Studju dwar il-Prestazzjoni tat-Tneħħija tan-Nitroġenu tal-MBBR għal Kważi-IV Titjib tal-Impjanti tat-Trattament tal-Ilma Mormi fil-Lbiċ taċ-Ċina Matul ix-Xitwa

Studju dwar il-Prestazzjoni tat-Tneħħija tan-Nitroġenu tal-MBBR għal Kważi-IV Aġġornament ta' Impjant tat-Trattament tal-Ilma Mormi fil-Lbiċ taċ-Ċina Matul ix-Xitwa

Ir-reġjun tal-Lbiċ taċ-Ċina huwa vast, b'differenzi sinifikanti fil-klima u l-kundizzjonijiet ġeoloġiċi. Is-sorsi wiesgħa tal-kwalità tal-ilma tad-drenaġġ iwasslu għal varjazzjonijiet kbar fil-kwalità tal-ilma. Għalkemm dan ir-reġjun jinsab fin-nofsinhar, minħabba l-altitudni u t-terren għolja ġenerali, it-temperatura tal-ilma tad-drenaġġ tista 'tinżel taħt l-10 gradi matul l-istaġun tax-xitwa kiesħa. Flimkien mat-terren kumpless tar-reġjun, b'muntanji minsuġa u widien fondi, għoljiet u pjanuri, u differenzi kbar fit-temperatura bejn il-ġurnata u l-lejl, il-varjazzjoni ta 'kuljum tat-temperatura tad-drenaġġ hija wkoll ovvja. Il-karatteristiċi influwenti kumplessi u t-temperatura tal-ilma eċċessivament baxxa fix-xitwa jimponu rekwiżiti ogħla fuq id-disinn u t-tħaddim tal-impjanti tat-trattament tal-ilma mormi f'dan ir-reġjun. Fl-isfond tal-aġġornament u r-rikostruzzjoni tal-impjanti tat-trattament tal-ilma tad-drenaġġ domestiku, huwa saħansitra aktar importanti li jintgħażel proċess ta 'trattament xieraq għall-aġġornament fl-impjanti tal-Lbiċ biex tiġi żgurata konformità stabbli matul l-istaġun ta'-temperatura baxxa.

Il-proċess Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR), billi jżid trasportaturi sospiżi f'żona fissa, itejjeb l-arrikkiment tal-batterji funzjonali u jsaħħaħ ir-reżistenza għat-temperatura baxxa-. Ġie użat ħafna fil-proġetti ta 'titjib ta' impjanti tat-trattament tal-ilma mormi. Bħalissa, l-iskala ta 'applikazzjoni tal-proċess MBBR fiċ-Ċina qabżet 2.5 × 10⁷ m³·d⁻¹, u MBBR ġie inkluż bħala "proċess użat ħafna u sigur u affidabbli" fl-"Istandard tad-Disinn tad-Drenaġġ ta' Barra" (GB 50014-2021) rivedut ġdid. L-applikazzjoni mifruxa tal-proċess ippromwoviet ukoll riċerka rapida ta' segwitu-. Il-hotspots tar-riċerka dwar il-proċess MBBR jiffokaw prinċipalment fuq l-analiżi tad-disinn tal-proċess, ir-riċerka tal-mekkaniżmu tal-laboratorju, u l-intraċċar tal-effett tal-inġinerija. Konklużjonijiet rilevanti jinkludu prinċipalment l-effiċjenza bijokimika li ttejjeb l-MBBR, il-bijofilm li jtejjeb ir-reżistenza għall-impatt u li jsaħħaħ ir-reżistenza għat-temperatura baxxa-, l-arrikkiment tal-batterji funzjonali li jsaħħaħ l-MBBR, u t-tneħħija tan-nitroġenu tal-bijofilm SND li jtejjeb. Pereżempju, Huang Qing et al. sabet li wara l-aġġornament bil-proċess MBBR, ir-reżistenza għall-impatt tal-impjant tat-trattament tad-drenaġġ tjiebet b'mod sinifikanti, u l-effluwent xorta jista 'jilħaq l-istandards b'mod stabbli anke taħt qbiż ta' BOD u TN influwenti fit-tul. Liu Qiang et al. sab li l-proċess MBBR tejjeb b'mod sinifikanti l-kapaċità tat-trattament tal-impjant f'temperaturi baxxi, u l-effluwent jista 'jilħaq b'mod stabbli l-istandards tad-disinn f'temperaturi baxxi ta' 9-11 grad. Luan Zhixiang et al. sabet li wara li aġġorna impjant tat-trattament tad-drenaġġ tat-tramuntana bil-proċess MBBR, iż-żona aerobika MBBR tista 'tneħħi 20.12% ta' TN permezz ta 'SND ta' trasportaturi sospiżi. Han Wenjie et al. qabbel ħames impjanti tat-trattament tad-drenaġġ muniċipali bi proċessi ibridi MBBR fir-reġjun tad-Delta tax-Xmara Yangtze taħt temperaturi baxxi tax-xitwa u sabet li ż-żieda ta 'trasportaturi sospiżi żiedet b'mod sinifikanti l-bijomassa tal-batterji nitrifikanti fis-sistema, bit-trasportaturi sospiżi jarrikkixxu 86.12%-95.36% tal-batterji nitrifikanti. Madankollu, ir-riċerka eżistenti għad għandha ċerti limitazzjonijiet. Pereżempju, numru kbir ta 'studji jifred id-disinn tal-MBBR mill-prestazzjoni operattiva, nieqes minn verifika komparattiva tad-disinn u l-prestazzjoni għall-istess proġett. Rigward ir-reżistenza għall-impatt ta 'MBBR, konklużjonijiet "kwalitattivi iżda mhux kwantitattivi" biss huma disponibbli, mingħajr inferenza kwantitattiva tat-tagħbija massima ta' tolleranza. Rigward il-fenomenu SND, huwa biss "li jistgħu jitkejlu iżda mhux kontrollabbli", nieqes mill-verifika diretta tas-sors tat-tneħħija tan-nitroġenu permezz ta 'esperimenti makro ddisinjati, u lanqas suġġerimenti ta' tħaddim razzjonali mill-perspettiva tal-kontroll tal-inġinerija.

Ibbażat fuq il-limitazzjonijiet tar-riċerka eżistenti, dan l-istudju jieħu l-aġġornament ta 'impjant tat-trattament tal-ilma tad-drenaġġ CASS fil-Lbiċ taċ-Ċina bħala eżempju biex jispjega l-prinċipji tad-disinn u l-loġika tal-proċess MBBR. Flimkien mal-prestazzjoni attwali tas-sistema taħt l-iktar kundizzjonijiet tax-xitwa sfavorevoli, ġiet analizzata r-razzjonalità tad-disinn MBBR. Il-potenzjal tat-trattament tas-sistema ġie analizzat kwantitattivament permezz ta' bidliet fil-kwalità tal-ilma tul it-tank bijoloġiku u testijiet tal-laboratorju ta'-sottostrat għoli. Test tal-laboratorju tad-denitrifikazzjoni bl-użu ta 'bijofilm aerobiku kien iddisinjat biex jivverifika direttament is-sors tal-fenomenu SND fis-sistema ibrida MBBR. Ġiet studjata l-influwenza tal-parametri operattivi tal-inġinerija fuq l-effett SND tas-sistema MBBR, u flimkien ma 'twaħħil tad-dejta, ġew proposti suġġerimenti ta' tħaddim ta 'ottimizzazzjoni għal SND. Id-differenzi fid-distribuzzjoni tal-komunità mikrobjali bejn il-ħama u l-bijofilm ġew analizzati mill-perspettiva tal-kompożizzjoni tal-batterja, u l-fatturi mikroskopiċi li jinfluwenzaw l-SND ġew analizzati mit-tipi u l-abbundanza relattiva ta 'batterji denitrifikanti aerobiċi. Huwa ttamat li din ir-riċerka tista 'tipprovdi referenza għad-disinn tal-proċess MBBR ta' impjanti oħra ta 'trattament tad-drenaġġ simili, tipprovdi data bażika għall-operat stabbli ta' impjanti MBBR, u tipprovdi suġġerimenti ta 'operazzjoni għall-prestazzjoni effiċjenti ta' SND f'sistemi MBBR.

1 Materjali u Metodi

1.1 Ħarsa ġenerali tal-proġett

Impjant tat-trattament tal-ilma mormi fil-Lbiċ taċ-Ċina, b'kapaċità ta 'disinn ta' 1 × 10⁵ m³·d⁻¹, l-effluwent kien meħtieġ li jilħaq l-istandard tal-Klassi A tal-"Istandard ta 'Krittu ta' Pollutanti għal Impjant ta 'Trattament ta' Ilma Mormi Muniċipali" (GB 18918-2002). Minħabba restrizzjonijiet fuq l-użu tal-art matul il-kostruzzjoni bikrija, ġie adottat proċess CASS mingħajr tankijiet ta’ sedimentazzjoni sekondarji tradizzjonali. Madankollu, waqt it-tħaddim, seħħew problemi bħal nitrifikazzjoni insuffiċjenti f'temperaturi baxxi tax-xitwa, qagħda ħażina tal-ħama, u tnaqqis fl-effiċjenza tat-trattament. Fl-2019, l-impjant ġie aġġornat għal standards kważi tal-Klassi IV. L-aġġornament kellu jqis kemm iż-żieda fil-konċentrazzjoni tan-nitroġenu influwenti kif ukoll it-titjib tal-istandards tal-effluwenti. L-influwenti tad-disinn u l-kwalità tal-effluwent qabel u wara r-rikostruzzjoni huma murija fiTabella 1. Fuq il-bażi li t-tagħbijiet influwenti NH₃-N u TN żdiedu b'66.67% u 62.16% rispettivament, il-karbonju effluwent, nitroġenu, fosfru, eċċ., kellhom bżonn jiġu aġġornati mill-Klassi A tal-GB 18918-2002 għall-Klassi IV tal-"Istandards tal-Kwalità tal-Ilma Ambjentali għall-GB" 3838-2002), li hija ekwivalenti għal żieda fit-tagħbijiet ta 'nitrifikazzjoni u denitrifikazzjoni b'127.27% u 94%, rispettivament. Dan il-proġett adotta l-proċess Bardenpho-MBBR, li jikkonverti t-tank CASS oriġinali f'tank bijoloġiku u tank ta 'sedimentazzjoni.

Wara r-rikostruzzjoni, għat-tneħħija tan-nitroġenu, il-ħama attivata kompla jkollha r-rwol ewlieni. Il-ħin taż-żamma tad-denitrifikazzjoni tat-tank CASS oriġinali ġie estiż minn 3.78 h sa 6.35 h, u t-tagħbija volumetrika tad-denitrifikazzjoni tal-ħama attivata żdiedet minn 0.140 għal 0.189 kg·(m³·d)⁻¹. Biex tittejjeb id-denitrifikazzjoni tal-ħama attivata, ġew stabbiliti żoni pre-anossiċi u post-anossiċi b'ħinijiet ta 'żamma ta' 4.23 sigħat u 2.12 sigħat, rispettivament. Iż-żona post-anossika użat iż-żieda tas-sors tal-karbonju estern biex ittejjeb id-denitrifikazzjoni biex issolvi l-problema ta 'sors ta' karbonju insuffiċjenti fl-ilma mhux maħdum. Għan-nitrifikazzjoni, il-ħin taż-żamma tan-nitrifikazzjoni tat-tank CASS oriġinali tnaqqas minn 7.55 h għal 4.23 h, filwaqt li t-tagħbija tan-nitrifikazzjoni kellha bżonn tiżdied ħafna minn 0.079 għal 0.275 kg·(m³·d)⁻¹. Biex jissaħħaħ l-effett ta 'nitrifikazzjoni, ġew miżjuda trasportaturi sospiżi fiż-żona aerobika biex jiffurmaw żona MBBR aerobika. It-trasportaturi użati kienu tat-tip SPR-III, b'dijametru ta' (25±0.5) mm u ħxuna ta' (10±1) mm. Wara t-twaħħil tal-bijofilm, id-densità kienet qrib dik tal-ilma, u l-erja tal-wiċċ speċifika effettiva kienet akbar minn 800 m²·m⁻³, li tissodisfa l-istandard tal-industrija "Polyeethylene ta 'densità għolja -trasportatur sospiż għat-trattament tal-ilma" (CJ/T461-2014). Il-bijofilm fuq it-trasportaturi sospiżi deher griż skur wara t-twaħħil (Figura 1). Iż-żona MBBR użat biss arjazzjoni mtaqqba biex tipprovdi shear idrawliku, tikkontrolla l-ħxuna tal-bijofilm f'(208.82±37.57) μm, tipprovdi kundizzjonijiet tajbin għat-trasferiment tal-massa u t-trasferiment tal-ossiġnu.

1.2 Determinazzjoni tat-Tneħħija tan-Nitroġenu fit-Tank Bijoloġiku

Biex tifhem il-mogħdija tat-tneħħija tan-nitroġenu f'kull żona funzjonali tat-tank bijoloġiku taħt temperaturi baxxi tax-xitwa wara r-rikostruzzjoni, il-kwalità tal-ilma tul it-tank bijoloġiku ġiet immonitorjata kuljum mill-15 ta 'Diċembru 2020 sat-22 ta' Diċembru 2020. Matul dan il-perjodu, it-temperatura tal-ilma fit-tank bijoloġiku kienet 9.5-10.2 gradi. Il-kampjuni kienu jinkludu influwent tat-tank bijoloġiku, effluwent taż-żona anerobika, effluwent taż-żona anosika, effluwent taż-żona MBBR, effluwent taż-żona post-anossika, effluwent taż-żona post-aerobika, u effluwent tat-tank tas-sedimentazzjoni. Ittieħdu kampjuni kull 2-3 sigħat. Wara l-ġbir, il-kampjuni ġew ittrattati minn qabel fil-pront. Wara s-sedimentazzjoni, inġabar is-supernatant, u tħalltu tliet kampjuni f'ammonti ugwali biex jiddeterminaw NH₃-N, NO₃{-N, TN, u COD, verifika tal-mogħdija tat-tneħħija tas-sustanzi li jniġġsu u t-tagħbija ta 'nitrifikazzjoni/denitrifikazzjoni ta' kull żona funzjonali.

1.3 Determinazzjoni tal-Potenzjal ta' Nitrifikazzjoni tas-Sistema MBBR u r-Rata ta' Kontribuzzjoni ta' Trasportaturi Sospiżi

Biex tivverifika t-tagħbija massima ta 'tolleranza tas-sistema MBBR eżistenti, sar test tal-laboratorju ta' nitrifikazzjoni fis-27 u t-28 ta 'Frar, 2021. Trasportaturi sospiżi u ħama attivat miż-żona aerobika tal-impjant inġabru kuljum biex jissimulaw ir-reżistenza għall-impatt tas-sistema MBBR meta t-tagħbija tal-influwenti żdiedet fix-xitwa. It-test tal-laboratorju simula l-influwent attwali taż-żona MBBR tul il-mogħdija tal-fluss. Is-supernatant ta 'l-effluwent taż-żona anosika wara s-sedimentazzjoni intuża, u NH₃-N u l-alkalinità ġew supplimentati biż-żieda ta' klorur ta 'l-ammonju u bikarbonat tas-sodju bħala l-influwent għat-test. L-apparat tat-test tan-nitrifikazzjoni huwa muri fiFigura 2. -Bijofilm pur,-ħama pura, u sistemi ibridi ġew stabbiliti f'sekwenza. Il-konċentrazzjoni tal-ħama u l-proporzjon tal-mili tal-ġarrier kienu konsistenti mal-kundizzjonijiet attwali tat-tank bijoloġiku. Biex tutilizza bis-sħiħ il-potenzjal ta 'nitrifikazzjoni tas-sistema MBBR u ttejjeb it-trasferiment tal-massa u t-trasferiment tal-ossiġnu, il-konċentrazzjoni influwenti ta' NH₃-N żdiedet minn madwar 10 mg·L⁻¹ tul il-mogħdija tal-fluss għal madwar 25 mg·L⁻¹, u d-DO żdied minn 2–4 mg·L⁻¹ tul il-mogħdija tal-fluss għal madwar 6–7 mg·L⁻¹. Matul it-test, it-temperatura tal-ilma kienet 9.7-10.4 gradi. Pompi ta 'l-arjazzjoni u makers tal-mewġ intużaw biex iżommu l-ossiġenazzjoni tas-sistema u l-fluwidizzazzjoni tat-trasportatur. Ittieħdu kampjuni kull 30 minuta u ttrattati minn qabel biex tiġi ddeterminata l-bidla fil-konċentrazzjoni tan-nitroġenu tal-ammonja. Skont il-metodi rrappurtati, il-metodu tal-kalkolu tat-tagħbija tal-bijofilm fis-sistema ibrida MBBR jidher fl-ekwazzjonijiet (1) u (2).

Fejn: N₂ hija t-tagħbija volumetrika tan-nitrifikazzjoni tal-bijofilm fis-sistema ibrida, kg·(m³·d)⁻¹; N₁ hija t-tagħbija volumetrika tan-nitrifikazzjoni ġenerali tas-sistema ibrida MBBR, kg·(m³·d)⁻¹; N₃ hija t-tagħbija volumetrika tan-nitrifikazzjoni tal-ħama attivata, kg·(m³·d)⁻¹; η hija r-rata tal-kontribuzzjoni tan-nitrifikazzjoni tat-trasportaturi sospiżi, %.

1.4 Analiżi tal-Kontroll tal-Verifika u l-Ottimizzazzjoni tal-SND fis-Sistema MBBR

Għall-fenomenu simultanju ta 'nitrifikazzjoni u denitrifikazzjoni (SND) fis-sistema MBBR, biex jiġi vverifikat direttament is-sors tal-effett SND, fit-28 ta' Frar 2021 sar test tal-laboratorju ta 'denitrifikazzjoni bl-użu ta' bijofilm MBBR pur. Inġabru trasportaturi sospiżi miż-żona aerobika. Il-proporzjon tal-mili tat-trasportatur kien konsistenti mal-kundizzjonijiet attwali tat-tank bijoloġiku. L-influwent għat-test kien ippreparat billi żżid nitrat tal-potassju mal-influwent tal-ilma mhux ipproċessat tal-pjanta. Ittieħdu kampjuni kull 20 minuta u ttrattati minn qabel biex tiġi ddeterminata l-konċentrazzjoni tan-nitroġenu tan-nitrat.

Mill-1 ta 'Diċembru, 2020, sat-28 ta' Frar, 2021, il-kwalità tal-ilma u l-parametri operattivi taż-żona MBBR wara r-rikostruzzjoni ġew segwiti kuljum matul ix-xitwa. Il-kampjuni inkludew effluwent taż-żona anosika u effluwent taż-żona MBBR. Ittieħdu kampjuni kull 2-3 sigħat. Wara l-ġbir, il-kampjuni ġew ittrattati minn qabel fil-pront. Wara s-sedimentazzjoni, inġabar is-supernatant, u tħalltu tliet kampjuni f'ammonti ugwali biex jiddeterminaw TN, NH₃-N, NO₃-N, u COD. Fl-istess ħin, tkejjel il-livell DO fiż-żona aerobika MBBR. Id-dejta mkejla kienet soġġetta għal analiżi tal-komponent prinċipali (PCA) biex tivverifika l-parametri ewlenin tar-rispons li jaffettwaw l-effett SND fiż-żona aerobika. L-aħjar parametri ta' kontroll ġew iddeterminati permezz ta' analiżi ta' twaħħil biex jipprovdu bażi għall-kontroll ta' skala-up ta' SND.

1.5 Sekwenzar ta' -Throughput Għoli ta' Mikro-organiżmi fl-Impjant tat-Trattament tal-Ilma Mormi

Biex tanalizza d-differenzi bejn il-fażijiet tal-ħama u l-bijofilm fis-sistema MBBR f'termini ta 'diversità mikrobjali, speċi dominanti, u effiċjenza ta' arrikkiment tal-batterji funzjonali, u biex tivverifika b'mod mikroskopiku s-sors ta 'SND, ħama attivata u trasportaturi sospiżi mis-sistema MBBR inġabru fit-28 ta' Frar, 2021, b'sett wieħed ta 'kampjuni paralleli, għal sekwenza għolja ta' {162} amplikons. F'dan iż-żmien, is-sistema kienet esperjenzat ix-xitwa kollha, u l-kompożizzjoni tal-komunità mikrobjali setgħet tirrifletti aħjar is-sitwazzjoni attwali taħt kundizzjonijiet ta'-temperatura baxxa. Il-metodi speċifiċi għad-determinazzjoni u l-analiżi ta'-throughput għoli jirreferu għal letteratura rrappurtata qabel.

1.6 Metodi Konvenzjonali ta' Determinazzjoni tal-Kwalità tal-Ilma

Il-parametri kollha tal-kwalità tal-ilma involuti f'dan l-istudju ġew determinati bl-użu ta' metodi standard. COD ġie determinat bil-metodu standard nazzjonali; NH₃-N ġie determinat bil-metodu spettrofotometriku tar-reaġent ta' Nessler; NO₃-N ġie determinat bil-metodu spettrofotometriku ultravjola; TN kien iddeterminat bil-metodu spettrofotometriku UV ta' diġestjoni tal-persulfat tal-potassju alkalin; TP ġie determinat bil-metodu spettrofotometriku tal-molibdat tal-ammonju; Id-DO u t-temperatura tal-ilma ġew imkejla bl-użu ta' miter tal-ossiġnu maħlul li jinġarr.

2 Riżultati u Diskussjoni

2.1 Effett Ġenerali tat-Trattament Taħt Kundizzjonijiet ta'-Temperatura Baxxa Qabel u Wara r-Rikostruzzjoni

L-ewwel, l-effett ġenerali tat-trattament tas-sistema taħt temperaturi baxxi tax-xitwa qabel u wara r-rikostruzzjoni (2018-12-01 sa 2019-02-28, 2020-12-01 sa 2021-02-28) tqabbel. Qabel u wara r-rikostruzzjoni, it-temperatura tal-ilma tax-xitwa kienet bażikament miżmuma f'9-13 grad. Qabel ir-rikostruzzjoni, il-fluss tax-xitwa kien (9.12±0.58)×10⁴ m³·d⁻¹, u wara r-rikostruzzjoni, żdied għal (9.42±0.44)×10⁴ m³·d⁻¹. Kif muri fiFigura 3(a)-(d), wara r-rikostruzzjoni, it-tagħbijiet medji influwenti COD u BOD₅ żdiedu b'16.82% u 26.97%, rispettivament, meta mqabbla ma 'qabel ir-rikostruzzjoni, iżda l-effluwent naqas għal (20.04±2.38) u (4.47±0.84) mg·L⁻.¹, rispettivament. Wara r-rikostruzzjoni, it-tagħbija medja ta 'l-influwenza TP żdiedet bi 23.40% meta mqabbla ma' qabel ir-rikostruzzjoni, iżda l-effluwent TP xorta jista 'jkun baxx daqs (0.26±0.02) mg·L⁻¹. Wara r-rikostruzzjoni, it-tagħbija SS influwenti kienet kemmxejn inqas minn qabel, iżda l-SS effluwent naqas b'aktar minn 17.51% meta mqabbel ma 'qabel, għal (3.44±1.17) mg·L⁻¹, b'massimu ta' 4.75 mg·L⁻¹ biss.

Il-qofol ewlieni ta 'dan il-proġett wara r-rikostruzzjoni kien it-titjib tal-kapaċità tat-tneħħija tan-nitroġenu. Wara r-rikostruzzjoni, it-tagħbijiet medji influwenti NH₃-N u TN żdiedu b'21.56% u 19.79%, rispettivament, meta mqabbla ma 'qabel ir-rikostruzzjoni, iżda l-effluwent naqas għal (0.94±0.22) u (8.59±0.64) mg·L⁻¹, rispettivament. L-effluwent massimu NH₃-N kien biss 1.33 mg·L⁻¹, u t-TN massimu kien biss 9.7 mg·L⁻¹. Għat-tneħħija tan-nitroġenu, peress li l-ħama attivata xorta kellha r-rwol ewlieni wara r-rikostruzzjoni, ibbażata fuq l-estensjoni sinifikanti tal-ħin ta 'ritenzjoni anossiku, it-tagħbija volumetrika attwali tad-denitrifikazzjoni tax-xitwa tas-sistema qabel u wara r-rikostruzzjoni ma nbidlitx ħafna. Għan-nitrifikazzjoni, wara r-rikostruzzjoni, l-effett tan-nitrifikazzjoni ġie mtejjeb billi żiedu trasportaturi sospiżi biex jiffurmaw sistema MBBR ibrida biex issaħħaħ it-tneħħija ta 'NH₃-N. Ibbażat fuq it-tnaqqis sinifikanti tal-ħin ta 'żamma aerobika, it-tagħbija attwali ta' nitrifikazzjoni tax-xitwa żdiedet minn 0.081 għal 0.182 kg·(m³·d)⁻¹ wara r-rikostruzzjoni, żieda ta '124.69% meta mqabbla ma' qabel ir-rikostruzzjoni. L-applikazzjoni tal-proċess MBBR f'dan il-proġett kisbet titjib sinifikanti fil-prestazzjoni tan-nitrifikazzjoni.

2.2 Analiżi tal-Prestazzjoni tat-Tneħħija tan-Nitroġenu tas-Sistema, il-Potenzjal, u r-Rwol tat-Trasportaturi Sospiżi

Biex tiddetermina aktar l-effett tat-tneħħija tan-nitroġenu ta 'kull żona funzjonali fis-sezzjoni bijoloġika wara r-rikostruzzjoni, il-kwalità tal-ilma tul it-tank bijoloġiku ġiet segwita, u l-mogħdija tat-tneħħija tan-nitroġenu ta' kull żona funzjonali wara r-rikostruzzjoni ġiet analizzata permezz tal-parametri medji tal-kwalità tal-ilma ta 'kull sezzjoni funzjonali. Kif muri fiFigura 4, matul il-perjodu ta 'kejl, il-medja attwali influwent TN, NH₃-N, u l-konċentrazzjonijiet COD tat-tank bijoloġiku kienu 43.59, 38.50, u 278.00 mg·L⁻¹, rispettivament, u l-effluwent TN, NH₃{-N, u COD naqas, u 05. 24.46 mg·L⁻¹, rispettivament. Għat-tneħħija ta 'TN, ir-rata ta' tneħħija ta 'TN tas-sistema kkalkulata minn konċentrazzjonijiet ta' influwenti u effluwenti TN kienet 78.95±6.01%, u t-tneħħija seħħet prinċipalment fiż-żona pre-anossika, b'ammont ta 'tneħħija tan-nitroġenu ta' 27.51 mg·L⁻¹. It-tagħbija tad-denitrifikazzjoni u r-rata tal-kontribuzzjoni kienu 0.149 kg·(m³·d)⁻¹ u 79.16%±2.24%, rispettivament. Flimkien mal-bidla fil-konċentrazzjoni tas-COD, il-COD/TN ikkunsmat għad-denitrifikazzjoni fiż-żona pre-anossika kien 5.22±0.21. Iż-żona post-anossika użat aċetat tas-sodju estern għad-denitrifikazzjoni, b'ammont ta 'tneħħija tan-nitroġenu u tagħbija ta' 4.35 mg·L⁻¹ u 0.024 kg·(m³·d)⁻¹, rispettivament. Il-COD/TN ikkalkulat ikkunsmat għad-denitrifikazzjoni kien 4.66±0.57. L-aċetat tas-sodju, bħala melħ żgħir ta 'aċidu organiku molekulari, huwa utilizzat faċilment minn mikro-organiżmi u għandu effiċjenza ogħla ta' denitrifikazzjoni mis-sors kumpless tal-karbonju organiku fl-ilma mhux ipproċessat. Wara r-rikostruzzjoni, l-influwent kellu bijodegradabilità tajba, u r-rekwiżiti tad-denitrifikazzjoni setgħu bażikament jintlaħqu biss permezz taż-żona pre-anossika, u b'hekk titnaqqas il-pressjoni fuq id-denitrifikazzjoni post-anossika u l-ammont ta 'sors estern tal-karbonju. Għat-tneħħija ta' NH₃-N, id-DO fiż-żona MBBR waqt it-tħaddim attwali kienet 2–4 mg·L⁻¹, u r-rata ta' tneħħija tas-sistema NH₃-N ikkalkulata minn konċentrazzjonijiet ta' NH₃-N influwenti u effluwenti kienet 98.67%±3.14%.

Fl-operat attwali tal-impjanti tat-trattament tal-ilma mormi, spiss iseħħu xokkijiet ta 'kwalità influwenti minħabba fatturi naturali bħal xita u tidwib tas-silġ, fatturi industrijali bħal żieda fl-intrapriżi industrijali jew anormalitajiet temporanji tan-negozju, u fatturi soċjali bħal vaganzi u avvenimenti speċjali. It-titjib tar-reżistenza għall-impatt tas-sistema ta 'trattament bijoloġiku sar iċ-ċavetta għall-operat sikur u stabbli tal-impjant. Biex tivverifika t-tagħbija massima ta 'tolleranza tas-sistema, sar test tal-laboratorju ta' nitrifikazzjoni taħt sottostrat għoli u DO għoli. Fl-istess ħin, biex jiġi vverifikat ir-rwol attwali ta 'trasportaturi sospiżi fis-sistema ibrida MBBR, tliet gruppi ta' esperimenti (ibridi, -bijofilm pur, u -ħama pura) ġew stabbiliti darbtejn. Il-bidliet fl-NH₃-N f'kull sistema matul it-test huma murija fiFigura 5. B'NH₃-N influwenti f'25 mg·L⁻¹, is-sistemi ta' bijofilm ibridi u puri-naqqas l-NH₃-N għal taħt 1.5 mg·L⁻¹ f'2.5 u 3.0 sigħat, rispettivament, filwaqt li s-sistema ta'-ħama pura kellha tnaqqis ferm aktar bil-mod matul il-perjodu tat-test NH9}⁻¹. It-tagħbijiet volumetriċi ta' nitrifikazzjoni medji kkalkulati tal--ħama pura, il-bijofilm pur-, u s-sistemi ibridi kienu 0.072, 0.215, u 0.286 kg·(m³·d)⁻¹, rispettivament. Skont l-ekwazzjoni (1), taħt il-preżenza ta 'ħama attivata, it-tagħbija volumetrika tat-trasportaturi sospiżi fis-sistema MBBR kienet 0.214 kg·(m³·d)⁻¹, li ma kinitx differenti b'mod sinifikanti mit-tagħbija mkejla tal-grupp tal-bijofilm pur-. Meta mqabbla ma 'impjanti oħra li jużaw il-proċess ibridu MBBR, bi proporzjonijiet simili ta' mili ta 'trasportatur, it-tagħbija massima ta' nitrifikazzjoni tat-trasportaturi sospiżi f'dan il-proġett kienet ukoll f'livell relattivament għoli, li jista 'jkun relatat mat-titjib ulterjuri tat-trasferiment tal-massa tat-trasportaturi sospiżi u żieda fl-attività ta' batterji funzjonali taħt kundizzjonijiet ta 'tagħbija ta' influwenti għolja. Barra minn hekk, bil-kombinazzjoni ta 'ħama attivata, it-tagħbija volumetrika massima ta' nitrifikazzjoni taħt sottostrat għoli u kundizzjonijiet DO għolja laħqet 0.286 kg·(m³·d)⁻¹, tilħaq u taqbeż it-tagħbija tad-disinn (0.275 kg·(m³·d)⁻¹), tilħaq l-aspettattivi tad-disinn.

Biex tanalizza b'mod kwantitattiv it-tagħbija massima ta 'tolleranza tas-sistema bijoloġika f'dan il-proġett, ibbażata fuq it-tagħbija volumetrika tas-sistema ibrida mkejla fit-test tal-laboratorju, flimkien mad-dejta tal-kwalità tal-ilma influwenti tul il-mogħdija tal-fluss, is-sistema tista' tiflaħ kapaċità massima ta 'trattament ta' 1.23 × 10⁵ m³·d⁻¹ (ikkalkulat billi wieħed jassumi relazzjoni ta 'ritenzjoni lineari pożittiva bejn is-sistema ta' ritenzjoni ta' nisurifikazzjoni u ħin stabbli) konformità NH₃-N tal-effluwent. Din hija żieda ta '30.57% meta mqabbla mal-kapaċità attwali tat-trattament tax-xitwa ta' dan il-proġett, bil-ħin ta 'żamma idrawlika tas-sistema jitnaqqas aktar għal 3.43 h. Bl-istess mod, ibbażata fuq il-kapaċità attwali ta 'trattament wara r-rikostruzzjoni, il-konċentrazzjoni tollerabbli ta' influwent NH₃-N tat-tank bijoloġiku kienet għolja daqs 55 mg·L⁻¹, żieda ta '56.96% meta mqabbla mal-medja attwali tax-xitwa influwent NH₃-N ta' dan il-proġett.

Rigward ir-rwol ta 'trasportaturi sospiżi fis-sistema MBBR ibrida ta' dan il-proġett, skont l-ekwazzjoni (2), ir-rata ta 'kontribuzzjoni tan-nitrifikazzjoni tal-bijofilm trasportatur sospiż f'dan il-proġett kienet 74.83%. Wieħed jista' jara li taħt kundizzjonijiet ta'-temperatura baxxa, it-trasportaturi sospiżi saru l-fattur dominanti għan-nitrifikazzjoni fis-sistema ibrida MBBR. Flimkien mar-rapporti tal-letteratura, huwa analizzat li taħt temperaturi baxxi tax-xitwa, is-sistema tal-ħama attivata, limitata mill-istruttura maħlula tagħha u l-erja tal-wiċċ speċifika għolja, għandha prestazzjoni tajba ta 'dissipazzjoni tas-sħana u insulazzjoni termali fqira għal mikro-organiżmi interni, li twassal għal prestazzjoni mnaqqsa ta' nitrifikazzjoni. B'kuntrast, il-bijofilm fuq it-trasportaturi sospiżi, li jibbenefika mill-istruttura densa tiegħu u l-protezzjoni għolja tal-EPS, jipprovdi insulazzjoni termali tajba għas-saff ta 'ġewwa tal-bijofilm, u b'hekk jiżgura prestazzjoni tajba ta' nitrifikazzjoni taħt kundizzjonijiet ta' -temperatura baxxa. Barra minn hekk, ir-riżultati tal-kejl tal-fluss tul-ta' dan il-proġett urew fenomenu sinifikanti tat-tneħħija tat-TN fiż-żona MBBR. Flimkien mal-bidla fil-konċentrazzjoni ta 'NH₃-N tul iż-żona aerobika u l-proporzjon ta' ċirkolazzjoni mill-ġdid, it-tneħħija kkalkulata ta 'TN kienet (3.42±0.11) mg·L⁻¹, b'rata ta' kontribuzzjoni ta '9.83%±0.67%, li tindika l-eżistenza ta' effett SND fis-sistema.

2.3 Verifika tal-Effett SND u Analiżi tal-Fatturi li Jinfluwenzaw

Fil-preżent, il-biċċa l-kbira tal-impjanti tat-trattament tad-drenaġġ li japplikaw il-proċess MBBR jistgħu josservaw it-tneħħija tan-nitroġenu fiż-żona aerobika, ġeneralment ineħħu 3-8 mg·L⁻¹ ta 'TN. Ir-raġuni għal dan il-fenomenu hija prinċipalment attribwita għall-effett SND tal-bijofilm. Jiġifieri, hekk kif il-kapaċità ta 'penetrazzjoni tal-ossiġnu maħlul tiddgħajjef, saff anoxic/hypoxic jifforma fis-saff ta' ġewwa tal-bijofilm, li jipprovdi kundizzjonijiet għall-arrikkiment tal-batterji denitrifikanti, u b'hekk jistabbilixxi l-pedament għat-tneħħija tan-nitroġenu SND.

Biex tikkonferma aktar is-sors ta 'SND aerobiku, sar test tal-laboratorju ta' denitrifikazzjoni bl-użu ta 'bijofilm aerobiku, kif muri f'Figura 6. Matul il-perjodu tat-test, it-tnaqqis fl-NO₃-N kien relattivament ġentili u uniformi, bis-sistema tneħħi 3.72 mg·L⁻¹ ta 'nitroġenu tan-nitrat f'120 min. Is-C/N medja kkunsmat mis-sistema kienet 3.43±0.05. Teoretikament, is-C/N meħtieġa għad-denitrifikazzjoni hija 2.86. Meta wieħed iqis il-konsum mill-assimilazzjoni bijoloġika u DO fl-ilma mhux ipproċessat, is-C/N meħtieġa ġeneralment tilħaq 'il fuq minn 4. Madankollu, is-C/N meħtieġa għat-tneħħija tan-nitroġenu mit-trasportaturi sospiżi f'dan il-proġett kien inqas minn dak ikkunsmat minn denitrifikazzjoni mikrobjali ġenerali. Huwa spekulat li meta t-trasportaturi sospiżi fiż-żona MBBR jeżerċitaw it-tneħħija tan-nitroġenu SND, huma prinċipalment jużaw sorsi interni tal-karbonju ġġenerati mit-tixjiħ u l-liżi tal-bijofilm bħala donaturi tal-elettroni, għalhekk ir-rata ta 'utilizzazzjoni tal-materja organika (sors estern tal-karbonju) fl-ilma mhux ipproċessat hija ġeneralment baxxa. L-użu ta 'bijofilm antik bħala sors ta' karbonju intern għad-denitrifikazzjoni jissuġġerixxi wkoll li l-proċess MBBR jista 'jkollu produzzjoni ta' ħama aktar baxxa. Bl-użu tal-perjodu kollu tat-test bħala node, it-tagħbija volumetrika ta 'denitrifikazzjoni kkalkulata tal-bijofilm aerobiku kienet (0.045±0.003) kg·(m³·d)⁻¹. Il-bijofilm fuq it-trasportaturi sospiżi miżjuda fiż-żona aerobika kellu effett ta 'denitrifikazzjoni, li jipprovdi evidenza għall-okkorrenza ta' nitrifikazzjoni u denitrifikazzjoni simultanja fil-bijofilm.

SND, bħala effett ta 'benefiċċju wara l-applikazzjoni tal-proċess MBBR għall-aġġornament f'dan il-proġett, tejbet aktar ir-rata ta' tneħħija tas-sistema TN u naqqas id-dipendenza fuq sorsi esterni tal-karbonju għad-denitrifikazzjoni sa ċertu punt. Biex tkompli tkabbar l-effett aerobiku SND, mill-perspettiva ta 'tħaddim ottimizzat, l-influwenza tal-kwalità tal-ilma influwenti u effluwenti u l-parametri ta' kontroll fuq l-effett SND taż-żona MBBR ġiet esplorata aktar. Permezz ta' traċċar fit-tul ta' parametri ta' kontroll bħal nitroġenu tan-nitrat influwenti (NO₃-Ninf), nitroġenu nitrat effluwent (NO₃-Neff), materja organika influwenti (CODinf), materja organika effluwenti (CODeff), nitroġenu ammonja influwenti (NH₃-nitroġenu ammoniku influwent), (NH₃-Neff), it-tneħħija totali tan-nitroġenu (ΔTN), u DO fiż-żona MBBR matul ix-xitwa, intużat analiżi tal-komponenti prinċipali (PCA) biex tesplora l-korrelazzjonijiet bejn dawn il-parametri. Ir-riżultati huma murija fiFigura 7. Il-ΔTN fiż-żona aerobika wera korrelazzjoni negattiva relattivament sinifikanti ma 'DO, filwaqt li l-korrelazzjoni ma' CODinf, CODeff, u NO₃-Ninf ma kinitx ovvja. DO għoli wisq iwassal għal trasferiment tal-massa aktar bir-reqqa fil-bijofilm, li jagħmilha diffiċli li tiġi ffurmata żona anosika ġewwa, li hija sfavorevoli għall-proċess ta 'denitrifikazzjoni u jinibixxi l-effett SND. Barra minn hekk, CODinf u NO₃-Ninf fiż-żona MBBR ma kellhomx impatt sinifikanti fuq l-effett SND tat-trasportaturi sospiżi. Min-naħa waħda, dan jerġa' jivverifika li l-proċess SND tal-bijofilm juża prinċipalment sorsi interni tal-karbonju aktar milli sorsi esterni tal-karbonju. Min-naħa l-oħra, tindika wkoll li l-NO₃-N imneħħi mill-SND fiż-żona MBBR ma jiġix minn NO₃-N influwenti, iżda prinċipalment minn NO₃-N iġġenerat min-nitrifikazzjoni fit-tank aerobiku. NO₃-Neff huwa korrelatat b'mod negattiv ma' ΔTN fiż-żona aerobika. Bħala riżultat ta 'l-azzjoni magħquda ta' nitrifikazzjoni u SND fiż-żona aerobika, minn naħa, DO ogħla twassal għal nitrifikazzjoni aħjar u effluwent ogħla NO₃-Neff; min-naħa l-oħra, DO ogħla twassal għal SND ifqar u tneħħija aktar inibita tan-nitroġenu, li tkompli twassal għal effluwent ogħla NO₃-Neff.

Biex tikseb SND "kejl u kontrollabbli" u tipprovdi gwida għall-kontroll tal-operat tal-impjant, DO, li jista 'jiġi kkontrollat ​​manwalment, intgħażlet bħala l-varjabbli indipendenti, u ΔTN intuża bħala l-varjabbli dipendenti għal analiżi ta' rigressjoni lineari. Ir-riżultati huma murija fiFigura 8(a). Meta d-DO attwali fiż-żona MBBR ta 'l-impjant kien 2.06–3.67 mg·L⁻¹, kien jeżisti effett SND, b'tneħħija tan-nitroġenu ta' 2.36–4.10 mg·L⁻¹, u ΔTN u DO bażikament issodisfaw ΔTN=6.0040 - 0.9579 DO} (R}²). Barra minn hekk, bl-użu tal-kurva mwaħħla, ġie kkalkulat li teoretikament, meta DO jiġi kkontrollat ​​taħt 6.27 mg·L⁻¹, iż-żona MBBR tista 'teżerċita effett ta' tneħħija tan-nitroġenu SND. Dan huwa konsistenti mal-konklużjoni ta 'Wang Xuejiang et al. fl-istudju tal-effett ta 'DO fuq l-effett SND ta' sistema MBBR, fejn sabu li r-rata ta 'tneħħija TN xorta tista' taqbeż it-30% meta DO kien għoli daqs 6.0 mg·L⁻¹. Madankollu, għandu jiġi nnutat li dan il-valur huwa valur teoretiku miksub bit-twaħħil, u l-effett tal-applikazzjoni attwali jeħtieġ aktar studju f'operazzjoni sussegwenti. Barra minn hekk, għandu jitqies li r-regolamentazzjoni tad-DO taffettwa fl-istess ħin l-effett ta 'nitrifikazzjoni tas-sistema, u b'hekk taffettwa l-effiċjenza tat-tneħħija ta' NH₃-N. Għalhekk, ir-riżultati ta 'analiżi ta' rigressjoni lineari bl-użu ta 'DO bħala l-varjabbli indipendenti u ΔNH₃-N bħala l-varjabbli dipendenti huma murija fil-Figura 8(b). Skont l-influwent medju NH₃-N taż-żona MBBR fix-xitwa (10.47 mg·L⁻¹) u l-istandard tad-disinn tal-effluwent (1.50 mg·L⁻¹), huwa kkalkulat li ΔNH₃-N għandu jiġi kkontrollat ​​mhux inqas minn 8.97 mg¹·L⁻¹. Flimkien mar-riżultati tar-rigressjoni lineari, DO għandu jiġi kkontrollat ​​'l fuq minn 2.47 mg·L⁻¹. Fil-qosor, meta d-DO f'dan il-proġett kien 2.06–3.67 mg·L⁻¹, kien jeżisti effett SND. Madankollu, ibbażat fuq il-prinċipju li jintlaħqu l-istandards tan-nitroġenu tal-ammonja effluwenti filwaqt li jitnaqqas il-konsum tal-enerġija tal-arjazzjoni, DO jista 'jiġi kkontrollat ​​madwar 2.47 mg·L⁻¹, fejn l-effett SND tas-sistema huwa ottimali, billi tneħħi 3.64 mg·L⁻¹ ta' TN.

Biex tivverifika l-influwenza tal-parametri operattivi fuq l-effett SND tal-bijofilm u tikseb mudell ġenerali, tqabblu l-effetti SND ta 'sitt impjanti tat-trattament tad-drenaġġ li japplikaw il-proċess MBBR taħt kundizzjonijiet operattivi differenti. Ir-riżultati huma murija fiTabella 2. L-ewwel, id-DO fiż-żona aerobika ta 'kull pjanta kienet ikkontrollata l-aktar f'2-3 mg·L⁻¹, u l-konċentrazzjoni tal-ħama kienet 3.0-4.0 g·L⁻¹. Taħt dawn il-kundizzjonijiet, jista 'jinkiseb effett SND relattivament ovvju. Skont ir-riżultati tat-twaħħil ta 'ΔTN u DO f'dan il-proġett, meta DO kien ikkontrollat ​​taħt 6.27 mg·L⁻¹, jista' jseħħ effett SND. Dan il-proġett, b'bijofilm relattivament eħxen fix-xitwa, kellu tolleranza aktar qawwija għad-DO. It-tieni, Pjanti B, bl-inqas konċentrazzjoni ta 'ħama, kellu l-aħjar effett SND. Pjanti A, D, u E, bi proporzjonijiet ogħla ta 'mili ta' trasportatur, kellhom effetti SND aktar ovvji, kollha jindikaw li fis-sistema ibrida MBBR, il-fenomenu SND joriġina prinċipalment mill-bijofilm.

Fil-qosor, minbarra li jsaħħaħ l-effett SND billi jikkontrolla DO, dan il-proġett jista 'wkoll jipprova jnaqqas gradwalment il-ħama tas-sistema għal madwar 3.0 g·L⁻¹, li jipprovdi kundizzjonijiet aħjar għall-kultivazzjoni tal-ħxuna tal-bijofilm u formazzjoni ta' saff anosiku permezz ta 'konċentrazzjoni baxxa ta' ħama, u b'hekk jipprovdi kundizzjonijiet għal aktar prestazzjoni SND.

2.4 Analiżi tan-Nitroġenu-Tneħħija tal-Kompożizzjoni tal-Komunità Batterjali

F'termini tad-differenzi fir-rikkezza tal-ispeċi u d-diversità bejn il-fażijiet tal-ħama u tal-bijofilm, ibbażati fuq id-differenza żgħira fir-riżultati ta 'żewġ ġirjiet ta' sekwenzar tal-amplicon, intgħażel sett wieħed ta 'dejta għall-analiżi. Kif muri fiFigura 9, l-indiċi Chao, Ace, u Simpson jikkaratterizzaw ir-rikkezza u l-uniformità tad-distribuzzjoni tal-komunità mikrobjali, filwaqt li l-indiċi Shannon jirrappreżenta d-diversità tal-komunità mikrobjali. Indiċijiet ogħla Chao u Ace jindikaw rikkezza OTU ogħla, indiċi Simpson aktar baxx jindika uniformità aħjar tad-distribuzzjoni tal-ispeċi, u indiċi Shannon ogħla jindika diversità tal-komunità ogħla. Ir-riżultati wrew li kemm ir-rikkezza tal-ispeċi kif ukoll id-diversità kienu ogħla b'mod sinifikanti fil-bijofilm milli fil-ħama attivata, u d-distribuzzjoni tal-ispeċi fil-bijofilm kienet ukoll aktar uniformi milli fil-ħama attivata. In-numri totali ta 'OTUs fil-bijofilm u ħama attivat kienu 1,652 u 1,372, rispettivament, b'770 OTUs kondiviżi, li jammontaw għal 46.6% u 56.1% tal-OTUs totali fil-bijofilm u ħama attivat, rispettivament. Il-bijofilm kellu 882 OTUs uniku, li jammonta għal kważi 40% tal-OTUs totali. Wieħed jista 'jara li l-bijofilm arrikkit porzjon ta' mikro-organiżmi li ma kinux preżenti fil-ħama attivata oriġinali. Iż-żieda ta 'trasportaturi sospiżi żiedet b'mod sinifikanti r-rikkezza u d-diversità tal-komunità mikrobjali fis-sistema, u l-kompożizzjoni tal-komunità mikrobjali aktar kumplessa waqqfet ukoll il-pedament għar-reżistenza għall-impatt tas-sistema MBBR.

Biex tifhem aktar id-differenzi fl-ispeċi dominanti u l-kompożizzjoni batterjali funzjonali bejn il-bijofilm u l-ħama attivata u biex tipprovdi appoġġ mikroskopiku għall-fenomenu SND fil-bijofilm, ġiet analizzata l-kompożizzjoni mikrobjali fil-livell tal-ġeneru. Kif muri fiFigura 10, l-ispeċi dominanti fis-sistema bijoloġika ta' dan il-proġett inkludew norank_f_Caldilineaceae, norank_f_JG30-KF-CM45, Nitrospira, Pedomicrobium, u SWB02. Fosthom, norank_f_Caldilineaceae u norank_f_JG30-KF-CM45 jistgħu jiġu arrikkit kemm fil-bijofilm kif ukoll fil-ħama attivata, b'abbundenzi relattivi fil-bijofilm u ħama attivata ta '3.05, 5.69% u 7.06, 3.08%, rispettivament. norank_f_Caldilineaceae huma l-aktar batterji filamenti, u xi ġeneri għandhom kapaċità ta 'denitrifikazzjoni. Huma ġew arrikkit fil-bijofilm minħabba li l-bijofilm jista 'jħoll aktar EPS għall-proliferazzjoni tagħhom. Min-naħa l-oħra, jistgħu wkoll jiġu arrikkit fil-ħama attivata bħala PAOs, li jippromwovu t-tneħħija tal-fosfru. norank_f_JG30-KF-CM45 jista 'jipparteċipa fi proċessi ta' trasformazzjoni tal-karbonju u tan-nitroġenu, u jsaħħaħ it-tneħħija ta 'materja organika u nitroġenu.

Skont rapporti tal-letteratura, instab li l-proċess MBBR jista 'jikseb arrikkiment effiċjenti ta' batterji nitrifikanti bħal Nitrospirota, Nitrosomonas u Nitrolancea f'temperaturi baxxi. Il-ġeneru nitrifikanti ewlieni f'dan il-proġett kien Nitrospira, li għandu kapaċità sħiħa ta 'nitrifikazzjoni. L-abbundenzi relattivi tiegħu fil-bijofilm u l-ħama attivata kienu 4.73% u 0.39%, rispettivament. Skont rapporti tal-letteratura, l-abbundanza relattiva ta 'batterji nitrifikanti f'impjanti oħra li jużaw sistemi ta' ħama attivat taħt temperaturi baxxi tax-xitwa hija l-aktar taħt il-1%. Wara r-rikostruzzjoni tal-MBBR ibridu f'dan il-proġett, l-abbundanza relattiva ta 'batterji nitrifikanti fil-ħama attivata kienet relattivament baxxa, u tipprovdi evidenza għar-ridistribuzzjoni ta' batterji nitrifikanti fis-sistema MBBR taħt kundizzjonijiet ta 'temperatura baxxa-, kif imsemmi qabel. L-abbundanza relattiva ta 'Nitrospira fil-bijofilm ta' dan il-proġett kienet aktar minn 10 darbiet dik fil-ħama attivata, u ġie kkalkulat li aktar minn 92% tal-batterji nitrifikanti fis-sistema ġew arrikkit fil-bijofilm. Dan huwa l-vantaġġ tal-proċess MBBR taħt kundizzjonijiet ta'-temperatura baxxa, li jiżgura t-tħaddim stabbli tas-sistema.

Rigward il-fenomenu SND fil-bijofilm, it-trasportaturi sospiżi wrew ukoll kapaċità ta 'arrikkiment aktar b'saħħitha għal xi batterji denitrifikanti mill-ħama attivata. Studji wrew li kemm SWB02 kif ukoll Pedomicrobium jistgħu jipparteċipaw fil-proċess ta 'denitrifikazzjoni, u SWB02 jista' joħroġ C6-HSL, li għandu effett inibitorju tajjeb fuq il-bulking tal-ħama. L-abbundenzi relattivi ta 'SWB02 u Pedomicrobium fil-bijofilm kienu 3.68% u 3.78%, rispettivament, ħafna ogħla mill-abbundenzi relattivi tagħhom fil-ħama attivata (0.21% u 0.22%). Barra minn hekk, ġie kkalkulat li l-proporzjonijiet ta 'SWB02 u Pedomicrobium fis-sistema ibrida kollha kienu t-tnejn aktar minn 94.5%. Għalkemm it-trasportaturi sospiżi ġew miżjuda biss fiż-żona aerobika, il-bijofilm matur għandu ċertu ħxuna. Minħabba l-limitazzjonijiet tat-trasferiment tal-massa u t-trasferiment tal-ossiġnu, jeżisti ambjent anosiku/ipossiku fis-saff ta 'ġewwa tal-bijofilm, li tarrikkixxi batterji denitrifikanti, u b'hekk jagħti l-bijofilm b'kapaċità ta' denitrifikazzjoni. Din hija l-bażi mikrobijoloġika għall-kapaċità simultanja ta 'nitrifikazzjoni u denitrifikazzjoni tal-bijofilm. Barra minn hekk, instab li Hyphomicrobium jista 'wkoll jiġi arrikkit f'ambjenti b'temperatura baxxa. Dan il-ġeneru jista 'juża komposti organiċi tossiċi u refrattorji għad-denitrifikazzjoni. L-abbundanza relattiva tagħha fil-bijofilm kienet 1.80%, ukoll ħafna ogħla mill-abbundanza relattiva tagħha fil-ħama attivata (0.12%).

Meta wieħed iqabbel il-batterji denitrifikanti dominanti (DNB) u l-abbundenzi relattivi tagħhom fil-bijofilm ta 'pjanti oħra, ir-riżultati huma murija f'Tabella 3. L-ewwel, f'termini tal-kompożizzjoni ta 'batterji denitrifikanti fil-bijofilm aerobiku, it-tipi ta' batterji denitrifikanti arrikkit fil-bijofilm aerobiku ta 'kull proġett ma kinux konsistenti. L-uniċi ġeneri rikorrenti kienu Terrimonas u Hyphomicrobium. Terrimonas huwa wkoll batterju denitrifikanti komuni f'sistemi ta 'ħama attivata, u simili għal Hyphomicrobium, jista' jiddegrada komposti ta 'antraċen, u xi wħud huma kklassifikati bħala batterji denitrifikanti aerobiċi. Dawn iż-żewġ batterji dehru fil-Pjanti F, H, u dan il-proġett. L-impjant H u dan il-proġett ta 'spiss ġew affettwati mill-ilma tad-dranaġġ industrijali waqt it-tħaddim attwali, u l-kwalità speċifika tal-ilma tal-ilma industrijali tista' tkun waħda mir-raġunijiet għall-arrikkiment ta 'dawn iż-żewġ gruppi batterjali. Għalhekk, jista 'jiġi dedott li ġeneri speċifiċi denitrifikanti fil-bijofilm aerobiku mhumiex kundizzjoni meħtieġa għall-SND, u d-differenzi fil-kwalità tal-ilma fost proġetti differenti jistgħu jkunu r-raġuni ewlenija għal differenzi fil-gruppi batterjali denitrifikanti. It-tieni, f'termini ta 'l-abbundanza relattiva ta' batterji denitrifikanti fil-bijofilm aerobiku, ħlief għall-Pjanti F, H, u dan il-proġett, proġetti oħra kisbu abbundanza relattiva ta 'batterji denitrifikanti fil-bijofilm aerobiku ta' madwar 8%, bit-tneħħija tan-nitroġenu SND li taqbeż 2 mg·L⁻¹. Taħt l-impatt ta 'ilma industrijali, għalkemm l-abbundanza relattiva ta' batterji denitrifikanti fil-bijofilm aerobiku tal-Pjanti H u dan il-proġett kien relattivament għoli, l-effiċjenza tad-denitrifikazzjoni ma kinitx partikolarment pendenti. Wieħed jista 'jara li l-kwalità tal-ilma influwenti għandha prijorità għolja fl-għażla tat-tipi ta' batterji denitrifikanti fil-bijofilm aerobiku, u l-impatt tal-ilma industrijali jinibixxi l-effiċjenza tad-denitrifikazzjoni tal-bijofilm aerobiku.

Fil-qosor, il-proċess MBBR jista 'jżid b'mod sinifikanti r-rikkezza u d-diversità tal-komunità mikrobjali fis-sistema. Il-kapaċità ta 'arrikkiment tal-bijofilm għall-ġeneru nitrifikanti Nitrospira hija aktar minn 10 darbiet dik tal-ħama attivata, u ttejjeb ħafna l-effett ta' nitrifikazzjoni tas-sistema. Ġeneri denitrifikanti bħal SWB02, Pedomicrobium u Hyphomicrobium huma arrikkit aħjar fil-bijofilm aerobiku, jipprovdu l-bażi mikroskopika għall-prestazzjoni SND u jtejbu t-tneħħija TN. Madankollu, minħabba l-impatt tal-ilma industrijali, l-effiċjenza tad-denitrifikazzjoni SND mhix sinifikanti.

3 Konklużjonijiet

① Impjant tat-trattament tal-ilma mormi fil-Lbiċ taċ-Ċina aġġorna t-tank CASS oriġinali tiegħu għal tank bijoloġiku ta' Bardenpho-MBBR u tank tas-sedimentazzjoni biex jinkiseb titjib minn standards ta' Klassi A għal kważi-Klassi IV. Wara r-rikostruzzjoni, taħt temperaturi ta 'l-ilma tax-xitwa ta' 9.3–13.1 grad u b'tagħbijiet NH₃-N u TN influwenti medji żdiedu b'madwar 20% meta mqabbla ma 'qabel ir-rikostruzzjoni, l-indikaturi ta' l-effluwent laħqu b'mod stabbli l-istandards ta 'l-ilma kważi-Klassi IV. It-tagħbija massima ta 'nitrifikazzjoni tas-sistema MBBR laħqet 0.286 kg·(m³·d)⁻¹, u laħqet l-aspettattivi tad-disinn. Ir-rata tal-kontribuzzjoni tan-nitrifikazzjoni tat-trasportaturi sospiżi kienet 74.83%, li tokkupa pożizzjoni dominanti. Is-sistema għad għandha l-potenzjal li żżid il-kwalità tal-ilma b’56.96% u l-fluss bi 30.57%.

② Fiż-żona MBBR, it-trasportaturi sospiżi jużaw sorsi interni tal-karbonju biex jeżerċitaw effett SND, u jiksbu rata ta 'kontribuzzjoni għat-tneħħija tan-nitroġenu ta' 9.83%±0.67%. Biex jiġi amplifikat l-effett SND, DO għandu jiġi kkontrollat ​​kemm jista 'jkun f'2.47 mg·L⁻¹ f'operazzjoni attwali, fejn SND jista' jneħħi 3.64 mg·L⁻¹ ta' TN. Aktar tard, jistgħu jsiru tentattivi biex titnaqqas aktar il-konċentrazzjoni tal-ħama għal madwar 3.0 g·L⁻¹ biex tipprovdi kundizzjonijiet għal aktar amplifikazzjoni tal-effett SND tal-bijofilm.

③ Il-proċess MBBR żied b'mod sinifikanti r-rikkezza u d-diversità tal-komunità mikrobjali fis-sistema. Il-kapaċità ta 'arrikkiment tal-bijofilm għall-ġeneru nitrifikanti Nitrospira kienet aktar minn 10 darbiet dik tal-ħama attivata, li tipprovdi l-bażi mikrobijoloġika għal nitrifikazzjoni msaħħa f'dan il-proġett. Il-ġeneri denitrifikanti arrikkit fil-bijofilm aerobiku, bħal SWB02, Pedomicrobium, u Hyphomicrobium, stabbilixxew il-pedament mikroskopiku għall-okkorrenza tal-fenomenu SND fil-bijofilm.