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幹貨| MBBR工藝若何完成同步硝化反硝化?

宣布時光:2021-01-11 15:42 | 編纂:汙水處置 | 18 次閱讀
同步硝化反硝化脫氮技術( SND) 是在統壹個反響器內同時發生硝化、反硝化和除碳反響。它沖破了傳統概念以為硝化和反硝化不克不及同時產生的熟悉,特別是好氧前提下,也能夠產生反硝化反響,使得同步硝化和反硝化成爲能夠。

 

1、MBBR同步硝化反硝化的機理


1、同步硝化反硝化生物脫氮( SND)


同步硝化反硝化脫氮技術( SND) 是在統壹個反響器內同時發生硝化、反硝化和除碳反響。它沖破了傳統概念以為硝化和反硝化不克不及同時產生的熟悉,特別是好氧前提下,也能夠產生反硝化反響,使得同步硝化和反硝化成爲能夠。


硝化進程消費堿度,反硝化進程發生堿度,SND故可以或許有用地堅持反響器中pH值穩固,無需酸堿中和,無需外加碳源;節儉反響器體積,延長反響時光,經由過程下降硝態氮濃度可以削減二沉池汙泥漂浮,因此 SND 成爲生物脫氮的一個研討熱門。關於 SND 生物脫氮的可行性,今朝有以下重要三種從分歧角度動身得出的概念:


微觀情況角度:

該概念以為完整平均混雜狀況是不存在的,反響器內 DO散布不平均可以或許構成好氧、缺氧、厭氧區域,在統壹生物反響器缺氧/厭氧情況前提下可以產生反硝化反響,結合區段內好氧情況中無機物去除和氨氮的硝化,SND是可以完成的。


微情況角度:

該概念以為微生物絮體內的缺氧微情況是構成 SND的重要緣由,即因為氧的分散( 傳遞) 限制,微生物絮體內存在消融氧梯度,從而構成有益于完成同步硝化反硝化的微情況。


生物學角度:

該概念以為特別微生物種群的存在被以為是產生 SND的重要緣由,有的硝化細菌除可以或許停止正常的硝化感化還可以或許停止反硝化感化,有荷蘭學者分別出既可停止好氧硝化,又可停止好氧反硝化的泛養硫球菌;還有一些細菌彼此協作,停止序列反響,把氨轉化爲氮氣,爲在統壹反響器在統壹前提下完成生物脫氮供給了能夠。


今朝對生物脫氮的微生物學研討息爭釋較多,但都不敷完美,對 SND 景象的熟悉仍在發展與摸索當中。微情況實際是被廣泛接收的,因為消融氧梯度的存在,微生物絮體或生物膜的表面面消融氧濃度高,以好氧 硝化菌及氨化菌爲主;深刻外部,氧傳遞受阻及內部消融氧大批的消費而發生缺氧區,反硝化菌爲優勢菌種,故可招致同步硝化反硝化的產生。該實際說明了在統壹反響器中分歧菌種配合存在的成績,但也存在一個缺點,即無機碳源成績。無機碳源既是異養反硝化的電子供體,又是硝化進程的克制物資,汙水中的無機碳源在穿過好氧層時,起首被好氧氧化,處于缺氧區的反硝化菌因為得不到電子供體而下降了反硝化速度,能夠影響SND的脫氮效力,故同步硝化反硝化的機理仍須要進一步完美。


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2、MBBR生物挪動床同步硝化反硝化脫氮機理


MBBR是聯合懸浮發展的活性汙泥法和附著發展的生物膜法的高效新型反響器,根本設計道理是將比重接近水、可懸浮于水中的懸浮填料直接投加到反響池中作爲微生物的活性載體,懸浮填料能與汙水頻仍多 次接觸,逐步在填料外面發展出身物膜( 挂膜) ,強化了凈化物、消融氧和生物膜的傳質後果,即而 MBBR被稱爲“挪動的生物膜”。基于迄今SND機理研討,綜合微情況和生物學實際,MBBR生物膜內SND能夠存在的反響形式是,散布于生物膜好氧層的好氧氨氧化菌、亞硝酸鹽氧化菌親睦氧反硝化細菌與散布于生物缺氧層的厭氧氨氧化菌、自養型亞硝酸細菌和反硝化細菌互相協作,終究到達脫氮目標。

MBBR是依附曝氣池內的曝氣和水流的晉升感化使載體處于流化狀況,進而構成懸浮發展的活性汙泥和附著發展的生物膜,充足施展附著相和懸浮相生物二者的優勝性,不只供給了微觀和微不雅的好 氧和厭氧情況,還處理了自養硝化菌、異養反硝化菌與異養細菌的DO之爭和碳源之爭。故MBBR可完成硝化和反硝化兩個進程的動力學均衡,具有同步硝化反硝化異常優越的前提,能完成MBBR同步硝化反硝化脫氮。


3、MBBR同步硝化反硝化的影響身分


完成 MBBR 同步硝化反硝化的癥結技術是掌握 MBBR 內硝化和反硝化的反響動力學均衡,處理自養硝化菌和異養細菌的DO之爭及反硝化菌和異養細菌的碳源之爭等,故完成其重要掌握身分有:碳氮比、消融氧濃度、溫度和酸堿度等。


1、填料對MBBR法的影響


MBBR法的技術癥結在于比重接近于水、稍微攪拌下易于隨水自在活動的生物填料。平日填料由聚乙烯塑料制成,每個載體的外形爲直徑10mm、高8mm的小圓柱體,圓柱體中有十字支持,外壁有凸起的豎條狀鳍翅,填估中空部門占全部體積的0.95,即在一個充斥水和填料的容器中,每個填估中水占的體積爲95%。斟酌到填料扭轉和總容器容積,填料的填充比被界說爲載體所占空問的比例,爲了到達最好的混雜後果,填料的填充比最大爲0.7。實際上填料總的比外面積是依照每單元體積生物載體比外面積的數目來界說的,通常是700㎡/m³。當生物膜在載體外部發展時,現實有用應用的比外面積約爲500㎡/m³。


此類型的生物填料有益于微生物在填料內側附著發展,構成較穩固的生物膜,而且輕易構成流化狀況。當預處置請求較低或汙水中含有大批纖維物資時,例如在市政汙水處置中不采取初沉池或許在處置含有大批纖維的造紙廢水時,采取比外面積較小、尺寸較大的生物填料,當已有較好的預處置或用于硝化時,采取比外面積大的生物填料。


2、消融氧(DO)對MBBR法的影響


DO濃度是影響同步硝化一反硝化的一個重要的限制身分,經由過程對DO濃度的掌握,可以使生物膜的分歧部位構成好氧區或缺氧區,如許便具有了完成同步硝化一反硝化的物理前提。


從實際上講,當DO質量濃渡過于高時,DO能穿透到生物膜外部,使其外部難以構成缺氧區,大批的氨氮被氧化爲硝酸鹽和亞硝酸鹽,使得出水TN依然很高;反之,假如DO濃度很低,就會形成生物膜外部很大比例的厭氧區,生物膜反硝化才能加強(出水硝氮和亞硝氮濃度都很低),但因為DO供給缺乏,MBBR工藝硝化後果降低,使得出水氨氮濃度上升,從而招致出水TN上升,影響終究的處置後果。


經由過程研討終究得出了MBBR法處置城市生涯汙水DO的一個最好值:當DO質量濃度在2mg/L以上時,DO對MBBR硝化後果的影響不大,氨氮的去除率可達97%-99%,出水氨氮都能堅持在1.0mg/L以下;DO質量濃度在1.0mg/L閣下時,氨氮的去除率在84%閣下,出水氨氮濃度有顯著上升。別的,曝氣池內DO也不宜太高,消融氧太高可以或許招致無機凈化物分化過快,從而使微生物缺少養分,活性汙泥易于老化,構造松懈。另外,DO太高,過量耗能,在經濟上也是不合適的。


由於MBBR法重要是經由過程懸浮填料來完成終究的汙水處置,所以DO對懸浮填料的影響也是影響全部處置成果的癥結。有研討註解反響器的充氧才能在必定規模內隨著懸浮填料填充率的增大而增大。在曝氣的感化下,水隨填料壹路流化,水流紊動水平較無填料時大,加快了氣液界面的更新和氧的轉移,使氧的轉移速度進步。隨著填料數目的增多,填料、氣流和水流三者之間的這類切割感化和紊舉措用賡續增強。但參加填料量爲60%時,填料在水中的流化後果變差,水體紊動水平也下降,使得氧的傳遞速度降低,氧的應用率下降。所以針對分歧類型的水質,掌握好DO的量對全部工藝終究的處置成果是相當主要的。


3、水力逗留時光對MBBR工藝的影響


適合的水力逗留時光(HRT)是確保汙染後果和工程投資經濟性的主要掌握身分。水力逗留時光的長短將直接影響到水中無機物與生物膜的接觸時光,進而影響微生物對無機物的吸贊同降解效力,所以針對分歧的汙水類型找出經濟而公道的HRT長短常癥結的成績之一。


別的還有實驗成果註解:在中低氨氮負荷前提下,隨HRT的削減,氨氮填料外面負荷慢慢降低,同時去除率保持原有程度或有必定增加;當氨氮負荷升至高程度後,隨著HRT的削減,氨氮去除率慢慢下降。這些針對HRT的試驗研討成果爲往後MBBR法的推行運用奠基了基本,但同時也有很多須要改良的地方,好比實驗只是純真的斟酌HRT自己的影響,沒有把其他身分與HRT的關系無機的聯合起來,在研討中將HRT和其他身分無機的聯合起來停止商量,不只找到試驗最主要的影響身分,同時試驗過程當中各身分之間的互相影響、互相制約關系也獲得了很好地表現。所以針對影響身分的研討我們須要更周全更綜合的斟酌。


4、水溫對MBBR法的影響


在影響微生物心理運動的各項身分中,溫度的感化異常主要。溫度合適,可以或許增進、強化微生物的心理運動;溫度不合適,可以或許削弱乃至損壞微生物的心理運動。溫度不合適還可以或許招致微生物形狀和心理特征的轉變,乃至能夠使微生物滅亡。而微生物的最適溫度是指在這一溫度前提下,微生物的心理運動微弱、興旺,表示在增殖方面則是裂殖速度快、世代時光短。


MBBR法重要是經由過程生物膜中各類類型微生物的推陳出新來到達對汙水中無機凈化物的降解,所以生物膜發展的利害將直接關系到廢水處置的終究成果,特別關於硝化菌、反硝化菌而言,它們的發展周期長,且對情況的變更異常敏感,硝化菌的合適溫度是20℃-30℃,反硝化菌的合適溫度是20℃-40℃,溫度低于15℃時,這兩類細菌的活性均下降,5~C是完整停滯,所以溫度的變更將直接影響這類細菌的發展。相幹試驗成果註解,氨氮填料外面負荷的變更根本與水溫的變更趨向分歧。水溫低時填料外面負荷低,水溫高時填料外面負荷約到達水溫低時的15倍。因而可知,硝化細菌受溫度影響大,高溫前提下活性較弱。


5、pH值對MBBR法的影響


微生物的心理運動與情況的酸堿度親密相幹,只要在合適的酸堿度前提下,微生物能力停止正常的心理運動。pH值過大的偏離合適數值,微生物的酶體系的催化功效就會削弱,乃至消逝。分歧種屬的微生物心理運動順應的pH值,都有必定的規模,在這一規模內,還可分爲最低pH值、最適pH值和最高pH值。在最低或最高的pH情況中,微生物固然可以或許成活,但心理運動微弱,易于滅亡,增殖速度大爲下降。


介入汙水生物處置的微生物,普通最好的pH值規模,介于6.5-8.5之間。MBBR法作爲生物膜法與活性汙泥法相聯合的工藝,異樣依附于微生物的發展以到達無機物降解的目標。所以堅持微生物最好pH規模是獲得優越汙水處置後果的需要前提,當汙水(特殊是工業廢水)的pH值變更較大時,須要斟酌設調理池,使汙水的pH值調理到合適規模後再停止曝氣。


6、其他身分對MBBR法的影響


依據每個詳細實驗前提的分歧,還會有很多分歧的影響身分。如氣水比普通掌握在(3~4),如許的氣量能使反響器中的填料平均地輪回遷移轉變起來;濁度也須要掌握在必定規模內,相幹研討成果註解:濁度大使得某些懸浮物輕易籠罩在生物膜的外面,障礙生物氧化感化的停止,招致處置效力大幅降低,同時還輕易形成填料梗塞,別的全部試驗對進水濁度和出水濁度停止了檢測,進水濁度爲17.6-160NTU,出水濁度爲18.1-142NTU,成果發明中試裝配對濁度根本沒有去除後果,出水濁度隨著進水濁度的變更而變更,所以我們須要嚴厲掌握好進水濁度的量;COD容積負荷對去除率也有很大的影響,研討註解COD容積負荷爲0.48-2.93kg/(m3•d)的規模內對COD的去除率根本穩固在60%-80%。


在雷同的水力逗留時光下COD的去除率隨負荷呈反比增長趨向,這是由於當進水COD濃度較低時微生物降解無機物的速度也較小,其降解才能不克不及充足施展,當進水COD濃度增大時增進了生物膜微生物的發展,進步了降解速度,故對COD去除率獲得了進步。以上各身分都邑對汙水處置形成分歧水平的影響,另外還有養分物資、有毒物資等,假如這些物資過量的偏離微生物發展須要,就會對汙水處置的終究成果發生影響。我們須依據詳細的前提和請求來肯定哪個身分是重要影響MBBR法的終究成果。


4、MBBR生物脫氮運用近況和遠景


MBBR不只建立周期短、投資省、運轉費用低、治理簡略便利和集中與疏散處置皆合適,並且工藝運轉穩固靠得住,抗沖擊負荷才能強,是一種經濟高效的汙水處置工藝。國外學者針對 MBBR對無機物的去除及脫氮除磷的機理和影響身分有較爲深刻的研討,且在城市生涯汙水、小型汙水廠深度處置的設計,已有超負荷運轉的活性汙泥處置體系的改革,渣滓滲濾液處置,造紙和食物工業廢水等水處置已有較普遍的運用。在國際低濃度生涯汙水、多數工業廢水及汙水深度處置回用等工程管理中也對MBBR有大批的運用,MBBR作爲脫氮工藝的處置單位,並對MBBR生物硝化特征、反硝化特征研討。


具有能耗低、投資省、池容小及輕易堅持 pH 值等諸多優勢,加上處于活性汙泥法和固定生物膜法之間的MBBR挪動床生物膜反響器逐步獲得運用,MBBR同步硝化反硝化生物脫氮技術具有遼闊的市場空間,這也付與了 MBBR 同步硝化反硝化生物脫氮研討的實際意義。


基于今朝的研討,應對 MBBR 同步硝化反硝化的感化機理和動力學模子做更深一步的摸索; 對 MBBR 同步硝化反硝化運轉前提、影響身分停止進一步研討,爲生物膜間的好氧細菌、厭氧細菌及異養細菌等細菌供給優越的代謝前提; 增強特別菌種的挑選,進步MBBR體系脫氮效力,爲 MBBR 同步硝化反硝化生物脫氮技術的運用做好實際預備。


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