Hvordan realiseres den samtidige nitrifikation og denitrifikation af MBBR?
(1) Begrebet simultan nitrifikation og denitrifikation, biologisk nitrogenfjernelse (SND)
Samtidig nitrifikation, denitrifikation og denitrifikation (SND) er den samtidige produktion af nitrifikation, denitrifikation og kulfjernelse i samme reaktor. Det bryder igennem den traditionelle opfattelse, at nitrifikation og denitrifikation ikke kan forekomme på samme tid, især under aerobe forhold kan denitrifikation også forekomme, hvilket muliggør samtidig nitrifikation og denitrifikation.
Nitrifikationsprocessen forbruger alkalinitet, og denitrifikationsprocessen producerer alkalinitet, så SND kan effektivt holde pH-værdien i reaktoren stabil, uden behov for syre-base neutralisering, og uden behov for en ekstern kulstofkilde; det sparer reaktorens volumen, forkorter reaktionstiden og reducerer nitrattilstanden. Nitrogenkoncentration kan reducere slam, der flyder i sekundær sedimentationstank, så SND er blevet et forskningshotspot for biologisk denitrifikation. For gennemførligheden af SND biologisk denitrifikation er der i øjeblikket tre hovedsynspunkter fra forskellige perspektiver:
Makro-miljøperspektiv: Dette synspunkt mener, at en fuldstændig ensartet blandingstilstand ikke eksisterer, og den ujævne fordeling af DO i reaktoren kan danne aerobe, anoxiske og anaerobe områder, som kan forekomme i den samme bioreaktor under anoxisk/anaerobe miljøforhold Denitrifikationsreaktion kombineret med fjernelse af organisk stof i det aerobe miljø og nitrifikation af ammoniak-nitrogen i sektionen kan SND opnås.
Set fra mikromiljøets perspektiv: Dette synspunkt hævder, at det iltfattige mikromiljø i den mikrobielle flokk er hovedårsagen til dannelsen af SND, det vil sige, at der på grund af begrænsningen af iltdiffusion (transmission) er en opløst oxygengradient i den mikrobielle flok, som er befordrende for realisering af samtidig nitrifikation og denitrifikation Mikromiljø.
Biologisk synspunkt: Dette synspunkt hævder, at eksistensen af særlige mikrobielle populationer anses for at være hovedårsagen til forekomsten af SND. Nogle nitrificerende bakterier kan udføre denitrifikation ud over normal nitrifikation, og nogle hollandske forskere har isoleret aerob nitrifikation. , og kan udføre aerob denitrifikation af Thiococcus pantrophicus; nogle bakterier samarbejder med hinanden for at udføre sekventielle reaktioner for at omdanne ammoniak til nitrogen, hvilket giver mulighed for at fuldføre biologisk denitrifikation i samme reaktor under de samme betingelser.
På nuværende tidspunkt er der mange mikrobiologiske undersøgelser og forklaringer på biologisk denitrifikation, men de er ikke perfekte, og forståelsen af SND-fænomenet er stadig under udvikling og udforskning. Mikromiljøteorien er generelt accepteret. På grund af eksistensen af den opløste oxygengradient er koncentrationen af opløst oxygen på den ydre overflade af mikrobielle flokke eller biofilm høj, hovedsageligt aerobe nitrificerende bakterier og ammoniakbakterier; dybt inde er iltoverførslen blokeret og eksternt En stor mængde opløst ilt forbruges til at producere iltfattige områder, og denitrificerende bakterier er de dominerende stammer, som kan føre til samtidig nitrifikation og denitrifikation. Denne teori forklarer det fælles problem med forskellige bakteriearter i den samme reaktor, men der er også en defekt, det vil sige problemet med organisk kulstofkilde. Den organiske kulstofkilde er ikke kun elektrondonoren for heterotrofisk denitrifikation, men også inhibitoren af nitrifikationsprocessen. Når den organiske kulstofkilde i spildevandet passerer gennem det aerobe lag, oxideres det først ved aerob oxidation. De denitrificerende bakterier i den anoxiske zone skyldes Manglen på elektrondonorer reducerer denitrifikationshastigheden, hvilket kan påvirke denitrifikationseffektiviteten af SND. Derfor skal mekanismen for samtidig nitrifikation og denitrifikation stadig forbedres yderligere.
(2) Mekanismen for samtidig nitrifikation, denitrifikation og denitrifikation i MBBR biologisk bevægende leje
MBBR er en højeffektiv ny type reaktor, der kombinerer den aktiverede slammetode til suspenderet vækst og biofilmmetoden til vedhæftet vækst. Det grundlæggende designprincip er direkte at tilføje suspenderede fyldstoffer med en specifik vægt tæt på vand og kan suspenderes i vand i reaktionstanken som aktivitet af mikroorganismer. Bæreren, det suspenderede fyldstof kan være i hyppig kontakt med spildevandet, og biofilmen (filmhængende) vokser gradvist på overfladen af fyldstoffet, hvilket styrker masseoverførselseffekten af forurenende stoffer, opløst ilt og biofilm, det vil sige MBBR er kaldet "mobil biologisk film". membran". Baseret på forskningen i SND-mekanisme indtil videre, kombineret med mikromiljø og biologisk teori, er de mulige reaktionsmåder for SND i MBBR-biofilm aerobe ammoniakoxiderende bakterier, nitritoxiderende bakterier og aerob denitrifikation fordelt i biofilmens aerobe lag. Bakterierne samarbejder med anammox-bakterier, autotrofe nitritbakterier og denitrificerende bakterier fordelt i det biologiske anoxiske lag og opnår endelig formålet med denitrifikation.
MBBR er afhængig af beluftningen i beluftningstanken og vandstrømmens løfteeffekt for at gøre bæreren i en fluidiseret tilstand, hvorved der dannes suspenderet aktiveret slam og vedhæftet biofilm, hvilket giver fuld udfoldelse til fordelene ved både vedhæftede og suspenderede organismer. Det giver ikke kun makroskopiske og mikroskopiske aerobe og anaerobe miljøer, men løser også DO-tvisterne og kulstofkildestridigheder mellem autotrofe nitrificerende bakterier, heterotrofe denitrificerende bakterier og heterotrofe bakterier. Derfor kan MBBR realisere den dynamiske balance mellem de to processer nitrifikation og denitrifikation og har meget gode betingelser for samtidig nitrifikation og denitrifikation og kan realisere MBBR samtidig nitrifikation, denitrifikation og denitrifikation.
Påvirkningsfaktorer ved MBBR samtidig nitrifikation og denitrifikation
Nøgleteknologien til at opnå samtidig nitrifikation og denitrifikation i MBBR er at kontrollere den kinetiske balance mellem nitrifikation og denitrifikation i MBBR og at løse DO-striden mellem autotrofe nitrificerende bakterier og heterotrofe bakterier og kulstofkildestriden mellem denitrificerende bakterier og heterotrofe bakterier. osv. , så de vigtigste kontrolfaktorer er: kulstof-nitrogen-forhold, koncentration af opløst ilt, temperatur og pH.
(1) Fyldstoffernes indflydelse på MBBR-metoden
Den tekniske nøgle til MBBR-metoden ligger i de biologiske fyldstoffer, hvis vægtfylde er tæt på vands, og som er lette at bevæge sig frit med vand under let omrøring. Normalt er fyldstoffet lavet af polyethylenplast. Formen på hver bærer er en lille cylinder med en diameter på 10mm og en højde på 8mm. Der er krydsstøtter i cylinderen og udragende lodrette finner på ydervæggen. Den hule del af fyldstoffet tegner sig for 0,95 procent af hele volumen. , det vil sige i en beholder fyldt med vand og fyldstof er mængden af vand i hver fyldstof 95 procent . Under hensyntagen til rotationen af fyldstoffet og beholderens samlede volumen, er fyldningsforholdet af fyldstoffet defineret som andelen af pladsen optaget af bæreren. For at opnå den bedste blandingseffekt er fyldstoffet højst 0,7. Teoretisk er det samlede specifikke overfladeareal af fyldstoffet defineret af antallet af specifikke overfladearealer pr. volumenenhed af biologisk bærer, som generelt er 700m2/m3. Når biofilmen vokser inde i bæreren, er den faktiske effektive udnyttelse af det specifikke overfladeareal omkring 500m2/m3.
Denne type biologisk fyldstof er befordrende for væksten af mikroorganismer på indersiden af fyldstoffet, der danner en relativt stabil biofilm, og det er let at danne en fluidiseret tilstand. Når forbehandlingskravene er lave, eller spildevandet indeholder en stor mængde fibrøse stoffer, f.eks. anvendes den primære bundfældningstank ikke i den kommunale spildevandsrensning, eller når det papirfremstillingsspildevand, der indeholder en stor mængde fibre, renses, skal det biologiske fyldstof med der anvendes et lille specifikt overfladeareal og en stor størrelse. Når der er en bedre forbehandling eller til nitrifikation, anvendes det biologiske fyldstof med et stort specifikt overfladeareal.
(2) Effekten af opløst oxygen (DO) på MBBR-metoden
DO-koncentration er en væsentlig begrænsende faktor, der påvirker samtidig nitrifikation og denitrifikation. Ved at kontrollere DO-koncentrationen kan forskellige dele af biofilmen danne en aerob zone eller anoxisk zone, som har evnen til at opnå samtidig nitrifikation og denitrifikation. fysiske forhold.
Teoretisk set, når DO-koncentrationen er for høj, kan DO trænge ind i indersiden af biofilmen, hvilket gør det vanskeligt at danne en iltfattig zone inde, og en stor mængde ammoniak-nitrogen oxideres til nitrat og nitrit, hvilket gør, at spildevandet TN stadig er højt. . Tværtimod, hvis koncentrationen af DO er meget lav, vil en stor del af den anaerobe zone dannes inde i biofilmen, og biofilmens denitrifikationskapacitet vil blive forbedret (koncentrationerne af nitrat og nitrit i spildevandet er meget lave ), men på grund af utilstrækkelig tilførsel af DO, MBBR Nitrifikationseffekten af processen falder, således at koncentrationen af ammoniak-kvælstof i spildevandet stiger, hvilket medfører en stigning i spildevandets TN, hvilket påvirker den endelige renseeffekt.
Gennem forskningen opnås endelig en optimal værdi af MBBR-metoden til behandling af byspildevand DO: når DO-koncentrationen er over 2 mg/L, har DO ringe effekt på nitrifikationseffekten af MBBR, og fjernelseshastigheden af ammoniak-nitrogen kan når 97 procent -99 procent procent, kan udløbet ammoniaknitrogen holdes under 1.0mg/L; når DO-massekoncentrationen er ca. 1,0mg/L, er ammoniaknitrogenfjernelseshastigheden ca. 84 procent, og ammoniaknitrogenkoncentrationen i udløbet er steget betydeligt. Derudover bør DO i beluftningstanken ikke være for høj. For højt opløst ilt kan få de organiske forurenende stoffer til at nedbrydes for hurtigt, så mikroorganismerne mangler næringsstoffer, det aktiverede slam er let at ælde, og strukturen er løs. Derudover er DO for høj, og et for stort energiforbrug er ikke økonomisk egnet.
Fordi MBBR-metoden hovedsageligt realiserer den endelige spildevandsbehandling gennem suspenderede fyldstoffer, er effekten af DO på de suspenderede fyldstoffer også nøglen til de samlede behandlingsresultater. Undersøgelser har vist, at reaktorens iltningskapacitet øges med stigningen i fyldningshastigheden af det suspenderede fyldstof inden for et vist område. Under påvirkning af beluftning fluidiseres vandet sammen med fyldstoffet, og turbulensen i vandstrømmen er større end uden fyldstoffet, hvilket accelererer fornyelsen af gas-væske-grænsefladen og overførslen af oxygen og øger hastigheden af iltoverførsel. Efterhånden som mængden af fyldstof stiger, forstærkes skærevirkningen og turbulente aktion blandt fyldstoffet, luftstrømmen og vandstrømmen. Men når mængden af tilsat fyldstof er 60 procent, bliver fluidiseringseffekten af fyldstoffet i vand dårlig, og graden af turbulens i vandmassen falder også, hvilket reducerer transmissionshastigheden af ilt og udnyttelsesgraden af ilt. For forskellige typer vandkvalitet er styring af mængden af DO derfor afgørende for det endelige behandlingsresultat af hele processen.
Hvad er MBBR?
MBBR-processen er baseret på biofilmmetodens grundprincip. Ved at tilsætte en vis mængde suspenderet bærestof til reaktoren øges biomassen og de biologiske arter i reaktoren, hvorved reaktorens behandlingseffektivitet forbedres. Da tætheden af fyldstoffet er tæt på vands, er det fuldstændigt blandet med vand under beluftning, og miljøet for mikrobiel vækst er gas, væske og fast trefaset.
Kollisionen og forskydningen af bæreren i vandet gør luftboblerne mindre og øger udnyttelsesgraden af ilt. Derudover har hver bærer forskellige biologiske arter inde og ude, hvor nogle anaerobe bakterier eller fakultative bakterier vokser indeni, og aerobe bakterier udenfor, så hver bærer er en mikroreaktor, så nitrifikationsreaktion og denitrifikationsreaktion eksisterer side om side, hvilket forbedrer forarbejdningseffekten .