Studju pilota-skala fuq Sistema A/O-MBBR f'diversi-stadji għat-tneħħija tan-nitroġenu f'temperaturi-baxxi medji
Ħarsa ġenerali
F'dawn l-aħħar snin, iċ-Ċina kisbet riżultati sinifikanti fil-ġestjoni tal-ambjent tal-ilma, iżda għadha tiffaċċja kwistjonijiet bħal nuqqas ta 'riżorsi tal-ilma, tniġġis ambjentali tal-ilma, u ħsara lill-ambjent ekoloġiku tal-ilma. Mill-perspettiva tal-protezzjoni tar-riżorsi tal-ilma, il-prevenzjoni tat-tniġġis tal-ilma, u r-restawr tal-ekoloġija tal-ilma, il-promozzjoni kontinwa tat-titjib tal-effiċjenza u l-effettività tat-trattament tal-ilma mormi hija ta 'sinifikat kbir biex tiżdied ir-rati ta' utilizzazzjoni tar-riżorsi tal-ilma, tittejjeb il-kwalità tal-ambjent tal-ilma, tittejjeb il-kwalità tal-ħajja nazzjonali, titħaffef il-kostruzzjoni tal-ambjent ekoloġiku, u tirbaħ il-battalja għall-ilma nadif. Bħalissa, abbażi tal-"Standard ta' Skariku ta' Drenaġġ Urban" nazzjonali eżistenti (GB18918-2002), il-gvernijiet lokali suċċessivament ipproponew rekwiżiti ġodda għall-kwalità tal-effluwenti tal-impjanti tat-trattament tal-ilma tad-drenaġġ urban, b'talbiet partikolarment aktar stretti fuq indikaturi bħal materja organika, nitroġenu tal-ammonja, u nitroġenu totali. It-teknoloġiji tradizzjonali tat-trattament tal-ilma rappreżentati mill-proċess tal-ħama attivat jiffaċċjaw konġestjonijiet bħal nitrifikazzjoni bijoloġika limitata f'temperaturi baxxi. Bosta studji wrew li l-prestazzjoni tan-nitrifikazzjoni tal-proċess tal-ħama attivat tonqos b'mod sinifikanti taħt kundizzjonijiet ta'-temperatura baxxa, akkumpanjata minn kwistjonijiet bħal bulking sever tal-ħama u ħmieġ bijoloġiku. Għalhekk, it-tkissir tal-konġestjoni b'temperatura baxxa u l-kisba ta 'tneħħija ta' nitroġenu bijoloġiku stabbli u effiċjenti saret problema urġenti li għandha tiġi solvuta fil-qasam tat-trattament tad-drenaġġ. It-teknoloġija Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) ġiet applikata f'mijiet ta 'impjanti ta' trattament ta 'ilma mormi madwar id-dinja. Minħabba l-istat tat-tkabbir mehmuż tal-bijofilm fi ħdan ir-reattur u l-kapaċità ta 'tiġdid kontinwu tiegħu, mhux biss jippossjedi bijomassa għolja iżda jżomm ukoll attività għolja. Ir-riżultati tal-applikazzjoni fil-pajjiżi Nordiċi jindikaw ukoll li għandha adattabilità aktar b'saħħitha għal temperaturi baxxi meta mqabbla mal-proċess tal-ħama attivata.
Għal din ir-raġuni, dan l-istudju, li jimmira l-karatteristiċi tal-ilma tad-dranaġġ urban fiċ-Ċina, juża l-vantaġġi tal-MBBR u l-proċess multi-Anoxic/Oxic (A/O) għal tneħħija bijoloġika tan-nitroġenu biex jinbenasistema ta' skala pilota-MBBR ta' tliet-stadji A/O-MBBR. Ġiet investigata l-kapaċità tat-tneħħija tas-sistema għal materja organika, nitroġenu ammonja, u nitroġenu inorganiku totali taħt kundizzjonijiet ta' temperatura medja-baxxa. Ġew analizzati l-kapaċità ta' nitrifikazzjoni u l-bidliet morfoloġiċi tal-bijofilm taħt kundizzjonijiet sperimentali statiċi, li jipprovdu appoġġ tekniku għall-kisba ta' tneħħija stabbli u effiċjenti tan-nitroġenu mill-ilma tad-dranaġġ urban taħt kundizzjonijiet ta'-temperatura baxxa u għall-kostruzzjoni u r-regolamentazzjoni ta' sistemi A/O-MBBR b'ħafna -stadji.
1. Materjali u Metodi
1.1 Setup Sperimentali tas-Sistema ta' Skala-pilota u Modalità ta' Operazzjoni
Il-fluss tal-proċess tas-sistema ta' skala A/O-MBBR ta' tliet-stadji mibnija hija murija f'Figura 1. Is-sistema ta' skala-pilota tikkonsisti fi tliet stadji ta' anossiku/ossiku (A/O), maqsuma f'10 żoni ta' reazzjoni b'kollox.L-ewwel-stadjuIs-subsistema A/O-MBBR tikkonsisti f'żoni ta' reazzjoni anosika (A1, A2) u żoni ta' reazzjoni aerobika (O3, O4).It-tieni-stadjuIs-subsistema A/O-MBBR tikkonsisti f'żoni ta' reazzjoni anosika (A5, A6) u żoni ta' reazzjoni aerobika (O7, O8).It-tielet-stadjuIs-subsistema A/O-MBBR tikkonsisti f'żona ta' reazzjoni anosika (A9) u żona ta' reazzjoni erobika (O10). Il-volum effettiv ta 'kull żona ta 'reazzjoni msemmija hawn fuq hija 1.4 m³ (1m * 1m * 1.4m), b'fond effettiv ta' l-ilma ta '1.4 m. Ġew miżjuda trasportaturi tal-bijofilm sospiżi (midja) b'erja tal-wiċċ speċifika ta' 500 m²/m³ ma' kull segment taż-żona ta' reazzjoni, bi proporzjon ta' mili tal-carrier ta' 35% għal kulħadd. It-taħlit mekkaniku ntuża fiż-żoni ta 'reazzjoni anossiċi biex iżomm it-trasportaturi fluwidizzati, filwaqt li l-arjazzjoni tal-pajp imtaqqab intużat fiż-żoni ta' reazzjoni aerobika, li tikkontrolla l-konċentrazzjoni ta 'ossiġnu maħlul fi 3-9 mg/L.
Ir-rata attwali tal-influss tas-sistema tal-iskala-pilota kienet (23.6 + 5.4) m³/d, bl-użu ta' distribuzzjoni tal-influwenti ta' żewġ-punti, b'punti tad-dħul stabbiliti fiż-żoni ta' reazzjoni A1 u O5, u proporzjon influwenti ta' 1:1. Is-sistema pilota-skala kellha żewġ settijiet ta 'riċirkolazzjoni ta' likwidu nitrifikat (minn O4 għal A1, u minn O8 għal A5), bi proporzjon ta 'riċirkolazzjoni ta' 100% sa 200% (ibbażat fuq ir-rata ta 'influss ta' kull stadju). Biex tkun żgurata post-denitrifikazzjoni xierqa, 50-90 mg/L ta' aċetat tas-sodju (ikkalkulat bħala COD) ġew miżjuda bħala sors estern tal-karbonju fiż-żona ta' reazzjoni A9. L-istudju sperimentali kollu kien maqsum f'2 fażijiet: Fażi I - Temperatura normali (18-29 grad); Fażi II - Temperatura medja-baxxa (10-16 grad ).
1.2 Ilma tat-test
It-test pilota sar fuq-post f'impjant tat-trattament tad-drenaġġ urban fil-Belt ta' Qingdao. L-ilma tat-test ittieħed mill-effluwent tat-tank tas-sedimentazzjoni primarju ta 'dan l-impjant u daħal fis-sistema pilota wara trattament minn qabel imtejjeb bil-flotazzjoni. Il-kundizzjonijiet tal-kwalità tal-ilma wara trattament minn qabel tal-flotazzjoni mtejba huma murija fiTabella 1.
1.3 Indikaturi u Metodi ta 'Sejbien
1.3.1 Indikaturi Konvenzjonali
Indikaturi konvenzjonali bħal SCOD, NH₄⁺-N, NO₂⁻-N, NO₃⁻-N, SS, MLSS, u MLVSS ġew imkejla bl-użu ta' metodi standard minn "Metodi ta' Monitoraġġ u Analiżi tal-Ilma u l-Ilma Mormi". L-ossiġnu maħlul, it-temperatura, il-pH, u l-ORP ġew imkejla bl-użu ta' amiter tal-ossiġnu maħlul portabbli (HACH HQ40d). Il-ħxuna tal-bijofilm ġiet imkejla bl-użu ta'mikroskopju fluworexxenti invertit (Olympus, IX71).
1.3.2 Esperiment statiku ta 'nitrifikazzjoni
Matul it-tħaddim tas-sistema, it-trasportaturi miż-żoni aerobiċi ttieħdu kampjuni perjodikament biex titkejjel il-kapaċità ta 'nitrifikazzjoni tal-bijofilm taħt kundizzjonijiet ta' reazzjoni statika. Carriers minn kull żona ta 'reazzjoni aerobika tqiegħdu f'reattur ta' 5L, bi proporzjon ta 'mili identiku għas-sistema pilota f'35%. L-ilma tat-test kien soluzzjoni NH₄Cl kkonfigurata artifiċjalment b'konċentrazzjoni tal-massa ta' 20-25 mg/L (ikkalkulat bħala N). Matul l-esperiment, intużat pompa ta 'l-arja żgħira għall-arjazzjoni biex iżżomm it-trasportaturi fluwidizzati filwaqt li tikkontrolla l-ossiġnu maħlul f'7-11 mg/L. It-tul tat-test kien ta 'sagħtejn, b'intervalli ta' kampjunar ta '30 minuta, li tkejjel il-bidla fil-konċentrazzjoni ta' NH₄⁺-N biex tiġi kkalkulata l-kapaċità ta 'nitrifikazzjoni tal-bijofilm taħt kundizzjonijiet ta' reazzjoni statika.
2. Riżultati u Analiżi
2.1 Prestazzjoni Operattiva tas-Sistema Pilota ta' Tliet-stadji A/O-MBBR
Il-prestazzjoni operattiva tas-sistema pilota A/O-MBBR ta' tliet-stadji hija murija f'Figura 2. Fil-fażi tat-temperatura normali (Fażi I), b'temperatura ta 'reazzjoni ta' 18-29 grad , rata ta 'fluss ta' trattament ta '(23.6+5.4) m³/d, u dożaġġ ta' sors ta 'karbonju ta' 50 mg/L (ikkalkulat bħala COD, l-istess hawn taħt) fiż-żona anossika tat-tielet-stadju A/O{{6}OD{6}}MBBR is-subsistema, 'jinfluwenza s-sistema SC, Il-konċentrazzjonijiet NH₄⁺-N, u TIN kienu (160±31), (35.0±7.2), u (35.8±7.0) mg/L, rispettivament, u l-konċentrazzjonijiet tal-effluwent ittrattat kienu (27±8), (0.6±0.5), u (2.7±2.2) mg/L, rispettivament, b'ir-rati medji tat-tneħħija jilħqu 83.1%, 98.3%, u 92.5%. Fil-fażi ta' temperatura medja-baxxa (Fażi II), b'temperatura ta' reazzjoni ta' 10-16-il grad , l-istess rata ta' fluss ta' trattament ta' (23.6+5.4) m³/d, u dożaġġ ta' sors ta' karbonju ta' 50-90 mg/L fiż-żona anossika tat-tielet-stadju A/O-ODBR, 'jinfluwenza s-subsistema SC, is-sistema ODBR. Il-konċentrazzjonijiet ta' NH₄⁺-N, u TIN kienu (147±30), (38.3±2.1), u (39.6±2.3) mg/L, rispettivament, u l-konċentrazzjonijiet tal-effluwent kienu (26±6), (0.4±0.6), u (6.8±3.6) mg/L, rispettivament, b'ir-rati medji tat-tneħħija jilħqu 82.3%, 99.0%, u 82.8%. Barra minn hekk, matul il-ġranet 56-62 tat-tħaddim tas-sistema, meta d-dożaġġ tas-sors tal-karbonju kien 50 mg/L, akkumulazzjoni sinifikanti ta 'NO₂⁻-N dehret fiż-żona ta' reazzjoni A9. Madankollu, wara li gradwalment żiedet id-dożaġġ tas-sors tal-karbonju għal 90 mg/L, l-akkumulazzjoni ta 'NO₂⁻-N fiż-żona ta' reazzjoni A9 sparixxa gradwalment, u l-konċentrazzjoni TIN tal-effluwent naqset għal livell raġonevoli.
2.2 Bidliet fil-Kapaċità ta' Nitrifikazzjoni tal-Bijofilm f'kull Żona ta' Reazzjoni Erobika taħt Temperaturi ta' Reazzjoni differenti
Biex jiġu evalwati l-bidliet fil-kapaċità ta' nitrifikazzjoni tas-sistema ta' tliet-stadji A/O-MBBR minn perspettiva ġenerali, ġew analizzati r-rata ta' kontribuzzjoni ta' nitrifikazzjoni NH₄⁺{-N u l-kapaċità ta' nitrifikazzjoni tal-bijofilm f'kull żona ta' reazzjoni aerobika taħt temperaturi ta' reazzjoni differenti, bir-riżultati murija f'Figuri 3 u 4, rispettivament.
Figura 4 Tagħbija tat-tneħħija tan-nitrifikazzjoni u kurvi ta' twaħħil fiż-żoni aerobiċi tas-sottosistemi A/O-MBBR tal-1 u t-tieni stadju taħt temperaturi ta' reazzjoni differenti
MinnFigura 3, wieħed jista' jara li fi ħdan is-sistema ta' tliet-stadji A/O-MBBR, minħabba ż-żewġ-punti influwenti, iż-żoni ta' reazzjoni O3 u O4 tas-subsistema tal-ewwel-stadju A/O-MBBR u ż-żoni ta' reazzjoni O7 u O8 tat-tieni-subsistema tat-tagħbija-MBBR tas-subsistema tat-tagħbija prinċipali-MBBR tal-{10}BR tat-tagħbija sistema. Taħt kundizzjonijiet ta' temperatura kemm normali kif ukoll medja-baxxa, ilIr-rati ta' kontribuzzjoni ta' nitrifikazzjoni NH₄⁺-N ta' dawn iż-żewġ sottosistemi kienu 43.1%, 49.6% u 33.8%, 54.0%, rispettivament. Dan juri li taħt kundizzjonijiet ta' temperatura medja-baxxa, ir-rata tal-kontribuzzjoni tan-nitrifikazzjoni NH₄⁺{-N tas-subsistema tat-tieni-stadju kienet 20.2% ogħla minn dik tas-subsistema tal-ewwel-stadju.
MinnFiguri 4(a) u (c), wieħed jista 'jara li għall-bijofilms fiż-żoni ta' reazzjoni aerobika O3 u O7 taħt temperatura normali, huma ż-żoni ta 'reazzjoni prinċipali fis-sistema ta' tliet -stadji A/O-MBBR għad-degradazzjoni tal-materja organika flimkien mal-funzjoni ta 'nitrifikazzjoni. Meta t-tagħbija tat-tneħħija SCOD għal kull erja tas-superfiċje tal-ġarr (abbrevjata bħala "tagħbija ta 'tneħħija SCOD", ikkalkulata bħala COD) kienet inqas minn 2.0 g/(m²·d) u t-tagħbija ta' nitrifikazzjoni għal kull erja tas-superfiċje tal-ġarr (imqassra bħala "tagħbija tan-nitrifikazzjoni", ikkalkulata bħala N) kienet inqas minn 1.6 g/(m²·d), ir-relazzjoni tat-tneħħija tal-wiċċ ta' nitrifikazzjoni għal kull tagħbija (m²·d) "tagħbija tat-tneħħija tan-nitrifikazzjoni", ikkalkulata bħala N) u t-tagħbija tan-nitrifikazzjoni segwew reazzjoni lineari tal-ewwel -ordni, b'inklinazzjonijiet ta '0.83 u 0.84, rispettivament. Meta t-tagħbija ta 'nitrifikazzjoni żdiedet għal 1.6-6.0 g/(m²·d), ir-relazzjoni bejn it-tagħbija tat-tneħħija tan-nitrifikazzjoni u t-tagħbija tan-nitrifikazzjoni segwiet reazzjoni ta' ordni żero-, b'tagħbijiet medji korrispondenti ta 'tneħħija ta' nitrifikazzjoni ta '1.31 u 1.34 g/(m²·d), rispettivament. Meta t-tagħbija tat-tneħħija tal-SCOD kienet 2.0-4.0 g/(m²·d) u t-tagħbija tan-nitrifikazzjoni kienet 1.6-6.0 g/(m²·d), għalkemm ir-relazzjoni ta' reazzjoni ta' ordni żero bejn it-tagħbija tat-tneħħija tan-nitrifikazzjoni u t-tagħbija tan-nitrifikazzjoni baqgħet ma nbidlitx, it-tagħbija medja korrispondenti tat-tneħħija tat-nitrifikazzjoni naqset u t-tneħħija.09075. g/(m²·d), rispettivament. Għall-bijofilms fiż-żoni ta 'reazzjoni aerobika O3 u O7 taħt temperatura medja-baxxa, meta t-tagħbija tat-tneħħija tal-SCOD kienet inqas minn 2.0 g/(m²·d) u t-tagħbija tan-nitrifikazzjoni kienet inqas minn 1.1 g/(m²·d), l-inklinazzjonijiet lineari tat-tagħbija tat-tneħħija tan-nitrifikazzjoni kontra t-tagħbija tan-nitrifikazzjoni naqsu għal 0.871, rispettivament. Meta t-tagħbija tan-nitrifikazzjoni żdiedet għal 1.1-6.0 g/(m²·d), it-tagħbijiet medji korrispondenti tat-tneħħija tan-nitrifikazzjoni naqsu għal 0.78 u 0.94 g/(m²·d), rispettivament, li jirrappreżentaw tnaqqis ta '40.4% u 19.4% meta mqabbla ma' kundizzjonijiet ta 'temperatura normali. Meta t-tagħbija tat-tneħħija SCOD żdiedet għal 2.0-4.0 g/(m²·d), it-tagħbijiet medji korrispondenti tat-tneħħija tan-nitrifikazzjoni naqsu għal 0.66 u 0.91 g/(m²·d), rispettivament, li jirrappreżentaw tnaqqis ta '30.5% u 6.2% meta mqabbla ma' kundizzjonijiet ta 'temperatura normali. Il-kapaċità ta 'nitrifikazzjoni tal-bijofilm fiż-żona ta' reazzjoni O3 kienet konsistenti mar-riżultati tar-riċerka ta 'HEM et al. taħt kundizzjonijiet korrispondenti. Madankollu, ta 'min jinnota li taħt kundizzjonijiet ta' temperatura medja-baxxa, meta mqabbla mal-bijofilm taż-żona ta 'reazzjoni O3, il-bijofilm taż-żona ta' reazzjoni O7 wera kapaċità ta 'nitrifikazzjoni aktar b'saħħitha.
MinnFiguri 4(b) u (d), jista 'jidher li għall-bijofilms fiż-żoni ta' reazzjoni aerobika O4 u O8 taħt temperatura normali, huma ż-żoni ta 'reazzjoni fis-sistema ta' tliet-stadji A/O-MBBR li primarjament jaqdu funzjoni ta 'nitrifikazzjoni supplimentari. Meta t-tagħbija tat-tneħħija ta 'SCOD kienet inqas minn 1.0 g/(m²·d) u t-tagħbija tan-nitrifikazzjoni kienet inqas minn 1.3 g/(m²·d), ir-relazzjoni bejn it-tagħbija tat-tneħħija tan-nitrifikazzjoni u t-tagħbija tan-nitrifikazzjoni segwiet reazzjoni lineari tal-ewwel -ordni, b'inklinazzjonijiet ta' 0.86 u 0.88, rispettivament. Meta t-tagħbija tan-nitrifikazzjoni żdiedet għal 1.3-3.0 g/(m²·d), ir-relazzjoni bejn it-tagħbija tat-tneħħija tan-nitrifikazzjoni u t-tagħbija tan-nitrifikazzjoni segwiet reazzjoni ta' ordni żero-, b'tagħbijiet medji korrispondenti tat-tneħħija tan-nitrifikazzjoni ta' 1.11 u 1.13 g/(m²·d), rispettivament. Taħt kundizzjonijiet ta 'temperatura medja-baxxa, meta t-tagħbija tat-tneħħija ta' SCOD kienet inqas minn 1.0 g/(m²·d) u t-tagħbija tan-nitrifikazzjoni kienet inqas minn 1.0 g/(m²·d), l-għoljiet lineari tat-tagħbija tat-tneħħija tan-nitrifikazzjoni kontra t-tagħbija tan-nitrifikazzjoni naqsu għal 0.72 u 0.84, rispettivament. Meta t-tagħbija tan-nitrifikazzjoni żdiedet għal 1.0-3.0 g/(m²·d), it-tagħbijiet medji korrispondenti tat-tneħħija tan-nitrifikazzjoni kienu 0.72 u 0.86 g/(m²·d), rispettivament, li jirrappreżentaw tnaqqis ta '35.1% u 23.9% meta mqabbla ma' kundizzjonijiet ta 'temperatura normali.
Mill-analiżi ta 'hawn fuq, wieħed jista' jara li taħt temperaturi medji-baxxi, il-punti ta 'inflessjoni tar-relazzjoni bejn it-tagħbija tat-tneħħija tan-nitrifikazzjoni u t-tagħbija tan-nitrifikazzjoni għall-bijofilm f'kull żona ta' reazzjoni seħħew aktar kmieni meta mqabbla mat-temperatura normali. Dan il-fenomenu huwa relattivament konsistenti mar-riżultati tar-riċerka tas-SAFWAT. B'mod ġenerali, għalkemm il-kapaċità ta' nitrifikazzjoni tal-bijofilm f'kull żona aerobika tas-sistema wriet xejra 'l isfel taħt temperaturi medji-baxxi,il-kapaċità ta 'nitrifikazzjoni tal-bijofilm fiż-żona ta' reazzjoni O7 tat-tieni-stadju A/O-subsistema MBBR żdiedet b'20.5% -37.9% meta mqabbla maż-żona ta 'reazzjoni O3, u l-kapaċità ta' nitrifikazzjoni tal-bijofilm fiż-żona ta 'reazzjoni O8 żdiedet b'madwar 19.4% meta mqabbla maż-żona ta' reazzjoni O4. Dan jindika li s-setup taż-żona ta' reazzjoni tat-tieni-stadju fis-sistema ta' tliet-stadji A/O-MBBR hija ta' benefiċċju għat-titjib tal-kapaċità ġenerali tan-nitrifikazzjoni tas-sistema.
2.3 Bidliet fil-Kapaċità tad-Denitrifikazzjoni tal-Bijofilm f'kull Żona ta' Reazzjoni Anossika taħt Temperaturi ta' Reazzjoni differenti
Biex tevalwa l-bidliet fil-kapaċità ta' denitrifikazzjoni tas-sistema ta' tliet{0}}stadji A/O-MBBR minn perspettiva ġenerali, dan l-istudju analizza l-kapaċità ta' denitrifikazzjoni tal-bijofilm f'kull żona ta' reazzjoni anosika taħt temperaturi ta' reazzjoni differenti, bir-riżultati murija f'Figura 5.
Figura 5 Tagħbija tat-tneħħija tad-denitrifikazzjoni f'kull żona anosika tas-sistema A/O-MBBR ta' tliet-stadji taħt temperaturi ta' reazzjoni differenti
MinnFiguri 5(a) u (c), wieħed jista' jara li għaż-żoni ta' reazzjoni anossika A1 u A5, huma ż-żoni ewlenin ta' denitrifikazzjoni fis-sistema ta' tliet-stadji A/O-MBBR li tuża sorsi ta' karbonju tal-ilma mhux maħdum bħala sottostrat. Taħt kundizzjonijiet ta’ temperatura kemm normali kif ukoll medja-baxxa, meta l-proporzjon korrispondenti ta’ denitrifikazzjoni anossika tal-karbonju-għa-nitroġenu (ΔCBSCOD / CNOx{--N) kien akbar minn 5.0 u t-tagħbija tad-denitrifikazzjoni għal kull erja tas-superfiċje tal-ġarr (imqassar bħala "tagħbija ta’ denitrifikazzjoni{2}}{2}}), ġiet ikkalkolata bħala "NOx"{2}7} minn 0.95 g/(m²·d), ir-relazzjoni bejn it-tagħbija tat-tneħħija tad-denitrifikazzjoni għal kull erja tas-superfiċje tal-ġarr (abbrevjata bħala "tagħbija tat-tneħħija tad-denitrifikazzjoni", ikkalkulata bħala NOx--N) u t-tagħbija tad-denitrifikazzjoni segwiet reazzjoni lineari tal-ewwel-ordni, b'inklinazzjonijiet ta' 0.887, 0.887, 0. 0.84, rispettivament. Meta t-tagħbija tad-denitrifikazzjoni żdiedet 'il fuq minn 0.95 g/(m²·d), ir-relazzjoni bejn it-tagħbija tat-tneħħija tad-denitrifikazzjoni u t-tagħbija tad-denitrifikazzjoni segwiet reazzjoni ta' ordni żero-, b'tagħbijiet medji korrispondenti tat-tneħħija tad-denitrifikazzjoni ta '0.82, 0.82 g/(m²·d) u 0.78 g/, (0.7·d) rispettivament, . Hekk kif il-ΔCBSCOD / CNOx--N naqas, il-punt ta 'inflessjoni tar-relazzjoni bejn it-tagħbija tat-tneħħija tad-denitrifikazzjoni u t-tagħbija tad-denitrifikazzjoni ċċaqlaq 'il quddiem, l-inklinazzjoni lineari taħt kundizzjonijiet ta' tagħbija baxxa wriet xejra 'l isfel, u simultanjament, it-tagħbija medja tat-tneħħija tad-denitrifikazzjoni taħt kundizzjonijiet ta' tagħbija għolja wriet ukoll xejra 'l isfel. Dawn ir-riżultati jindikaw li għad-denitrifikazzjoni tal-bijofilm fiż-żoni ta 'reazzjoni A1 u A5 bl-użu ta' sorsi ta 'karbonju tal-ilma mhux ipproċessat, il-proporzjon tal-karbonju għal nitroġenu huwa l-fattur ewlieni li jiddetermina l-funzjoni ta' denitrifikazzjoni, u taħt il-kundizzjonijiet tal-kwalità tal-ilma tat-test, il-proporzjon ideali tal-karbonju għal nitroġenu għaż-żoni ta 'reazzjoni anossika A1 u A5 għandu jkun akbar minn 5.
Mill-Figuri 5(b) u (d), wieħed jista 'jara li għaż-żoni ta' reazzjoni anossika A2 u A6, minħabba li ż-żoni ta 'reazzjoni anossika A1 u A5 neħħew u kkunsmaw is-sorsi tal-karbonju fl-ilma tad-dranaġġ mhux ipproċessat u l-biċċa l-kbira tan-nitrat li jinġarr mill-fluss ta' riċirkolazzjoni, iż-żoni ta 'reazzjoni anossika A2 u A6 kienu fit-tul -sottostrat-stat defiċjenti ta' tagħbija{{8} baxx. Għalhekk, kemm taħt kundizzjonijiet ta' temperatura normali kif ukoll medja-baxxa, meta ΔCBSCOD / CNOx--N kien bejn 1.0-2.0 u t-tagħbija tad-denitrifikazzjoni kienet inqas minn 0.50 g/(m²·d), l-għoljiet lineari tat-tagħbija tat-tneħħija tad-denitrifikazzjoni kontra t-tagħbija tad-denitrifikazzjoni kienu biss 0.50, 0.47, 0.4, 0.4, . Barra minn hekk, meta t-tagħbija tad-denitrifikazzjoni żdiedet għal 0.50-1.50 g/(m²·d), it-tagħbijiet medji korrispondenti tat-tneħħija tad-denitrifikazzjoni kienu biss 0.25, 0.20 u 0.20, 0.17 g/(m²·d), rispettivament. Madankollu, ir-riżultati tal-esperiment statiku f'dan l-istudju wrew li taħt kundizzjonijiet ta 'sors ta' karbonju suffiċjenti u sottostrat tan-nitrat, it-tagħbija tat-tneħħija tad-denitrifikazzjoni tal-bijofilm fiż-żoni ta 'reazzjoni anossika A2 u A6 tista' tilħaq (0.66±0.14) u (0.68±0.11) g/(m²·d), rispettivament. Dan ir-riżultat jirrifletti li l-bijofilm fiż-żoni ta 'reazzjoni anossika A2 u A6 fil-fatt jippossjedi kapaċità ta' denitrifikazzjoni relattivament qawwija, li hija limitata min-nuqqas ta 'sors tal-karbonju u sottostrati tan-nitrat f'din is-sistema pilota.
MinnFigura 5(e), wieħed jista’ jara li għaż-żona ta’ reazzjoni anossika A9, iġġorr it-tagħbija tad-denitrifikazzjoni għan-nitrat kollu li joħroġ mill-ewwel żewġ stadji tas-sistema ta’ tliet-stadji A/O-MBBR, bl-użu ta’ aċetat tas-sodju miżjud esternament bħala s-sors tal-karbonju tad-denitrifikazzjoni. Taħt kundizzjonijiet ta' temperatura kemm normali kif ukoll medja-baxxa, meta ΔCBSCOD / CNOx--N kien akbar minn 5 u t-tagħbija tad-denitrifikazzjoni kienet inqas minn 2.5 g/(m²·d), ir-relazzjoni bejn it-tagħbija tat-tneħħija tad-denitrifikazzjoni u t-tagħbija tad-denitrifikazzjoni segwiet l-ewwel -reazzjoni lineari ta' ordni.9394,0. rispettivament. Madankollu, peress li l-ΔCBSCOD / CNOx--N naqas, l-inklinazzjoni lineari tar-relazzjoni bejn it-tagħbija tat-tneħħija tad-denitrifikazzjoni u t-tagħbija tad-denitrifikazzjoni wriet xejra 'l isfel. Dan ir-riżultat jindika wkoll li għad-denitrifikazzjoni tal-bijofilm fiż-żona ta 'reazzjoni A9 bl-użu ta' sors ta 'karbonju estern, il-proporzjon tal-karbonju għal nitroġenu huwa wkoll il-fattur ewlieni li jiddetermina l-funzjoni ta' denitrifikazzjoni, b'proporzjon meħtieġ ta 'karbonju għal nitroġenu ta' denitrifikazzjoni akbar minn 3. Fl-istess ħin, l-influwenza tal-bidliet fit-temperatura ta 'reazzjoni fuq il-funzjoni ta' denitrifikazzjoni tagħha hija relattivament żgħira.
2.4 Kapaċità ta 'nitrifikazzjoni u Karatteristiċi Morfoloġiċi tal-Bijofilm f'kull Żona ta' Reazzjoni Aerobika taħt Kundizzjonijiet Sperimentali Statiċi
Il-kapaċità ta 'nitrifikazzjoni tal-bijofilm f'kull żona ta' reazzjoni aerobika taħt kundizzjonijiet sperimentali statiċi hija murija fiFigura 6. Mill-Figura 6, wieħed jista’ jara li taħt temperatura normali, il-kapaċitajiet ta’ nitrifikazzjoni tal-bijofilm fiż-żoni ta’ reazzjoni aerobika O3, O4, O7 u O8 kienu (1.37±0.21), (1.23±0.15), (1.40±0.20), u (1.25±0.13) g/(m²·d), rispettivament. Taħt temperatura medja-baxxa, il-kapaċitajiet ta' nitrifikazzjoni tal-bijofilm fiż-żoni ta' reazzjoni aerobika korrispondenti kienu (1.07±0.01), (1.00±0.04), (1.08±0.09), u (1.03±0.05) g/(m²·d), rispettivament, jonqsu b'21.9%, u 21.9%, u 21.97%, 17.6% meta mqabbel mat-temperatura normali. Dawn ir-riżultati tal-esperiment statiċi huma konsistenti mat-tendenza tal-valuri mkejla fis-sistema pilota. Barra minn hekk, jista 'jiġi osservat li l-kapaċità mkejla ta' nitrifikazzjoni tal-bijofilm f'kull żona aerobika taħt kundizzjonijiet sperimentali statiċi kienet kemmxejn ogħla mill-valuri attwali fis-sistema pilota. L-analiżi tattribwixxi dan għall-użu ta' sottostrat wieħed tan-nitroġenu tal-ammonju u kundizzjonijiet ta' ossiġnu maħlul għoli kważi-saturati matul l-esperimenti statiċi, li jwasslu għal livell ogħla ta' kapaċità ta' nitrifikazzjoni tal-bijofilm. Taħt temperatura normali, il-kapaċitajiet attwali ta 'nitrifikazzjoni fiż-żoni ta' reazzjoni O3, O4, O7, u O8 tas-sistema ta 'tliet-stadji A/O-MBBR kienu 95.6%, 90.6%, 95.7%, u 90.4% tal-kapaċità massima ta' nitrifikazzjoni taħt esperimenti statiċi, rispettivament. Taħt temperatura medja-baxxa, il-kapaċitajiet attwali ta 'nitrifikazzjoni fiż-żoni ta' reazzjoni O3, O4, O7, u O8 naqsu għal 72.9%, 72.0%, 87.0%, u 84.5%, rispettivament.
Analiżi ulterjuri wriet li taħt temperatura normali, ir-rati speċifiċi ta 'ossidazzjoni ta' l-ammonja (rata ta 'nitrifikazzjoni għal kull unità ta' massa MLVSS, ikkalkulata bħala N) tal-bijofilm fiż-żoni ta 'reazzjoni aerobika O3, O4, O7, u O8 kienu (0.062±0.0095), (0.059±0.0072), (0.060±0.0072), (0.060±0.0072), (0.0606±0.0072), (0.060±6), u (0.0086±0.0.0.0.0.0.0.0. g/(g·d), rispettivament. Taħt temperatura medja-baxxa, ir-rati speċifiċi ta 'ossidazzjoni ta' l-ammonja tal-bijofilm fiż-żoni ta 'reazzjoni aerobika O3 u O4 kienu biss (0.046±0.0004) u (0.041±0.0016) g/(g·d), rispettivament, jonqsu b'25.8% u 30.5% meta mqabbla mat-temperatura normali. B'kuntrast, ir-rati speċifiċi ta 'ossidazzjoni ta' l-ammonja tal-bijofilm fiż-żoni ta 'reazzjoni aerobika O7 u O8 kienu (0.062±0.0051) u (0.060±0.0029) g/(g·d), rispettivament. Meta mqabbel mal-kundizzjonijiet normali tat-temperatura, il-kapaċità ta 'ossidazzjoni ta' l-ammonja tal-bijofilm taż-żona ta 'reazzjoni O8 baqgħet ma nbidlitx, filwaqt li l-kapaċità ta' ossidazzjoni ta 'l-ammonja tal-bijofilm taż-żona ta' reazzjoni aerobika O7 żdiedet bi 3.3%. Dan ir-riżultat juri tajjeb li taħt kundizzjonijiet ta' temperatura medja-baxxa, il-bijofilm fiż-żona ta' reazzjoni tat-tieni-stadju tas-sistema pilota għandu kapaċità ta' nitrifikazzjoni aħjar u r-razzjonalità tal-kontribuzzjoni tas-subsistema tat-tieni-stadju għan-nitrifikazzjoni ġenerali tas-sistema.
Ir-riżultati tal-osservazzjoni tal-morfoloġija tal-bijofilm f'kull żona ta' reazzjoni aerobika tal-ewwel u t-tieni stadju tas-sottosistemi A/O-MBBR huma murija f'Figura 7. Taħt temperatura normali, il-ħxuna tal-bijofilm fiż-żoni ta 'reazzjoni aerobika O3, O4, O7 u O8 kienu (217.6±54.6), (175.7±38.7), (168.1±38.2), u (152.4±37.8) μm, rispettivament. Taħt temperatura medja-baxxa, il-ħxuna tal-bijofilm fiż-żoni ta 'reazzjoni O3 u O4 kienu (289.4±59.9) u (285.3±61.9) μm, rispettivament, li jirrappreżentaw żidiet ta' 33.0% u 62.4% meta mqabbla mal-ħxuna tal-bijofilm taħt temperatura normali. B'kuntrast, il-ħxuna tal-bijofilm fiż-żoni ta 'reazzjoni O7 u O8 kienu (173.1±40.2) u (178.3±31.2) μm, rispettivament, żdiedu bi 3.0% u 17.0% biss meta mqabbla mat-temperatura normali. Xi studji wrew li bijofilms irqaq għandhom kapaċità ta 'ossidazzjoni ta' l-ammonja aktar b'saħħitha, li hija relattivament konsistenti mar-riżultati sperimentali ta 'dan l-istudju. L-analiżi tattribwixxi dan għall-fatt li l-batterji nitrifikanti fil-bijofilm huma mqassma vertikalment fl-istruttura f'saffi tal-bijofilm; ħxuna eċċessiva tal-bijofilm twassal għal effiċjenza mnaqqsa tat-trasferiment tal-massa tas-sottostrat u affinità tas-sottostrat. Barra minn hekk, taħt kundizzjonijiet ta 'temperatura medja-baxxa, il-konċentrazzjoni ta' ossiġnu maħlul f'kull żona aerobika tas-sistema pilota kienet ħafna aktar baxxa minn dik fir-reattur tal-esperiment statiku (li jvarja minn 3.0-5.0 mg/L). Speċjalment għall-bijofilms eħxen fiż-żoni ta 'reazzjoni O3 u O4, it-tnaqqis fil-kapaċità tat-trasferiment tal-massa tal-ossiġnu fi ħdan il-bijofilm wassal għal tnaqqis fil-kapaċità attwali ta' nitrifikazzjoni tagħhom (madwar 70% biss tal-kapaċità massima ta 'nitrifikazzjoni mkejla taħt kundizzjonijiet statiċi). Għalhekk, għal bijofilm pur MBBR, huwa meħtieġ li jittejjeb it-tiġdid tal-bijofilm billi tissaħħaħ l-intensità tal-shear u tikkontrolla b'mod raġonevoli l-ħxuna tal-bijofilm biex tinżamm il-kapaċità ta 'nitrifikazzjoni tal-bijofilm.
3. Konklużjoni
① Taħt il-kondizzjonijiet ta' temperatura ta' reazzjoni ta' 10-16-il grad (temperatura medja-baxxa), rata ta' fluss ta' trattament ta' (23.6±5.4) m³/d, u dożaġġ ta' sors ta' karbonju ta' 50-90 mg/L (ikkalkulat bħala COD) fiż-żona anossika tat-tielet {{}BR}{8}{8}subsistema}{AMBO}{8} L-effluwent SCOD, NH₄⁺-N, u l-konċentrazzjonijiet ta’ TIN tas-sistema pilota A/O-MBBR bi tliet stadji kienu (26±6), (0.4±0.6), u (6.8±3.6) mg/L, rispettivament, b’ir-rati medji tat-tneħħija jilħqu 82.3%, 99.0%, u 82.8%.
② Taħt kundizzjonijiet ta' temperatura medja-baxxa, minħabba differenzi fil-bijofilm taż-żoni ta' reazzjoni aerobika bejn l-ewwel-stadju u t-tieni-stadju A/O-subsistemi MBBR, ġiet iffurmata differenza fil-kapaċità ta' nitrifikazzjoni tal-bijofilm bejn iż-żewġ sottosistemi. Speċjalment għall-ewwel-stadju A/O-subsistema MBBR, il-kapaċità ta 'nitrifikazzjoni naqset minħabba żieda fil-ħxuna tal-bijofilm. Biex tinżamm il-kapaċità ta 'nitrifikazzjoni tal-bijofilm, huwa meħtieġ li tiġi kkontrollata b'mod raġonevoli l-ħxuna tal-bijofilm.
③ Fis-sistema pilota ta' tliet-stadji A/O-MBBR, l-effett tal-bidliet fit-temperatura tar-reazzjoni fuq il-funzjoni tad-denitrifikazzjoni kien relattivament żgħir. Taħt temperaturi ta' reazzjoni differenti, il-proporzjon tal-karbonju ta' denitrifikazzjoni-għa-nitroġenu bl-użu ta' ilma mhux ipproċessat bħala s-sors tal-karbonju jeħtieġ li jkun akbar minn 5, u l-proporzjon tal-karbonju-għal-denitrifikazzjoni tan-nitroġenu bl-użu ta' aċetat tas-sodju miżjud esternament bħala s-sors tal-karbonju jeħtieġ li jkun akbar minn 3.