered in the design with a small flow rate (e.g. 20m/h), the carriers can be evenly distributed in the reactor. Too high travel flow rate (e.g. >35m/h), kommer bärarna att ackumuleras vid interceptornätet och generera stora luftförluster. Ibland kommer de hydrauliska förhållandena vid toppflödet att bestämma geometrin och antalet serier av MBBR. Att samråda med tillverkaren och bestämma lämplig flödeshastighet är viktigt för MBBR-design. Reaktorns bildförhållande är också en faktor. I allmänhet hjälper ett litet bildförhållande (t.ex. 1:1 eller mindre) till att minska bärardriften mot interceptornätet vid toppflödeshastigheter och möjliggör en mer enhetlig fördelning av bärare i reaktorn.
2.10.2 MBBR Tankskumproblem
Skumproblem är inte vanliga i MBBR, men är benägna att uppstå vid dålig start eller drift. På grund av två skiljevägg i mitten av den kontinuerliga poolen är högre än vattenytan, så skummet kommer att begränsas till MBBR. Om skummet måste kontrolleras rekommenderas användning av skumdämpande medel. Användningen av skumdämpare kommer att täcka bäraren och hindra diffusionen av substratet till biofilmen, vilket kan påverka prestanda hos MBBR. Silicidskumdämpare bör inte användas eftersom de inte är kompatibla med plastbärare.
2.10.3 Frigång och tillfällig förvaring
För väldesignade och byggda reaktorer med rörlig bädd, även om fel är sällsynta, är det klokt att lösa problemet med hur man flyttar bäraren ut ur reaktorn och lagrar den när reaktorn stängs av på grund av underhåll etc. bör ändå övervägas. . Alla vätskor i reaktorn, inklusive bärarna, kan dräneras med en 10 cm konkav hjulvirvelpump. Om det utformade fyllnadsförhållandet är lämpligt kan bäraren i en reaktor tillfälligt flyttas till en annan reaktor. Nackdelen med denna metod är dock att det är svårt att återställa båda reaktorerna till sina ursprungliga fyllnadsförhållanden när man flyttar tillbaka bärarna. När bärarna väl har pumpats tillbaka in i reaktorn är det enda rimliga sättet att noggrant mäta bärarens fyllnadsförhållande att tömma reaktorn och mäta bärarhöjden i båda reaktorerna. Helst skulle det finnas en annan pool eller annan oanvänd enhet som skulle kunna användas som en tillfällig lagringsbehållare för bärarna, så att det ursprungliga reaktorfyllningsförhållandet lätt kunde säkerställas.