Wie wird die gleichzeitige Nitrifikation und Denitrifikation von MBBR realisiert?
(1) Das Konzept der simultanen Nitrifikation und Denitrifikation der biologischen Stickstoffentfernung (SND)
Simultane Nitrifikation, Denitrifikation und Denitrifikation (SND) ist die gleichzeitige Produktion von Nitrifikation, Denitrifikation und Kohlenstoffentfernung im selben Reaktor. Es bricht mit der traditionellen Ansicht, dass Nitrifikation und Denitrifikation nicht gleichzeitig stattfinden können, insbesondere unter aeroben Bedingungen kann auch Denitrifikation stattfinden, was eine gleichzeitige Nitrifikation und Denitrifikation ermöglicht.
Der Nitrifikationsprozess verbraucht Alkalinität und der Denitrifikationsprozess produziert Alkalinität, sodass SND den pH-Wert im Reaktor effektiv stabil halten kann, ohne dass eine Säure-Base-Neutralisierung erforderlich ist und ohne dass eine externe Kohlenstoffquelle erforderlich ist. es spart das Volumen des Reaktors, verkürzt die Reaktionszeit und verringert den Nitratzustand. Die Stickstoffkonzentration kann das Aufschwimmen von Schlamm im Nachklärbecken reduzieren, sodass SND zu einem Forschungsschwerpunkt der biologischen Denitrifikation geworden ist. Zur Machbarkeit einer SND-biologischen Denitrifikation gibt es derzeit drei Hauptansichten aus unterschiedlichen Perspektiven:
Makroökologische Perspektive: Diese Sichtweise geht davon aus, dass es keinen vollständig gleichmäßigen Mischzustand gibt und die ungleichmäßige Verteilung von DO im Reaktor aerobe, anoxische und anaerobe Bereiche bilden kann, die im selben Bioreaktor unter anoxisch/anaerob auftreten können Umgebungsbedingungen Denitrifikationsreaktion, kombiniert mit der Entfernung organischer Stoffe in der aeroben Umgebung und der Nitrifikation von Ammoniakstickstoff im Abschnitt, SND kann erreicht werden.
Aus Sicht der Mikroumgebung: Diese Ansicht besagt, dass die anoxische Mikroumgebung in der mikrobiellen Flocke der Hauptgrund für die Bildung von SND ist, d. h. aufgrund der Begrenzung der Sauerstoffdiffusion (Transmission) gibt es einen Gradienten an gelöstem Sauerstoff in der Mikrobe Floc, die zur Realisierung der gleichzeitigen Nitrifikation und Denitrifikation Microenvironment förderlich ist.
Biologische Sichtweise: Diese Sichtweise vertritt die Ansicht, dass die Existenz spezieller mikrobieller Populationen als Hauptgrund für das Auftreten von SND angesehen wird. Einige nitrifizierende Bakterien können zusätzlich zur normalen Nitrifikation eine Denitrifikation durchführen, und einige niederländische Wissenschaftler haben die aerobe Nitrifikation isoliert. , und kann eine aerobe Denitrifikation von Thiococcus pantrophicus durchführen; Einige Bakterien kooperieren miteinander, um aufeinanderfolgende Reaktionen zur Umwandlung von Ammoniak in Stickstoff durchzuführen, was die Möglichkeit bietet, die biologische Denitrifikation im selben Reaktor unter denselben Bedingungen abzuschließen.
Gegenwärtig gibt es viele mikrobiologische Studien und Erklärungen zur biologischen Denitrifikation, aber sie sind nicht perfekt, und das Verständnis des SND-Phänomens befindet sich noch in der Entwicklung und Erforschung. Die Mikroumgebungstheorie ist allgemein anerkannt. Aufgrund des Vorhandenseins des Gradienten für gelösten Sauerstoff ist die Konzentration an gelöstem Sauerstoff an der äußeren Oberfläche von mikrobiellen Flocken oder Biofilmen hoch, hauptsächlich von aeroben nitrifizierenden Bakterien und Ammoniakbakterien; tief im Inneren wird die Sauerstoffübertragung blockiert und extern wird eine große Menge an gelöstem Sauerstoff verbraucht, um anoxische Bereiche zu erzeugen, und denitrifizierende Bakterien sind die dominierenden Stämme, was zum Auftreten einer gleichzeitigen Nitrifikation und Denitrifikation führen kann. Diese Theorie erklärt das gemeinsame Problem verschiedener Bakterienarten im selben Reaktor, aber es gibt auch einen Mangel, nämlich das Problem der organischen Kohlenstoffquelle. Die organische Kohlenstoffquelle ist nicht nur der Elektronendonor der heterotrophen Denitrifikation, sondern auch der Inhibitor des Nitrifikationsprozesses. Wenn die organische Kohlenstoffquelle im Abwasser die aerobe Schicht passiert, wird sie zuerst durch aerobe Oxidation oxidiert. Die denitrifizierenden Bakterien in der anoxischen Zone werden durch den Mangel an Elektronendonoren reduziert die Denitrifikationsrate, was die Denitrifikationseffizienz von SND beeinträchtigen kann. Daher muss der Mechanismus der simultanen Nitrifikation und Denitrifikation noch weiter verbessert werden.
(2) Der Mechanismus der simultanen Nitrifikation, Denitrifikation und Denitrifikation in einem biologischen MBBR-Wanderbett
MBBR ist ein hocheffizienter neuer Reaktortyp, der das Belebtschlammverfahren des suspendierten Wachstums und das Biofilmverfahren des anhaftenden Wachstums kombiniert. Das grundlegende Konstruktionsprinzip besteht darin, suspendierte Füllstoffe mit einem spezifischen Gewicht in der Nähe von Wasser direkt in den Reaktionsbehälter als Aktivität von Mikroorganismen zuzugeben und in Wasser suspendieren zu können. Der Träger, der suspendierte Füllstoff, kann häufig mit dem Abwasser in Kontakt kommen, und der Biofilm (Filmbehang) wächst allmählich auf der Oberfläche des Füllstoffs, was die Stoffübertragungswirkung von Schadstoffen, gelöstem Sauerstoff und Biofilm, dh MBBR, verstärkt als "mobiler biologischer Film" bezeichnet. Membran". Basierend auf der bisherigen Forschung zum SND-Mechanismus, kombiniert mit Mikroumgebung und biologischer Theorie, sind die möglichen Reaktionsmodi von SND im MBBR-Biofilm aerobe Ammoniak-oxidierende Bakterien, Nitrit-oxidierende Bakterien und aerobe Denitrifikation, die in der aeroben Schicht des Biofilms verteilt sind. Die Bakterien kooperieren mit Anammoxbakterien, autotrophen Nitritbakterien und denitrifizierenden Bakterien, die in der biologischen anoxischen Schicht verteilt sind, und erreichen schließlich den Zweck der Denitrifikation.
MBBR verlässt sich auf die Belüftung im Belebungsbecken und den Hebeeffekt des Wasserflusses, um den Träger in einen fluidisierten Zustand zu versetzen, wodurch suspendierter Belebtschlamm und anhaftender Biofilm gebildet werden, wodurch die Vorteile sowohl von anhaftenden als auch von suspendierten Organismen voll zur Geltung kommen. Es bietet nicht nur makroskopische und mikroskopische aerobe und anaerobe Umgebungen, sondern löst auch Streitigkeiten über DO und Kohlenstoffquellen zwischen autotrophen nitrifizierenden Bakterien, heterotrophen denitrifizierenden Bakterien und heterotrophen Bakterien. Daher kann MBBR das dynamische Gleichgewicht der beiden Prozesse der Nitrifikation und Denitrifikation realisieren und hat sehr gute Bedingungen für die gleichzeitige Nitrifikation und Denitrifikation und kann die gleichzeitige MBBR-Nitrifikation, Denitrifikation und Denitrifikation realisieren.
Einflussfaktoren der simultanen Nitrifikation und Denitrifikation MBBR
Die Schlüsseltechnologie zum Erzielen einer gleichzeitigen Nitrifikation und Denitrifikation in MBBR besteht darin, das kinetische Gleichgewicht von Nitrifikation und Denitrifikation in MBBR zu kontrollieren und den DO-Streit zwischen autotrophen nitrifizierenden Bakterien und heterotrophen Bakterien sowie den Streit um die Kohlenstoffquelle zwischen denitrifizierenden Bakterien und heterotrophen Bakterien zu lösen. usw. , also sind die wichtigsten Kontrollfaktoren: Kohlenstoff-Stickstoff-Verhältnis, gelöste Sauerstoffkonzentration, Temperatur und pH-Wert.
(1) Der Einfluss von Füllstoffen auf das MBBR-Verfahren
Der technische Schlüssel des MBBR-Verfahrens liegt in den biologischen Füllstoffen, deren spezifisches Gewicht nahe dem von Wasser liegt und die sich unter leichtem Rühren leicht frei mit Wasser bewegen lassen. Normalerweise besteht der Füllstoff aus Polyethylen-Kunststoff. Die Form jedes Trägers ist ein kleiner Zylinder mit einem Durchmesser von 10mm und einer Höhe von 8mm. Es gibt Querstützen im Zylinder und vorstehende vertikale Rippen an der Außenwand. Der hohle Teil des Füllstoffs macht 0,95 Prozent des Gesamtvolumens aus. , das heißt, in einem Behälter voller Wasser und Füllstoff beträgt das Wasservolumen in jedem Füllstoff 95 Prozent. Unter Berücksichtigung der Drehung des Füllers und des Gesamtvolumens des Behälters ist der Füllgrad des Füllers definiert als der Anteil des vom Träger eingenommenen Raums. Um den besten Mischeffekt zu erzielen, beträgt der Füllgrad des Füllstoffs höchstens 0,7. Theoretisch wird die gesamte spezifische Oberfläche des Füllstoffs durch die Anzahl der spezifischen Oberflächen pro Volumeneinheit des biologischen Trägers definiert, die im Allgemeinen 700 m 2 /m 3 beträgt. Wenn der Biofilm im Inneren des Trägers wächst, beträgt die tatsächliche effektive Nutzung der spezifischen Oberfläche etwa 500 m2/m3.
Diese Art von biologischem Füllstoff fördert das Wachstum von Mikroorganismen auf der Innenseite des Füllstoffs, wodurch ein relativ stabiler Biofilm gebildet wird, und es ist leicht, einen fluidisierten Zustand zu bilden. Wenn die Anforderungen an die Vorbehandlung gering sind oder das Abwasser eine große Menge an faserigen Stoffen enthält, wird das Vorklärbecken beispielsweise nicht in der kommunalen Kläranlage verwendet oder wenn das Abwasser der Papierherstellung behandelt wird, das eine große Menge an Fasern enthält, wird der biologische Füllstoff mit eine kleine spezifische Oberfläche und eine große Größe werden verwendet. Zur besseren Vorbehandlung oder zur Nitrifikation kommt der biologische Füllstoff mit großer spezifischer Oberfläche zum Einsatz.
(2) Die Wirkung von gelöstem Sauerstoff (DO) auf das MBBR-Verfahren
Die DO-Konzentration ist ein wesentlicher limitierender Faktor, der die gleichzeitige Nitrifikation und Denitrifikation beeinflusst. Durch die Steuerung der DO-Konzentration können verschiedene Teile des Biofilms eine aerobe oder anoxische Zone bilden, die die Fähigkeit besitzt, gleichzeitig Nitrifikation und Denitrifikation zu erreichen. Physische Verfassung.
Wenn die DO-Konzentration zu hoch ist, kann DO theoretisch in das Innere des Biofilms eindringen, was die Bildung einer anoxischen Zone im Inneren erschwert, und eine große Menge Ammoniakstickstoff wird zu Nitrat und Nitrit oxidiert, wodurch die TN des Abwassers immer noch hoch wird . Ist die DO-Konzentration hingegen sehr niedrig, bildet sich ein großer Teil der anaeroben Zone innerhalb des Biofilms und die Denitrifikationskapazität des Biofilms wird erhöht (die Nitrat- und Nitritkonzentrationen im Abwasser sind sehr gering). ), aber aufgrund unzureichender Zufuhr von DO, MBBR. Der Nitrifikationseffekt des Prozesses nimmt ab, so dass die Konzentration von Ammoniakstickstoff im Abwasser ansteigt, was zu einer Erhöhung des TN des Abwassers führt, was sich auf die Endbehandlungswirkung auswirkt.
Durch die Forschung wird schließlich ein optimaler Wert des MBBR-Verfahrens zur Behandlung von DO aus städtischen häuslichen Abwässern erzielt: Wenn die DO-Konzentration über 2 mg/l liegt, hat DO wenig Einfluss auf die Nitrifikationswirkung von MBBR und die Entfernungsrate von Ammoniakstickstoff kann 97 Prozent -99 Prozent Prozent erreichen, kann der Ammoniakstickstoff aus dem Abwasser unter 1,0 mg/L gehalten werden; Wenn die DO-Massenkonzentration etwa 1,0 mg/L beträgt, beträgt die Ammoniak-Stickstoff-Entfernungsrate etwa 84 Prozent und die Ammoniak-Stickstoff-Konzentration im Abfluss hat sich deutlich erhöht. Außerdem sollte der DO im Belebungsbecken nicht zu hoch sein. Ein zu hoher Gehalt an gelöstem Sauerstoff kann dazu führen, dass die organischen Schadstoffe zu schnell abgebaut werden, sodass es den Mikroorganismen an Nährstoffen fehlt, der Belebtschlamm leicht altert und die Struktur locker wird. Außerdem ist DO zu hoch und ein übermäßiger Energieverbrauch wirtschaftlich nicht sinnvoll.
Da das MBBR-Verfahren die abschließende Abwasserbehandlung hauptsächlich durch suspendierte Füllstoffe realisiert, ist die Wirkung von DO auf die suspendierten Füllstoffe auch der Schlüssel zum Gesamtbehandlungsergebnis. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Oxygenierungskapazität des Reaktors mit der Erhöhung der Füllgeschwindigkeit des suspendierten Füllstoffs innerhalb eines bestimmten Bereichs zunimmt. Unter der Wirkung der Belüftung wird das Wasser zusammen mit dem Füllstoff verwirbelt, und die Turbulenz des Wasserstroms ist größer als ohne den Füllstoff, was die Erneuerung der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche und den Sauerstofftransfer beschleunigt und die Geschwindigkeit erhöht der Sauerstoffübertragung. Wenn die Füllstoffmenge zunimmt, verstärken sich die Schneidwirkung und die turbulente Wirkung zwischen dem Füllstoff, dem Luftstrom und dem Wasserstrom weiter. Wenn jedoch die zugesetzte Füllstoffmenge 60 Prozent beträgt, wird die Fluidisierungswirkung des Füllstoffs in Wasser schlecht und der Turbulenzgrad im Wasserkörper nimmt ebenfalls ab, was die Sauerstoffübertragungsrate und die Sauerstoffausnutzungsrate verringert. Daher ist die Kontrolle der DO-Menge für verschiedene Arten von Wasserqualität entscheidend für das endgültige Behandlungsergebnis des gesamten Prozesses.
Was ist MBBR?
Das MBBR-Verfahren basiert auf dem Grundprinzip des Biofilmverfahrens. Durch Zugabe einer bestimmten Menge suspendierten Trägers zum Reaktor werden die Biomasse und die biologischen Spezies im Reaktor erhöht, wodurch die Verarbeitungseffizienz des Reaktors verbessert wird. Da die Dichte des Füllstoffs der von Wasser nahe kommt, wird er während der Belüftung vollständig mit Wasser vermischt, und die Umgebung für das mikrobielle Wachstum ist gasförmig, flüssig und dreiphasig.
Die Kollision und Scherung des Trägers im Wasser verkleinern die Luftbläschen und erhöhen die Ausnutzungsrate des Sauerstoffs. Darüber hinaus weist jeder Träger innen und außen unterschiedliche biologische Arten auf, wobei einige anaerobe Bakterien oder fakultative Bakterien im Inneren und aerobe Bakterien außerhalb wachsen, so dass jeder Träger ein Mikroreaktor ist, so dass Nitrifikationsreaktion und Denitrifikationsreaktion koexistieren, wodurch der Verarbeitungseffekt verbessert wird .