1. Co je MBBR a MBBR Full Form
2. Návrh procesu MBBR
2.1 Zavedení nosiče biofilmu
2.2 Odstraňování uhlíkatých látek
2.3 Návrh vysokozátěžového MBBR
2.4 Návrh konvenčního zatížení MBBR
2.5 Návrh nízkozátěžového MBBR
2.6 Nitrifikace technologie MBBR
2.7 Denitrifikace nádrže MBBR
2.7.1 Biofilmový reaktor s pohyblivým ložem s předdenitrifikací
2.7.2 Biofilmový reaktor s pohyblivým ložem s post-denitrifikací
2.7.3 Kombinovaný pre/post denitrifikační biofilmový reaktor s pohyblivým ložem
2.7.4 Míchání denitrifikace
2.8 Předzpracování
2.9Separace MBBR pevná látka-kapalina
2.10 Úvahy při navrhování MBBR
2.10.1 MBBR Cestující průtok (horizontální průtok)
2.10.2 Problémy s pěnou nádrže MBBR
2.10.3 Vyklizení lůžka a dočasné uskladnění
1.Co je MBBR a MBBR v plné formě
Za posledních 20 let se biofilmový reaktor s pohyblivým ložem (MBBR) vyvinul v jednoduchý, robustní, flexibilní a kompaktní proces čištění odpadních vod. Různé konfigurace MBBR byly úspěšně použity pro odstraňování BSK, oxidaci amoniaku a odstraňování dusíku a mohou splňovat různá kritéria kvality odpadních vod včetně přísných omezení živin.
Biofilmový reaktor s pohyblivým ložem používá jako nosič biofilmu speciálně navržený plast a pomocí provzdušňovacího míchání kapalné
Nosič může být suspendován v reaktoru refluxováním nebo mechanickým mícháním. Ve většině případů je nosič naplněn mezi 1/3 a 2/3 reaktoru. Všestrannost MBBR umožňuje konstruktérovi využít svou představivost naplno. Hlavní rozdíl mezi MBBR a ostatními biofilmovými reaktory je v tom, že kombinuje mnoho výhod aktivovaného kalu a biofilmových metod, přičemž se vyhýbá co největšímu počtu jejich nevýhod.
1) Stejně jako ostatní ponořené biofilmové reaktory je MBBR schopen tvořit vysoce specializované aktivní biofilmy, které lze přizpůsobit specifickým podmínkám v reaktoru. Vysoce specializovaný aktivní biofilm má za následek vysokou účinnost na jednotku objemu reaktoru a zvyšuje stabilitu procesu, čímž zmenšuje velikost reaktoru.
2) Flexibilita a procesní tok MBBR je velmi podobný jako u aktivovaného kalu, což umožňuje, aby bylo ve směru toku postupně uspořádáno více reaktorů, aby bylo dosaženo více cílů čištění (např. odstranění BSK, nitrifikace, pre- nebo postdenitrifikace) bez nutnosti potřeba mezilehlého čerpadla.
3) Většina aktivní biomasy je trvale zadržována v reaktoru, takže na rozdíl od procesu s aktivovaným kalem, MBBR Koncentrace pevných látek v odtoku MBBR je alespoň tak vysoká jako koncentrace pevných látek v reaktoru. MBBR je o řád nižší než tradiční sedimentační nádrž, takže kromě tradiční sedimentační nádrže může MBBR používat řadu různých procesů separace pevných látek a kapalin.
4) MBBR je univerzální a reaktor může mít různé geometrie. Pro projekty modernizace se MBBR dobře hodí pro modernizaci stávajících jezírek.
2. Návrh procesu MBBR
Konstrukce MBBR je založena na konceptu, že několik MBBR tvoří sérii, z nichž každý má specifickou funkci, a že tyto MBBR spolupracují při plnění úkolu čištění odpadních vod. Toto chápání je vhodné, protože za jedinečných poskytnutých podmínek (např. dostupné donory elektronů a akceptory elektronů) je každý reaktor schopen kultivovat specializovaný biofilm, který lze použít k dosažení konkrétního úkolu úpravy. Tento modulární přístup lze považovat za jednoduchý a přímočarý design sestávající ze sekvence více plně smíšených reaktorů, z nichž každý má jedinečný účel zpracování. Na rozdíl od toho je konstrukce systémů s aktivovaným kalem velmi složitá: protože vždy dochází ke konkurenčním reakcím, aby se dosáhlo požadovaného cíle čištění během doby zdržení omezené každou částí nádrže (aerační a neprovzdušňovací zóna), celková doba zdržení biologických pevných látek (SRT) musí být udržována na vhodné úrovni, aby se bakterie mohly mísit (ve vztahu k rychlosti růstu bakterií a vlastnostem surové vody) a růst společně.
Právě jednoduchost MBBR nám umožňuje dobře porozumět biofilmu v MBBR v praxi prostřednictvím pozorování výzkumníků, inženýrů a provozovatelů čistíren odpadních vod. Většina tohoto dokumentu uvádí příklady pozorování MBBR, čímž demonstruje ty, které jsou kritickými součástmi a faktory, které je třeba vzít v úvahu při návrhu a provozu MBBR.
2.1 Představení nosiče biofilmu
Klíčem k úspěchu každého biofilmového reaktoru je udržení vysokého procenta bioaktivního objemu v reaktoru. Při přepočtu koncentrace biomasy na nosičích MBBR na koncentraci nerozpuštěných látek se hodnoty obecně pohybují kolem 1000 až 5000 mg/l. Z hlediska objemu jednotky je rychlost odstraňování MBBR mnohem vyšší než u systémů s aktivovaným kalem. To lze přičíst následujícímu.
1) Smyková síla aplikovaná na nosič energií míchání (např. provzdušňování) účinně řídí tloušťku biofilmu na nosiči, čímž se udržuje vysoká celková biologická aktivita.
2) Schopnost udržovat vysokou úroveň vyhrazené biomasy za specifických podmínek v každém reaktoru, nezávisle na celkové HRT systému.
3) Podmínky turbulentního proudění v reaktoru udržují požadovanou rychlost difúze.
Reaktory s pohyblivým ložem lze použít pro odstraňování BSK, nitrifikaci a denitrifikaci, a lze je tedy kombinovat do různých procesů. Tabulka 1-1 shrnuje různé procesy MBBR. Určení nejúčinnějšího procesu souvisí s následujícími faktory.
1) Místní podmínky včetně dispozice a hydraulického průřezu (výšky) čistírny odpadních vod.
2) Stávající procesy čištění a možnost úpravy stávajících zařízení a rybníků.
3) Cílová kvalita vody.
Tabulka 1-1 Přehled procesu MBBR
| Účel zpracování | Proces |
|
Jeden MBBR Vysokozátěžový MBBR umístěný před procesem aktivovaného kalu |
|
| Nitrifikace |
Jeden MBBR MBBR nastaven po sekundární léčbě IFAS |
| Denitrifikace denitrifikace |
MBBR samotný a po denitrifikaci, MBBR samotný a po denitrifikaci, MBBR samotný a před a po denitrifikaci, Post-MBBR pro denitrifikaci odpadních vod z nitrifikace. |
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), rychlost odstraňování substrátu MBBR je reakcí prvního řádu. Za řízených podmínek může být míra odstranění povrchové plochy nosiče (SAAR) vyjádřena jako funkce zatížení plochy nosiče (SALR), jak je znázorněno v rovnici (1-1).
r =rmax-[L/(K+L)] (1-1)
r - rychlost odstraňování (g/(m2 -d));
rmax- maximální rychlost odstraňování (g/(m2 -d)).
L - rychlost zatížení (g/(m2 -d)).
K - polosaturační konstanta.
2.2 Odstraňování uhlíkatých látek
Plošné zatížení (SALR) nosiče potřebné pro odstranění uhlíku závisí na jeho nejdůležitějším účelu úpravy a na metodách separace vody kalu.
Tabulka 1-2 uvádí běžně používané rozsahy zatížení BSK pro různé účely použití. Při nitrifikaci po proudu by měly být použity nižší hodnoty zatížení. Vysoké zatížení by se mělo používat pouze tehdy, když se uvažuje pouze o odstranění uhlíku. Zkušenosti ukazují, že pro odstranění uhlíku je rozpuštěný kyslík v hlavní kapalné fázi 2-3 mg/l dostatečný a další zvyšování koncentrace rozpuštěného kyslíku nemá význam pro zlepšení rychlosti odstraňování nosné plochy (SARR).
Tabulka 1-2 Typické hodnoty zatížení BSK
| Účel aplikace |
BSK na jednotku plochy povrchu nosiče (SALR) (g/m2.d) |
| Vysoké zatížení (75%-80% odstranění BSK) | 20 |
| Vysoké zatížení (80%-90% odstranění BSK) | 5-15 |
| Nízká zátěž (před nitrifikací) | 5 |
2.3 Návrh vysoce zátěžového MBBR
Chcete-li splnit základní standardy sekundárního čištění, ale potřebujete kompaktní systém s vysokým zatížením, zvažte použití reaktoru s pohyblivým ložem
Když MBBR pracuje při vysokém zatížení, jeho hodnota zatížení plochy nosiče (SALR) je vysoká. Když je MBBR provozován při vysokém zatížení, hodnota zatížení nosné plochy (SALR) je vysoká a hlavním cílem je odstranit rozpuštěnou a snadno odbouratelnou BSK z přitékající vody. při vysokém zatížení ztrácí biofilm prošlupu své usazovací vlastnosti, takže k odstranění nerozpuštěných látek z odpadních vod s vysokým zatížením MBBR se často používá chemická koagulace, vzduchová flotace nebo proces kontaktu pevných látek. Obecně je však tento proces jednoduchý proces, který může splňovat základní standardy pro sekundární léčbu s krátkou HRT. Výsledky studie MBBR s vysokou zátěží jsou uvedeny na obrázku 1-3. Obrázek 1-3(a) ukazuje, že MBBR je velmi účinný při odstraňování CHSK a je v podstatě lineární v širokém rozsahu zatížení. Obrázek 1- 3 (b) ilustruje, že usazování odpadních vod MBBR je velmi špatné, dokonce i při velmi nízkých rychlostech povrchového přetečení, což naznačuje, že je skutečně zapotřebí lepší strategie zachycování pevných látek. Kontaktní proces MBBR/pevné látky byl použit v Mao Point Wastewater Treatment Plant na Novém Zélandu. Obrázek 1-4 ukazuje vztah mezi odstraněním rozpuštěného BSK a celkovým přítokem BSK v tomto závodě. Obrázek 1-4 ukazuje, že typické hodnoty odstranění BSK pro vysoce zatěžující MBBR jsou 70 % až 75 %. Bioflokulace a další úprava kontaktem pevných látek umožňuje procesu splnit základní standardy pro sekundární zpracování.
● Obrázek 1-3
(a) Rychlost odstraňování CHSK při vysoké zátěži.
(b) Špatná sedimentace uvolněného biofilmu při vysokém zatížení
● Obrázek 1-4 Vztah mezi rychlostí odstraňování rozpuštěného BSK a celkovým zatížením BSK při vysokém zatížení MBBR
2.4 Návrh konvenčního zatížení MBBR
Když se uvažuje o konvenčním konvenčním procesu sekundárního zpracování, lze zvolit reaktor s pohyblivým ložem. V tomto případě mohou požadavky na ošetření splnit po sobě jdoucí 2 MBBR v řadě (sekundární úroveň ošetření).
Tabulka 1- 4 shrnuje odstranění BSK7 ve čtyřech ČOV. Všechny čtyři ČOV používaly konvenčně zatížený MBBR s organickým zatížením MBBR 7-10 gBOD7 /( m2 -d) (při 10 stupních); před MBBR byly použity chemikálie pro flokulaci a odstraňování fosforu a byla také implementována zvýšená separace suspendovaných látek.
2.5 Návrh MBBR pro nízké zatížení
Když je MBBR umístěn před nitrifikačním reaktorem, nejekonomičtější možností návrhu je zvážit použití MBBR pro odstraňování organických látek. To umožňuje nitrifikačnímu reaktoru s pohyblivým ložem za MBBR dosáhnout vysoké rychlosti nitrifikace. Pokud nedojde k dostatečnému snížení BSK zátěže nitrifikačního MBBR, výrazně se sníží rychlost nitrifikace a reaktor tak zůstane v neefektivním stavu.
Obrázek {{0}} (a) ukazuje vliv zvyšujícího se zatížení BSK na rychlost nitrifikace nosiče. Toto je příklad vysokého zatížení BSK vedoucího k nadměrnému zatížení nitrifikací v pozdější sekci, když je organická hmota odstraněna v přední sekci. V tomto příkladu byla rychlost nitrifikace 0,8 g/(m2 -}d). Když byla zátěž BSK 2 g/(m2 -}d) a rozpuštěný kyslík v hlavní kapalině byl 6 mg/l. Když se však zátěž BSK zvýšila na 3 g/(m2 -}d), rychlost nitrifikace byla 0,8 g/(m2 -}d). Když se však zátěž BSK zvýšila na 3 g/(m2 -}d), rychlost nitrifikace se snížila asi o 50 %. Aby se tomu zabránilo, může operátor zvýšit koncentraci rozpuštěného kyslíku v hlavní kapalné fázi nebo zvýšit poměr plnění, aby se snížila rychlost povrchového zatížení. Je však důležité poznamenat, že takový přístup by se neměl používat při návrhu z důvodu nedostatečné hospodárnosti a účinnosti. Dále, při navrhování MBBR pro odstraňování BSK by měl být zvolen konzervativní přístup, výběr nízkého zatížení pro dimenzování, aby se dosáhlo maximální účinnosti v následné nitrifikační MBBR.
Obrázek 1-6(b) ukazuje rychlosti nitrifikace tří aerobních MBBR sekvence. Na obrázku 6(b) byl nosič v každém MBBR odstraněn pro malý test rychlosti nitrifikace. Subtesty trvaly 6 týdnů a byly provedeny dvakrát. V každém dílčím testu byly podmínky ve třech dílčích reaktorech téměř totožné (např. rozpuštěný kyslík, teplota, pH a počáteční koncentrace amoniakálního dusíku). Výsledky testu ukázaly, že první reaktor měl nejvyšší zatížení rozpuštěnou CHSK (5,6 g/(m2 -}d)) a téměř žádný nitrifikační efekt, ale byl velmi úspěšný při odstraňování zatížení CHSK. To dokazují následující dva aspekty.
(1) Rychlost nitrifikace reaktoru druhého stupně je vysoká a blízká rychlosti nitrifikace třetího stupně.
(2) Náplň rozpuštěné CHSK ve druhém a třetím stupni se významně nelišila.
Pro návrh nízkozatížených reaktorů je důležité konzervativně volit zatížení nosné plochy (SALR). Je možné Pro korekci plošného zatížení nosiče (SALR) podle teploty odtoku byla použita následující rovnice:
LT=L101.06(T-10)
LT - zatížení při teplotě T.
L10 -10 stupně při zatížení 4,5 g/(m2 -}d).
● Obrázek 1-6
(a) Vliv zatížení BSK a rozpuštěného kyslíku na rychlost nitrifikace při 15 stupních.
(b) Rozdíly v rychlostech nitrifikace různých MBBR v řadě MBBR
2.6 Nitrifikace technologie MBBR
Existují některé faktory, které mají významný vliv na výkon nitro MBBR a je třeba je vzít v úvahu při navrhování nitro MBBR. Nejtěžší faktory jsou.
(1) Organické zatížení.
(2) Koncentrace rozpuštěného kyslíku.
(3) Koncentrace amoniaku.
(4) Koncentrace odpadních vod.
(5) pH nebo zásaditost.
Obrázek 1- 6 ilustruje, že pro dosažení uspokojivých rychlostí nitrifikace v nitrifikačním MBBR, který je po proudu, je důležité odstranit organickou hmotu z odpadních vod v horním MBBR; jinak s ním bude heteroxický biofilm soutěžit o prostor a kyslík, čímž se sníží (zhasne) nitrifikační aktivita biofilmu. Rychlost nitrifikace se zvyšuje s klesající organickou zátěží, dokud se rozpuštěný kyslík nestane limitujícím faktorem. Pouze při velmi nízkých koncentracích amoniaku (<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.
Při dostatečné alkalitě a koncentracích amoniaku (alespoň zpočátku) se rychlost nitrifikace sníží s organickým zatížením
se zvyšuje, dokud se rozpuštěný kyslík nestane limitujícím faktorem. V dobře prorostlém nitrifikačním biofilmu bude koncentrace rozpuštěného kyslíku omezovat rychlost nitrifikace na nosiči pouze v případě, že poměr O2 k NH4+-N je nižší než 2.0. Na rozdíl od systémů s aktivovaným kalem, za podmínek s omezením kyslíku, reakční rychlost v reaktorech s pohyblivým ložem vykazuje lineární nebo přibližně lineární vztah s koncentrací rozpuštěného kyslíku v tělese kapalné fáze. To může být způsobeno skutečností, že průchod kyslíku přes stacionární kapalnou membránu do biofilmu může být kritickým krokem při omezování přenosu kyslíku. Zvýšení koncentrace rozpuštěného kyslíku v hlavní kapalné fázi zvyšuje gradient koncentrace rozpuštěného kyslíku v biofilmu. Při vyšších rychlostech provzdušňování přispívá zvýšená energie míchání také k přenosu kyslíku z hlavní kapalné fáze do biofilmu. Jak je vidět na obrázku 1- 6(a), pokud je organická zátěž udržována konstantní (např. konstantní tloušťka a složení biofilmu), lze očekávat lineární vztah mezi rychlostí nitrifikace a koncentrací rozpuštěného kyslíku. Obrázek 1-7 vysvětluje, že zvýšení rozpuštěného kyslíku v hlavní kapalné fázi přispívá k rychlosti nitrifikace, dokud se koncentrace amoniaku v hlavní kapalné fázi nesníží na velmi nízkou úroveň.
● Obrázek 1-7 Účinek rozpuštěného kyslíku při nízké koncentraci amoniaku
U dobře prorostlého „čistého“ nitrifikačního biofilmu neovlivňuje koncentrace amoniaku v hlavní kapalné fázi reakční rychlost, dokud O2:NH4+-N nedosáhne 2 až 5. Některé příklady O2:NH{{6} } N jsou uvedeny v tabulce 1-5.
Tabulka 1-5 Některé příklady O:NHa+- N
| Reference | O2:NH4+- N |
| Hem (1994) |
＜2 (omezení kyslíku) 2,7 (kritické O2 koncentrace=9-20mg/l) 3.2 (kritické O2 koncentrace=6mg/l) ＞5 (omezení amoniaku) |
| Bonomo (2000) |
＞3-4 (omezení amoniaku) ＜1-2 (omezení obsahu kyslíku) |
Návrh MBBR často začíná prahovou hodnotou 3,2. Prahová hodnota je nastavitelná. Pomocí rovnice (1-3) lze koncentraci amoniaku na této prahové hodnotě použít k odhadu vhodné rychlosti nitrifikace a použít jako základ pro návrh.
rNH3-N= k × (SNH3-N) (n) (1-3)
rNH3-N-rychlost nitrifikace (g rNH3-N /(m2 -d)
k - konstanta reakční rychlosti (závislá na umístění a teplotě).
SNH3-N - koncentrace substrátu, která omezuje rychlost reakce.
n - počet reakčních stupňů (závisí na umístění a teplotě).
Konstanta reakční rychlosti (k) s tloušťkou biofilmu a difúzí limitního substrátu při dané koncentraci rozpuštěného kyslíku. Koeficient se vztahuje k Počet reakčních úrovní (n) se vztahuje k tekutému filmu sousedícímu s biofilmem. Když je turbulentní proudění silné a vrstva stacionárního kapalného filmu je tenká, má reakční hladina tendenci k {{0}}.5; když je turbulentní proudění pomalé a stacionární kapalný film je tlustý, reakční hladina má tendenci k 1,0. V tomto okamžiku se difúze stává faktorem omezujícím rychlost.
Koncentraci amoniaku na kritické hodnotě (SNH{0}}N) lze odhadnout z kritického poměru a návrhové koncentrace rozpuštěného kyslíku v hlavní kapalné fázi, jak je uvedeno níže. Zvýšení koncentrace rozpuštěného kyslíku v hlavní kapalné fázi může pomoci snížit kritický poměr, ale s malým úspěchem. Zvažte také případ, kdy heterotrofní bakterie soutěží o prostor za určitých zatížení reaktoru a podmínek míchání, čímž se sníží průchod kyslíku heterotrofní vrstvou na biofilmu.
(SNH3-N)=1,72 mg-N/L=(6 mgO2/L - 0,5O2/L)/3,2
Pokud vezmeme SNH{0}}N jako 1,72, za předpokladu reakční rychlostní konstanty k=0,5 a reakčního stupně 0,7, rovnici (1- 3) lze vypočítat následovně.
rNH3-N=0,73g/(m2 -d)=0,5×1,720,7
Při zvažování vlivu teploty na nitrifikační MBBR je důležitých několik faktorů. Je třeba vzít v úvahu, že teplota odpadní vody v MBBR může bytostně ovlivnit kinetický proces biologické nitrifikace; rychlost difúze substrátu do az biomasy; a viskozitu kapaliny, která zase může mít vlnový účinek na smykovou energii na tloušťku biofilmu. Vliv teploty na makroskopické reakční rychlosti popsané výše lze vyjádřit následujícím vztahem.
kT2= kT1-θ(T2-T1) (1-4)
kT1 - konstanta rychlosti reakce při teplotě T1.
kT2 - konstanta rychlosti reakce při teplotě T2.
θ - teplotní koeficient.
Přestože teplotní závislost kinetiky nitrifikace při zimní návrhové teplotě snižuje rychlost nitrifikace MBBR, lze při nízkých teplotách pozorovat zvýšení koncentrace biofilmu na nosiči a navíc lze zvýšit koncentraci rozpuštěného kyslíku v reaktoru, což obojí zmírňuje negativní vliv teploty na rychlost nitrifikace. Při nižších teplotách odpadních vod byla pozorována vyšší biomasa (g/m2 ). Kromě toho může být koncentrace rozpuštěného kyslíku v hlavní kapalné fázi zvýšena bez zvýšení rychlosti provzdušňování, protože kyslík v této fázi je způsoben vyšší rozpustností nízkoteplotních kapalin. To vede ke konečnému výsledku, že zatímco aktivita biofilmu je vyšší než aktivita biofilmu (g NH3-N/(m2 -d) ÷ g SS/m2) klesá, ale aktivita nitrifikace na jednotku nosná plocha může být stále udržována na vysoké úrovni. Sezónní variace biomasy s teplotou odtoku pro terciární nitrifikaci MBBR je uvedena na obrázku 1- 8(a). Když se teplota odpadních vod mezi květnem a červnem zvýšila z 〈15 stupňů na〉15 stupňů, koncentrace biomasy prudce klesla. Obrázek 1- 8 (b) rozděluje data do dvou zón podle výstupní teploty (〈15 stupňů a 〉15 stupňů ). Přestože specifická aktivita biofilmu klesá v oblasti 〈15 stupňů, makroskopický výkon reaktoru zůstává vysoký kvůli vyšší celkové koncentraci biomasy a vyšší koncentraci rozpuštěného kyslíku (způsobené zvýšenou rozpustností plynu při nízkých teplotách). Tento pozorovaný jev naznačuje, že rychlost makroskopické povrchové reakce na nosiči může být udržována na vysoké úrovni za podmínek nízké teploty, navzdory snížené rychlosti růstu nitrifikačních bakterií v důsledku adaptace biofilmu.
● Obrázek 1-8 (a) Sezónní variace koncentrace biomasy a teploty v MBBR s terciární nitrifikací.
(b) Vztah mezi nitrifikační aktivitou a koncentrací rozpuštěného kyslíku za různých teplotních podmínek
2.7 Denitrifikace nádrže MBBR
Reaktory s pohyblivým ložem byly úspěšně použity v pre-, post- a kombinovaných denitrifikačních procesech. Na rozdíl od jiných bio, stejně jako proces denitrifikace materiálu, faktory, které je třeba vzít v úvahu při návrhu, jsou.
1) Vhodný zdroj uhlíku a vhodný poměr uhlíku k dusíku v reaktoru.
2) Požadovaný stupeň denitrifikace.
3) Teplota odpadní vody.
4) Rozpuštěný kyslík ve vratné nebo protiproudé vodě.
2.7.1 Biofilmový reaktor s pohyblivým ložem s předdenitrifikací
Pokud je požadováno odstranění BSK, nitrifikace a mírné odstranění dusíku, dobře se hodí MBBR s čelní denitrifikací. Aby bylo možné plně využít objem anoxického reaktoru, měla by mít napájecí voda vhodný poměr snadno biologicky rozložitelné CHSK a amoniakálního dusíku (C /N). Protože nitrifikační stupeň MBBR vyžaduje zvýšené množství rozpuštěného kyslíku, má rozpuštěný kyslík v refluxu významný dopad na výkonnost MBBR. To vede k horní hranici nejúspornějšího refluxního poměru (Q reflux/Q přítok) ve výrobě. Nad tuto hodnotu celková účinnost denitrifikace klesá, když se zpětný tok dále zvyšuje. Pokud je povaha odpadní vody vhodná pro přední denitrifikaci, je míra odstraňování dusíku obecně mezi 50 % a 70 % při vratném poměru (1:1) až (3:1). Ve výrobní praxi mohou být rychlosti denitrifikace ovlivněny faktory, jako jsou: umístění, sezónní rozdíly ve vlastnostech odpadních vod (např. C/N), koncentrace rozpuštěného kyslíku přiváděného do reaktoru a teplota odpadní vody.
2.7.2 Biofilmový reaktor s pohyblivým ložem s postdenitrifikací
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 %) při krátké HRT.
Pokud jsou požadavky na BSK a dusičnany v odpadních vodách přísnější, může být po malém provzdušňování MBBR nutná následná denitrifikace. provozní zkušenosti ukazují, že pokud existuje sedimentační proces proti proudu, mohou být v následné denitrifikaci koncentrace fosforu, které nejsou dostatečné pro buněčnou syntézu, a výkon denitrifikace může být v tomto bodě inhibován.
Když je uhlík přeplněný, může být maximální míra odstranění dusičnanového nosiče (SARR) použitého zdroje uhlíku větší než 2 g/(m2 -}d). Rychlosti odstraňování povrchové plochy dusičnanů pro různé zdroje uhlíku a různé teploty jsou uvedeny na obrázcích 2-9.
● Obrázek 1-9 Míra odstraňování povrchové plochy nosičů s různými zdroji uhlíku jako funkce teploty
2.7.3 Kombinovaný pre/post denitrifikační biofilmový reaktor s pohyblivým ložem
Reaktory s pohyblivým ložem s přední a zadní denitrifikací lze kombinovat a využít tak výhodnosti přední denitrifikace. Provedení předního denitrifikačního reaktoru lze v zimním období považovat za aerační nádrž. Návrh může uvažovat o použití předního denitrifikačního reaktoru jako aerační nádrže v zimě. To proto.
1) Zvětšení objemu aerační reakční nádrže pomáhá zlepšit nitrifikaci.
2) Nižší teploty vody mohou vést ke zvýšeným koncentracím rozpuštěného kyslíku a snížení rozpuštěného CHSK, což může ovlivnit účinnost front-end denitrifikace.
3) V zimním období může post-denitrifikační reaktor provádět všechny úkoly denitrifikace.
2.7.4 Míchání denitrifikace
Při denitrifikaci MBBR se k cirkulaci a míchání kapaliny v reaktoru používá ponorný mechanický mixér namontovaný na kolejnici.
tělo a nosič. Při navrhování míchadla je třeba konkrétně zvážit následující aspekty: (1) umístění a směr míchadla; (3) Typ míchadla; (3) energie míchání.
Relativní hustota nosiče biofilmu je asi 0,96, takže bude plavat ve vodě bez aplikované energie, což se liší od procesu aktivovaného kalu. Pokud v procesu aktivovaného kalu není aplikována žádná energie, pevné látky (kal) se usazují.
V důsledku toho by v MBBR mělo být míchadlo umístěno blízko vodní hladiny, ale ne příliš blízko vodní hladiny, jinak vytvoří vír na hladině opětovné vody a tím přivede vzduch do reaktoru. Jak je znázorněno na obrázku 1-10, míchadlo by mělo být nakloněno mírně dolů, aby bylo možné nosič zasunout hlouběji do reaktoru. Obecně platí, že neprovzdušňovaný MBBR vyžaduje 25 až 35 w/m3 energie k promíchání celého nosiče. Zvláštní pozornost by měla být věnována míchání denitrifikačního MBBR. Ne všechna míchadla jsou vhodná k dlouhodobému používání v MBBR. Výrobce míchadel (ABS), používající několik jednotek MBBR, vyvinul míchadlo ABS123K speciálně vhodné pro reaktory s pohyblivým ložem. Toto míchadlo je vyrobeno z nerezové oceli s dozadu zahnutým míchadlem, které je schopno odolat otěru míchadla unášečem. Aby nedošlo k poškození unašeče a opotřebení míchadla, má míchadlo ABS123K kulaté tyče o průměru 12 mm navařené podél křídel vrtule. Při použití v reaktoru s pohyblivým ložem je rychlost míchadla ABS123K poměrně nízká (90 ot./min při 50 Hz a 105 ot./min. při 60 Hz). Energie míchání potřebná k promíchání denitrifikačního MBBR souvisí s poměrem plnění nosiče a očekávaným růstem biofilmu. Praktické zkušenosti ukazují, že míchání je účinnější při nízkých poměrech plnění nosiče (např<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.
● Obrázek 10
(a) Míchadlo ABS123K směřující k vodní hladině a nakloněné o 30 stupňů dolů, aby se nosič zatlačil hlouběji do reaktoru;
b) denitrifikace MBBR v provozu v čistírně odpadních vod
2.8 Předzpracování
Stejně jako u jiných technologií ponořených biofilmů vyžaduje napájecí voda pro MBBR řádnou předúpravu. Pro dobrý rošt a sedimentaci je nutné zabránit dlouhodobému hromadění nepříjemných inertních materiálů, jako jsou úlomky, plasty a písek v MBBR. Vzhledem k tomu, že MBBR je částečně naplněn nosiči, je obtížné tyto inertní materiály odstranit, jakmile se dostanou do MBBR. Je-li k dispozici primární úprava, výrobci MBBR obecně doporučují, aby mezera roštu nebyla větší než 6 mm, a pokud není k dispozici primární úprava, musí být instalován jemný rošt 3 mm nebo méně. Kromě toho, pokud je MBBR přidán do stávajícího procesu, není nutné přidávat další mřížky, pokud je stávající úroveň úpravy již vysoká.
2.9 Separace pevné látky a kapaliny MBBR
Ve srovnání s procesem aktivovaného kalu je proces s pohyblivým ložem velmi flexibilní z hlediska následné velké separace pevné látky a kapaliny. Účinek biologického čištění procesu s pohyblivým ložem je nezávislý na kroku separace pevná látka-kapalina, takže její separační jednotky pevná látka-kapalina lze měnit. Kromě toho je koncentrace pevných látek ve výtoku MBBR alespoň o jeden řád nižší než v procesu s aktivovaným kalem. Proto byly na MBBR úspěšně použity různé technologie separace pevných látek a kapalin, které lze kombinovat s jednoduchými a účinnými technologiemi separace pevných látek a kapalin, jako je vzduchová flotace nebo sedimentační nádrže s vysokou hustotou, kde je půda na prvním místě. Při modernizaci stávajících čistíren odpadních vod mohou být stávající usazovací nádrže použity pro separaci pevných látek v MBBR.
2.10 Úvahy při navrhování MBBR
Následující je velmi důležité pro návrh MBBR.
2.10.1 Cestovní průtoková rychlost MBBR (horizontální průtok)
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. >35 m/h), nosiče se budou hromadit na mřížce zachycovače a generovat velké ztráty hlavy. Někdy hydraulické podmínky při maximálním průtoku určují geometrii a počet sérií MBBR. Pro návrh MBBR je důležitá konzultace s výrobcem a stanovení vhodného cestovního průtoku. Poměr stran reaktoru je také faktorem. Obecně platí, že malý poměr stran (např. 1:1 nebo méně) pomáhá snížit posun nosiče směrem k mřížce zachycovače při špičkových rychlostech průtoku a umožňuje rovnoměrnější rozložení nosičů v reaktoru.
2.10.2 Problémy s pěnou nádrže MBBR
Problémy s pěnou nejsou u MBBR běžné, ale jsou náchylné k výskytu při špatném spouštění nebo provozu. Díky dvěma přepážkám je souvislý bazén uprostřed vyšší než vodní hladina, takže pěna bude omezena na MBBR. Pokud je třeba kontrolovat tvorbu pěny, doporučuje se použití odpěňovačů. Použití odpěňovačů pokryje nosič a zabrání difúzi substrátu k biofilmu, což může ovlivnit výkon MBBR. Silicidní odpěňovače by se neměly používat, protože nejsou kompatibilní s plastovými nosiči.
2.10.3 Vyklizení lůžka nosiče a dočasné uskladnění
U dobře navržených a postavených reaktorů s pohyblivým ložem, ačkoli jsou poruchy vzácné, je rozumné vyřešit problém, jak přesunout nosič z reaktoru a uložit jej, když je reaktor odstaven z důvodu údržby atd. . Všechny kapaliny v reaktoru, včetně nosičů, lze vypustit 10cm konkávním kolovým vírovým čerpadlem. Pokud je navržený poměr plnění vhodný, lze nosič v jednom reaktoru dočasně přesunout do jiného reaktoru. Nevýhodou tohoto způsobu však je, že při zpětném pohybu nosičů je obtížné obnovit oba reaktory na původní poměry plnění. Jakmile jsou nosiče čerpány zpět do reaktoru, jediným rozumným způsobem, jak přesně změřit poměr plnění nosiče, je vyprázdnit reaktor a změřit výšku nosiče v obou reaktorech. V ideálním případě by existoval další bazén nebo jiná nevyužitá jednotka, která by mohla být použita jako dočasný skladovací kontejner pro nosiče, takže by bylo možné snadno zajistit původní poměr náplně reaktoru.