Trattament Mikrobiku Mtejjeb tal-Ilma tad-Dranaġġ tat-Tewm Bl-użu tal-Proċess MBBR + A/O
Ħarsa ġenerali
Ilma tad-drenaġġ tat-tewmprimarjament joriġina minn proċessi ta' tqattigħ u tlaħliħ waqt l-ipproċessar tat-tewm. Huwa kkaratterizzat minnkonċentrazzjonijiet għolja ta 'materja organika, slivelli ignifikanti ta 'nitroġenu u fosfru, u fih ammonti sostanzjali ta' alliċina. Allicin (diallyl thiosulfinate) huwa likwidu volatili responsabbli għar-riħa qawwija tat-tewm u huwa kimikament instabbli u reattiv ħafna. Allicin jista 'jinibixxi t-tkabbir ta' mikro-organiżmi varji. Ir-rimi ta' ilma mormi tat-tewm b'konċentrazzjoni għolja ta'-mingħajr trattament jikkawża impatti ambjentali serji. Xi riċerkaturi użaw tekniki bħal filtrazzjoni tal-membrana, ossidazzjoni Fenton, u mikro-elettrolisi, iżda dawn il-metodi ma kinux effettivi għat-trattament tal-ilma mormi tat-tewm, u l-użu ta 'dożi kbar ta' kimiċi jżid l-ispejjeż ta 'trattament sussegwenti. Ħafna studjużi pproponew metodi ta' trattament bijoloġiku bl-użu ta' proċessi kombinati anerobiċi-aerobiċi. Madankollu, minħabba l-proprjetajiet antibatteriċi tal-allicina, il-mikro-organiżmi huma diffiċli biex jiġu kkultivati, u l-effiċjenza tat-trattament mhix ideali. Għalhekk, il-fokus tat-trattament bijoloġiku huwa lijikkultivaw u jakklimatizzaw razez mikrobjali li kapaċi jadattaw għall-ilma tad-dranaġġ tat-tewm u jtejbu l-bijodegradazzjoni tagħhom.
Dan l-istudju kien jinvolvi l-kultivazzjoni u l-iskrinjarrazez batterjali effettivi fid-degradazzjoni tad-drenaġġ tat-tewm, li mbagħad ġew introdotti f'aReattur tal-Bijofilm tas-Sodda li Tiċċaqlaq (MBBR). Bl-użu ta' ħama mlaqqma u metodu ta' formazzjoni ta' bijofilm li jżid ir-rata tal-fluss-, ġew stabbiliti bijofilms biex itejbu t-tneħħija tan-nitroġenu u l-fosfru mill-ilma tad-drenaġġ. Dan kien segwit minn aktar trattament bijokimiku A/O (Anoxic/Oxic). Skont l-istandard GB18918-2002, il-livelli ta 'COD effluwent u Nitroġenu Ammonja (NH₃-N) jistgħu jilħqu l-istandard sekondarju (COD: 100 mg/L, NH₃-N: 25-30 mg/L). Dan il-proċess inaqqas b'mod effettiv il-kontenut organiku fl-effluwent, u jnaqqas id-diffikultà tal-istadji ta 'trattament sussegwenti.
1. Taqsima Sperimentali
1.1 Disinn tal-Fluss tal-Proċess
Il-fluss ġenerali tal-proċess għat-trattament tad-drenaġġ tat-tewm huwa muri fiFigura 1, bil-komponent ewlieni jkun il-bijodegradazzjoni fis-sistema MBBR + A/O. Tliet razez skrinjati u iżolati effettivi biex jiddegradaw l-ilma tad-drenaġġ tat-tewm - Alcaligenes sp., Acinetobacter sp., u Achromobacter sp. – tħalltu ma’ ħama attivata u ġew introdotti fl-unità MBBR biex jiffaċilitaw il-bidu rapidu tagħha-.
1.2 MBBR + Proċess ta 'Trattament A/O
Wara li jgħaddi minn skrins oħxon u fini biex jitneħħew solidi sospiżi, l-ilma tad-drenaġġ tat-tewm jiġi ppumpjat direttament fl-MBBR. Il-kwalità influwenti hija murija fiTabella 1. L-effluwent mill-MBBR jiċċirkola direttament fis-sistema A/O. Minħabba l-kontenut organiku baxx tal-effluwent MBBR, l-ilma tad-dranaġġ tat-tewm mhux ipproċessat huwa miżjud b'mod xieraq mat-tank Oxic (O) biex jissupplimenta s-sors tal-karbonju għall-proċess A/O. Biex tittestja r-reżistenza għall-impatt tas-sistema, ir-rata ta 'tagħbija organika tal-MBBR żdiedet gradwalment waqt tħaddim kontinwu, u l-kwalità tal-effluwent ġiet immonitorjata.
1.3 Parametri tal-Proċess
1.3.1 Ossiġnu Maħlul (DO)
DO għoli eċċessivament fi ħdan il-bijofilm jista 'jipprevjeni d-denitrifikazzjoni, u jikkawża li l-MBBR jitlef il-kapaċità simultanja tiegħu ta' nitrifikazzjoni u denitrifikazzjoni. DO baxx eċċessivament jista 'jwassal għall-proliferazzjoni ta' batterji filamentożi, li jaffettwaw il-kwalità tal-effluwent u jinibixxu l-proċess ta 'nitrifikazzjoni.
1.3.2 Ħin ta' Żamma Idrawlika (HRT)
HRT qasir iżżejjed jikkawża kundizzjonijiet ta' reazzjoni intensi, fejn l-ilma tad-dranaġġ li fih il-biċċa l-kbira tal-materja organika jiġi mormi qabel ma jiġi assorbit kompletament. L-influss kontinwu jżomm il-mikro-organiżmi fi stat kostanti ta 'bijodegradazzjoni, inaqqas l-effiċjenza u jżid il-konsum tal-enerġija. HRT twila żżejjed twassal għal tnaqqis tan-nutrijenti; mingħajr nutrijenti, il-mikro-organiżmi jnaqqsu l-attività u t-talbiet metaboliċi tagħhom biex sempliċement isostnu s-sopravivenza.
1.3.3 Proporzjon tal-karbonju-għa-nitroġenu (C/N)
Proporzjon C/N baxx jista 'jwassal għall-katalisi tal-konverżjoni tal-ammonja f'sustanzi oħra, li jaffettwa t-tneħħija tan-nitroġenu tal-ammonja. Jikkawża wkoll faċilment bulking filamentoż, tkabbir kontinwu li jaffettwa l-flokulazzjoni, li jwassal għal bulking tal-ħama u ħama f'wiċċ l-ilma. Proporzjon C/N għoli huwa sfavorevoli għall-bijodegradazzjoni u t-tkabbir tal-mikrobi, u jżid it-tagħbija organika fuq il-mikro-organiżmi.
1.4 MBBR Bijofilm Start-up
Bijofilm Start-: Intuża l-metodu ta' żieda tar-rata ta' ħama mlaqqma + fluss-. Ħama attivat arrikkit MBR- ġie mlaqqam fir-reattur, b'konċentrazzjoni inizjali ta' Solidi Sospiżi ta' Likur Imħallat (MLSS) ta' madwar 5.82 g/L. Inbdiet l-arjazzjoni, u ġew miżjuda trasportaturi tal-polyethylene mar-reattur b'aproporzjon tal-mili ta 'madwar 60%. Il-DOfir-reattur kien ikkontrollat'il fuq minn 4.0 mg/L. Ir-rata tal-fluss tal-influwenti żdiedet b'mod pass f'inkrementi ta '20 L/h: 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140 L/h, b'kull rata tal-fluss miżmuma għal ġurnata. L-ebda ħama ma nħela matul din il-fażi. Biofilm isfar ċar iffurmat fuq il-wiċċ tat-trasportaturi fejn il-mikro-organiżmi mwaħħla u kiber. Wara bidu b'suċċess tal-bijofilm-, kompliet operazzjoni stabbli, u żamm aĦin ta' Żamma ta' Ħama (SRT) ta' 30 jum. Matul tħaddim stabbli, ir-rata ta 'tagħbija organika tal-MBBR ġiet aġġustata biex tosserva l-impatt tagħha fuq it-tneħħija tas-COD, in-nitroġenu u l-fosfru.
2. Riżultati u Diskussjoni
2.1 Analiżi tal-Kwalità tal-Effluwent MBBR Waqt il-Bijofilm -up
L-intensità tal-arjazzjoni fl-MBBR ġiet aġġustata biex tikkontrolla l-konċentrazzjoni DO. Meta l-DO kien taħt 4.0 mg/L, l-intensità tal-arjazzjoni kienet insuffiċjenti biex tappoġġja moviment turbulenti ta' fluss għoli-uniformi tat-trasportaturi, li jipprevjeni taħlit adegwat u jagħmilha diffiċli biex tifforma bijofilm fuq l-uċuħ tal-ġarr. Meta DO kien bejn 4.0-6.0 mg/L, it-trasportaturi mħallta sewwa mal-ħama attivata u l-ilma tad-drenaġġ. Ġiet osservata bidla fil-kulur minn abjad għal isfar-kannella fuq it-trasportaturi, li tindika t-twaħħil u t-tkabbir tal-mikrobi b'suċċess taħt din l-intensità tal-arjazzjoni, kif muri f'Figura 2.
Il-kurva tal-varjazzjoni tas-COD tal-influwent u tal-effluwent matul il-fażi tal-bidu-up tidher f'Figura 3(a). It-tnaqqis inizjali fl-effiċjenza tat-trattament kien dovut għall-kwantità baxxa ħafna ta 'mikro-organiżmi mwaħħla fuq it-trasportaturi; id-degradazzjoni mill-mikro-organiżmi fil-ħama attivata waħedha kienet insuffiċjenti biex tneħħi l-ammont kbir ta 'organiċi. Hekk kif il--bidu mexa 'l quddiem, l-ammont ta' mikro-organiżmi mwaħħla fuq it-trasportaturi żdied, u gradwalment ifforma bijofilm. Il-konċentrazzjoni COD tal-effluwent stabbilizzat gradwalment, u l-effiċjenza tat-tneħħija tas-COD stabbilizzat 'il fuq minn 90%.
Il-kurva tal-varjazzjoni tal-influwent MBBR u l-effluwent NH₃-N hija murija f'Figura 3(b). In-nitrifikazzjoni minn batterji aerobiċi fil-ħama attivata neħħiet b'mod effettiv in-nitroġenu tal-ammonja. Minn jum 7, il-konċentrazzjoni influwenti ta 'NH₃-N żdiedet gradwalment. Sat-23 jum, għalkemm l-influwent NH₃-N kien għadu qed jiżdied, ir-rata tat-tneħħija żdiedet ukoll. Dan kien minħabba li l-batterji nitrifikanti jikbru bil-mod inizjalment; maż-żmien, il-popolazzjoni tagħhom żdiedet, il-bijofilm immaturat, u r-rata ta 'tneħħija ta' NH₃-N żdiedet u stabbilizzat gradwalment.
Il-kurva tal-varjazzjoni tal-influwent MBBR u l-effluwent TN hija murija fiFigura 3(c). B'differenza mit-tneħħija tan-nitroġenu tal-ammonja, l-effiċjenza tat-tneħħija tat-TN naqset inizjalment. Dan kien minħabba li l-ambjent tar-reattur kellu sors ta 'ossiġnu u karbonju biżżejjed, li jillimita t-tkabbir ta' batterji denitrifikanti. Madankollu, hekk kif il-bijofilm iffurmat, l-effiċjenza tat-tneħħija tat-TN bdiet titjieb. Sal-jum 20, għalkemm il-konċentrazzjoni TN influwenti żdiedet, it-TN tal-effluwent u r-rata ta 'tneħħija stabbilizzaw, li jvarjaw bejn 50%-60%.
Il-kurva tal-varjazzjoni tal-influwent MBBR u l-effluwent TP hija murija fiFigura 3(d). Mill-bidu-sa tħaddim stabbli, ir-rata tat-tneħħija tat-TP baqgħet stabbli. Għalkemm il-konċentrazzjoni TP influwenti kienet għolja inizjalment u naqset aktar tard, l-effiċjenza tat-tneħħija ma wriet l-ebda bidla sinifikanti, li tindika l-kapaċità tas-sistema għat-tneħħija tal-fosfru. Ir-rata tat-tneħħija tat-TP fis-sistema nżammet bejn 80%-90%.
Fil-qosor,iż-żamma tas-sistema MBBR DO bejn 4-6 mg/L, bijofilm matur żviluppat wara 20 jum ta 'tmigħ kontinwu. Meta mqabbla ma 'proċessi ta' ħama attivat tradizzjonali, is-sistema MBBR toffri reżistenza qawwija għall-impatt u effiċjenza għolja fit-trattament, li tnaqqas b'mod effettiv id-diffikultà tal-istadji ta 'trattament sussegwenti għall-ilma tad-dranaġġ tal-ipproċessar tat-tewm.
2.2 Analiżi tal-Kwalità tal-Effluwent Waqt Operazzjoni Stabbli
Wara l-fażi tal-bidu tal--bijofilm, il-bijofilm immatura. Biex tittestja r-reżistenza għall-impatt tas-sistema MBBR, ir-rata ta 'tagħbija organika żdiedet kontinwament waqt tħaddim stabbli.
Il-kurva tal-varjazzjoni tal-influwent MBBR u l-effluwent COD waqt tħaddim stabbli hija murija fiFigura 4(a). Mill-ġranet 1-5, b'influss kostanti, l-effiċjenza tat-tneħħija tas-COD baqgħet 'il fuq minn 95%, u l-konċentrazzjoni COD tal-effluwent laħqet madwar 100 mg/L. Mill-ġranet 5-20, ir-rata tal-influss żdiedet, gradwalment żiedet it-tagħbija organika minn 20 kgCOD/m³·d għal 30 kgCOD/m³·d. Ma ġiet osservata l-ebda bidla sinifikanti fl-effiċjenza tat-tneħħija, u COD effluwent baqa 'bejn 80-100 mg/L, u wera reżistenza qawwija għall-impatt. Wara l-20 jum, ir-rata tal-influss żdiedet aktar, kontinwament żiedet it-tagħbija organika fir-reattur minn 30 kgCOD/m³·d għal 37 kgCOD/m³·d, miżmuma għal 5 ijiem. Il-kapaċità tat-tneħħija tal-COD tal-MBBR baqgħet 'il fuq minn 95%.
Figuri 4(b) u (c)uri l-kurvi tal-varjazzjoni għal NH₃-N u TN, rispettivament, waqt tħaddim stabbli. Mill-ġranet 1-5, b'influss kostanti, il-bijofilm MBBR wera nitrifikazzjoni u denitrifikazzjoni simultanji. Batterji nitrifikanti aerobiċi mwaħħla mas-saff ta 'barra tal-bijofilm, imħallat kompletament mal-ilma tad-drenaġġ taħt arjazzjoni, ikkunsmaw sorsi sinifikanti ta' nitroġenu permezz tan-nitrifikazzjoni. Il-batterji denitrifikanti fis-saff anosiku ta 'ġewwa effettivament neħħew in-nitroġenu tan-nitrat permezz ta' denitrifikazzjoni. Mill-ġranet 5-20, hekk kif ir-rata tal-influss żdiedet, l-effiċjenza tat-tneħħija ta 'NH₃-N u TN inizjalment naqset b'mod sinifikanti. Wara madwar 7 ijiem ta 'tħaddim kontinwu, is-sistema adattata gradwalment. Għalkemm l-effiċjenza tat-tneħħija għal NH₃-N u TN mbagħad żdiedet, baqgħet aktar baxxa milli matul il-perjodu ta' fluss-baxx. Taħt influss kostanti, it-tneħħija ta 'NH₃-N laħqet aktar minn 90%, bl-effluwent NH₃-N bejn 10-15 mg/L, u t-tneħħija ta' TN bażikament inżammet 'il fuq minn 80%, b'effluwent TN madwar 30 mg/L. Wara li żiedet l-influss u s-sistema laħqet bilanċ ġdid taħt impatt kontinwu, it-tneħħija ta 'NH₃-N stabbilizzat madwar 80%, b'effluwent NH₃-N bejn 50-70 mg/L, u t-tneħħija ta' TN madwar 60%, b'effluwent TN taħt 50 mg/L.
Il-kurva tal-varjazzjoni għal TP waqt tħaddim stabbli hija murija fiFigura 4(d). Il-konċentrazzjoni TP tal-effluwent kienet bażikament miżmuma madwar 10 mg/L. Inizjalment, bi fluss baxx kostanti u konċentrazzjoni ta 'TP influwenti baxxa, l-effett tat-trattament kien limitat. Hekk kif ir-rata ta 'influss u l-konċentrazzjoni ta' TP influwenti żdiedu, inkisbet effiċjenza għolja fit-trattament matul il-fażi tal-impatt u l-operazzjoni ta' tagħbija-għoli sussegwenti, bir-rata tat-tneħħija tat-TP tvarja madwar 90%.
Fil-qosor,taħt xokk għoli ta 'tagħbija organika, l-effiċjenza tat-tneħħija tas-COD tas-sistema baqgħet fil-biċċa l-kbira l-istess, iżda t-tneħħija ta' NH₃-N u TN naqset b'mod aktar sinifikanti. Meta t-tagħbija organika laħqet il-massimu tagħha ta '37 kgCOD/m³·d, l-effiċjenza tat-tneħħija tas-sistema għal NH₃-N u TN naqset b'mod notevoli.
2.3 Analiżi tal-Kwalità tal-Effluwent tas-Sistema MBBR + A/O
Wara l-fażi tal-bidu tal-bijofilm-up u xahar ta' tħaddim stabbli, ġie miżjud proċess A/O downstream għal trattament avvanzat tal-effluwent tal-MBBR. Żidiet tal-gradjent fir-rata ta 'influss ġew applikati biex tiżdied it-tagħbija organika ġenerali, bil-għan li tiddetermina r-rata ta' influss ottimali, li tikkorrispondi għall-HRT ottimali.
Il-kurva tal-varjazzjoni COD hija murija fiFigura 5(a). Ir-rata tal-influss żdiedet b'mod sekwenzjali: 100, 120, 130, 150, 170 L/h. Mill-bidu għar-rata massima tal-fluss, it-tagħbija organika fuq is-sistema MBBR żdiedet minn 20 kgCOD/m³·d għal 37 kgCOD/m³·d. L-effluwent finali mis-sistema magħquda baqa' stabbli, b'konċentrazzjoni COD taħt 100 mg/L. Taħt xokk sostnut ta 'tagħbija organika għolja, is-sistema MBBR wettqet tajjeb, għalkemm COD effluwent tagħha wera żieda żgħira meta r-rata tal-fluss laħqet 150 L / h. Wara li żammet ir-rata tal-fluss ta '170 L/h għal diversi jiem, ġiet osservata xejra 'l fuq notevoli fil-COD tal-effluwent MBBR. Madankollu, bil-proċess A/O sussegwenti, l-effluwent finali tas-sistema magħquda xorta kien jinżamm taħt il-100 mg/L. Dan jindika li anke taħt ix-xokk għoli ta 'tagħbija organika ta' 37 kgCOD/m³·d, il-proċess magħqud għad għandu effett qawwi ta 'tneħħija fuq l-ilma tad-dranaġġ tal-ipproċessar tat-tewm.
Il-kurvi tal-varjazzjoni għal NH₃-N u TN huma murija fiFiguri 5(b) u (c), rispettivament. L-ilma tad-dranaġġ tal-ipproċessar tat-tewm għandu konċentrazzjonijiet għoljin ta 'nitroġenu tal-ammonja u nitroġenu totali, li jistgħu jiżdiedu aktar maż-żmien minħabba l-ossidazzjoni. Tipikament, il-konċentrazzjoni tan-nitroġenu tal-ammonja tvarja minn 300-500 mg/L, u n-nitroġenu totali minn 450-600 mg/L. Taħt in-nitrifikazzjoni u d-denitrifikazzjoni simultanja fl-MBBR, it-tneħħija tan-nitroġenu tal-ammonja kienet aktar effettiva, x'aktarx minħabba li l-batterji nitrifikanti jutilizzaw l-ilma mormi b'mod aktar effiċjenti taħt arjazzjoni. Il-batterji denitrifikanti jeħtieġu kundizzjonijiet anosiċi u ħafna drabi jiddependu fuq il-karbonju organiku kkunsmat għad-denitrifikazzjoni. Meta tiżdied ir-rata tal-influss, l-effiċjenza tat-tneħħija ta 'NH₃-N u TN kienet il-konsiderazzjoni primarja. Mill-ġranet 1-4, minħabba rata ta 'fluss baxxa u NH₃-N moderat, ir-rata ta' tneħħija ta 'NH₃-N baqgħet 'il fuq minn 90%, u l-effiċjenza tat-tneħħija ta' TN żdiedet gradwalment. Sussegwentement, ir-rata tal-influss żdiedet b'mod sinifikanti. Kien osservat b'mod ċar li hekk kif żdiedet ir-rata tal-influss, il-konċentrazzjonijiet tal-effluwent ta 'NH₃-N u TN fi stadji differenti żdiedu b'mod sekwenzjali, b'rati ta' influss ogħla li jwasslu għal konċentrazzjonijiet ogħla tal-effluwent. Hekk kif ir-rata tal-fluss żdiedet, il-bijomassa fuq it-trasportaturi tal-bijofilm żdiedet, u ssaħħaħ in-nitrifikazzjoni, fejn in-nitroġenu tal-ammonja jiġi ossidizzat minn batterji nitrifikanti għal nitrat u nitrit taħt l-ossiġnu.
Il-kurva tal-varjazzjoni tal-konċentrazzjoni tat-TP hija murija fiFigura 5(d). Minħabba l-konċentrazzjonijiet ta 'COD u TN influwenti għolja, il-konċentrazzjoni teoretika ta' TP ottimali għat-tkabbir tal-mikrobi hija 'l fuq minn 100 mg/L. Madankollu, il-konċentrazzjoni TP influwenti kienet ferm taħt dan ir-rekwiżit teoretiku. Għalhekk, il-konċentrazzjoni TP ta 'effluwent MBBR baqgħet madwar 10 mg / L, u l-konċentrazzjoni finali ta' effluwent TP tas-sistema kombinata nżammet bejn 2-3 mg / L.
Il-karatteristiċi tal-ħama tas-sistema MBBR u s-sistema A/O sussegwenti qabel u wara t-tħaddim ġew imkejla, kif muri f'Tabella 2.
Fil-qosor,meta r-rata tal-fluss żdiedet għal 150 L/h, ir-rati ta' tneħħija għal COD, NH₃-N, TN, u TP kienu superjuri għal dawk b'rati ta' fluss oħra. L-HRT b'din ir-rata tal-fluss kien ta' 27 siegħa. Barra minn hekk, il-konċentrazzjoni tal-ħama kemm fis-sistemi MBBR kif ukoll A/O żdiedet sostanzjalment wara l-operazzjoni.
3. Konklużjoni
Wara l-formazzjoni tal-bijofilm fl-MBBR, l-effiċjenzi tat-tneħħija għal COD, NH₃-N, TN, u TP kienu stabbli. Matul xahar ta 'tħaddim kontinwu taħt kundizzjonijiet stabbli, it-tneħħija tas-COD laħqet aktar minn 95%, it-tneħħija ta' NH₃-N u TN stabbilizzat madwar 80%, u t-tneħħija ta 'TP stabbilizzat madwar 90%.
L-effluwent tal-MBBR ġie trattat aktar fis-sistema A/O. Il-proċess magħqud jista 'jiflaħ tagħbija organika sa 37 kgCOD/m³·d. L-aħjar operazzjoni għall-proċess ġenerali kienet taħt HRT ta' 27 siegħa. L-effluwent finali COD stabbilizzat taħt 100 mg/L, NH₃-N bejn 10-20 mg/L, TN taħt 30 mg/L, u TP taħt 10 mg/L. Il-konċentrazzjoni tal-ħama fis-sistema MBBR wara l-operazzjoni kienet 8.5 g/L, u fis-sistema A/O kienet 4.1 g/L, it-tnejn ogħla b'mod sinifikanti minn qabel l-operazzjoni, li jindikaw żieda sostanzjali fil-bijomassa mikrobjali. Il-livelli ta' COD u nitroġenu ta' l-ammonja wara t-trattament bijoloġiku laħqu l-istandard ta' rimi sekondarju ta' GB18918-2002. Għal aktar trattament, it-teknoloġija avvanzata ta 'ossidazzjoni ta' Fenton tista 'tiġi impjegata għal trattament fil-fond tal-effluwent ittrattat bijoloġikament biex jinkiseb l-istandard ta' rimi tal-ewwel livell.