1. Què és MBBR i MBBR Full Form
2. Disseny del procés MBBR
2.1 Introducció del transportador de biofilm
2.2 Eliminació de substàncies carbonàcies
2.3 Disseny de MBBR d'alta càrrega
2.4 Disseny de càrrega convencional MBBR
2.5 Disseny de MBBR de baixa càrrega
2.6 Nitrificació de la tecnologia MBBR
2.7 Desnitrificació del tanc MBBR
2.7.1 Reactor de biofilm de llit mòbil amb pre-desnitrificació
2.7.2 Reactor de biofilm de llit mòbil amb post-desnitrificació
2.7.3 Reactor de biofilm de llit mòbil combinat pre/post desnitrificació
2.7.4 Agitació de la desnitrificació
2.8 Preprocessament
2.9Separació sòlid-líquid de MBBR
2.10 Consideracions a l'hora de dissenyar MBBR
2.10.1 MBBR Caudal de desplaçament (cabal horitzontal)
2.10.2 Problemes amb l'escuma del tanc MBBR
2.10.3 Espai lliure del llit de transport i emmagatzematge temporal
1.Què és MBBR i MBBR Full Form
Durant els últims 20 anys, el Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) ha evolucionat cap a un procés de tractament d'aigües residuals senzill, robust, flexible i compacte. S'han utilitzat amb èxit diferents configuracions de MBBR per a l'eliminació de DBO, oxidació d'amoníac i eliminació de nitrogen, i poden complir amb diferents criteris de qualitat de l'efluent, incloses limitacions estrictes de nutrients.
El reactor de biofilm de llit mòbil utilitza plàstic especialment dissenyat com a portador de biofilm i, mitjançant la agitació d'aireació, el líquid
El portador es pot suspendre al reactor per reflux o mescla mecànica. En la majoria dels casos, el portador s'omple entre 1/3 i 2/3 del reactor. La versatilitat de l'MBBR permet a l'enginyer dissenyador utilitzar la seva imaginació al màxim. La principal diferència entre el MBBR i altres reactors de biofilm és que combina molts dels avantatges dels mètodes de fang activat i biofilm, alhora que evita tants dels seus desavantatges com sigui possible.
1) Igual que altres reactors de biofilm submergit, MBBR és capaç de formar biofilms actius altament especialitzats que es poden adaptar a les condicions específiques del reactor. El biofilm actiu altament especialitzat dóna com a resultat una alta eficiència per unitat de volum del reactor i augmenta l'estabilitat del procés, reduint així la mida del reactor.
2) La flexibilitat i el flux del procés de MBBR són molt similars al dels fangs activats, permetent que diversos reactors es disposen seqüencialment al llarg de la direcció del flux per complir amb múltiples objectius de tractament (per exemple, eliminació de DBO, nitrificació, pre o post-desnitrificació) sense necessitat d'una bomba intermèdia.
3) La major part de la biomassa activa es manté persistentment al reactor, de manera que, a diferència del procés de fangs activats, MBBR La concentració de sòlids a l'efluent MBBR és almenys tan alta com la concentració de sòlids al reactor. El MBBR és un ordre de magnitud inferior al dipòsit de sedimentació tradicional, de manera que, a més del tanc de sedimentació tradicional, el MBBR pot utilitzar una varietat de diferents processos de separació sòlid-líquid.
4) MBBR és versàtil i el reactor pot tenir diferents geometries. Per a projectes de modernització, MBBR és molt adequat per a la modernització dels estanys existents.
2. Disseny del procés MBBR
El disseny de MBBR es basa en el concepte que múltiples MBBR formen una sèrie, cadascun amb una funció específica, i que aquests MBBR treballen conjuntament per dur a terme la tasca de tractament d'aigües residuals. Aquesta comprensió és adequada perquè sota les condicions úniques proporcionades (per exemple, donants d'electrons i acceptors d'electrons disponibles), cada reactor és capaç de conrear un biofilm especialitzat que es pot utilitzar per aconseguir una tasca de tractament particular. Aquest enfocament modular es pot veure com un disseny senzill i senzill que consisteix en una seqüència de múltiples reactors totalment barrejats, cadascun amb un propòsit de tractament únic. En canvi, el disseny dels sistemes de fangs actius és molt complex: atès que sempre es produeixen reaccions competitives, per tal d'aconseguir l'objectiu de tractament desitjat dins el temps de residència limitat per cada part del dipòsit (zones d'aireació i no aireació), la El temps total de residència dels biosòlids (SRT) s'ha de mantenir a un nivell adequat perquè els bacteris es puguin barrejar (en relació amb les taxes de creixement bacteriana i les propietats de l'aigua bruta) i créixer junts.
És la senzillesa de MBBR la que ens permet entendre bé el biofilm en MBBR a la pràctica mitjançant les observacions d'investigadors, enginyers i operadors de plantes de tractament d'aigües residuals. La majoria d'aquest article presenta exemples d'observacions MBBR, demostrant així aquelles que són components i factors crítics a tenir en compte en el disseny i el funcionament de MBBR.
2.1 Introducció del transportador de biofilm
La clau de l'èxit de qualsevol reactor de biofilm és mantenir un alt percentatge de volum bioactiu dins del reactor. Si es converteix la concentració de biomassa en portadors MBBR a concentració de sòlids en suspensió, els valors són generalment al voltant de 1000 a 5000 mg/l. En termes de volum unitari, la taxa d'eliminació de MBBR és molt superior a la dels sistemes de fangs actius. Això es pot atribuir al següent.
1) La força de cisalla aplicada al portador per l'energia de mescla (per exemple, l'aireació) controla eficaçment el gruix del biofilm sobre el portador, mantenint així una alta activitat biològica total.
2) La capacitat de mantenir un alt nivell de biomassa dedicada en condicions específiques dins de cada reactor, independentment de la HRT total del sistema.
3) La condició de flux turbulent al reactor manté la velocitat de difusió requerida.
Els reactors de llit mòbil es poden utilitzar per a l'eliminació de DBO, nitrificació i desnitrificació i, per tant, es poden combinar en diferents processos. La taula 1-1 resumeix els diferents processos de MBBR. La determinació del procés més eficient està relacionada amb els factors següents.
1) Condicions locals, inclosa la disposició i la secció transversal hidràulica (alçat) de la depuradora d'aigües residuals.
2) Els processos de tractament existents i la possibilitat de modificar les instal·lacions i basses existents.
3) Qualitat de l'aigua objectiu.
Taula 1-1 Resum del procés MBBR
| Finalitat del tractament | Procés |
|
MBBR únic MBBR d'alta càrrega col·locat abans del procés de fangs activats |
|
| Nitrificació |
MBBR únic Conjunt MBBR després del tractament secundari IFAS |
| Desnitrificació desnitrificació |
MBBR sol i post desnitrificació, MBBR sol i post desnitrificació, MBBR sol i pre i post desnitrificació, Post-MBBR per a la desnitrificació d'efluents de nitrificació. |
For moving bed reactors, the effective net biofilm area is the key design parameter, and the load and reaction rate can be expressed as a function of the carrier surface area, so the carrier surface area becomes a common and convenient parameter to express the performance of MBBR. the load of MBBR is often expressed as the carrier surface area removal rate (SAAR) or the carrier surface area loading (SALR). When the concentration of the host substrate is low (e.g., S>>K), the substrate removal rate of MBBR is zero-level response. When the main substrate concentration is low (e.g. S>>K), la taxa d'eliminació de substrat de MBBR és una reacció de primer ordre. En condicions controlades, la taxa d'eliminació de la superfície de la portadora (SAAR) es pot expressar en funció de la càrrega de la superfície de la portadora (SALR), tal com es mostra a l'equació (1-1).
r =rmàx-[L/(K+L)] (1-1)
r - taxa d'eliminació (g/(m2 -d));
rmàx- taxa d'eliminació màxima (g/(m2 -d)).
L - velocitat de càrrega (g/(m2 -d)).
K - constant de mitja saturació.
2.2 Eliminació de substàncies carbonàcies
La càrrega d'àrea superficial (SALR) del portador necessària per a l'eliminació de carboni depèn del seu propòsit de tractament més important i dels mètodes de separació d'aigua dels fangs.
La taula 1-2 ofereix els intervals de càrrega de BOD que s'utilitzen habitualment per a diferents propòsits d'aplicació. S'han d'utilitzar valors de càrrega més baixos quan la nitrificació és aigües avall. Les càrregues elevades només s'han d'utilitzar quan només es considera l'eliminació del carboni. L'experiència demostra que per a l'eliminació del carboni, l'oxigen dissolt a la fase líquida principal de 2-3 mg/L és suficient i un augment addicional de la concentració d'oxigen dissolt no és significatiu per millorar la taxa d'eliminació de la superfície del portador (SARR).
Taula 1-2 Valors típics de càrrega de BOD
| Finalitat de l'aplicació |
DBO per unitat d'àrea de superfície portadora (SALR) (g/m2.d) |
| Càrrega elevada (75%-80% d'eliminació de DBO) | 20 |
| Càrrega elevada (80%-90% d'eliminació de DBO) | 5-15 |
| Baixa càrrega (abans de la nitrificació) | 5 |
2.3 Disseny de MBBR d'alta càrrega
Per complir amb els estàndards bàsics de tractament secundari però necessiteu un sistema compacte d'alta càrrega, considereu l'ús d'un reactor de llit mòbil
Quan MBBR funciona amb una càrrega elevada, el seu valor de càrrega d'àrea de superfície portadora (SALR) és alt. Quan el MBBR funciona amb una càrrega elevada, el valor de càrrega de la superfície del portador (SALR) és alt i l'objectiu principal és eliminar la DBO dissolta i fàcilment degradable de l'aigua afluent. a una càrrega elevada, el biofilm de cobert perd la seva propietat de sedimentació, de manera que la coagulació química, la flotació d'aire o el procés de contacte amb sòlids s'utilitza sovint per eliminar els sòlids en suspensió de l'efluent de MBBR d'alta càrrega. Tanmateix, en general, aquest procés és un procés senzill que pot complir els estàndards bàsics per al tractament secundari amb una TRH curta. Els resultats de l'estudi MBBR d'alta càrrega es presenten a la figura 1-3. La figura 1-3(a) mostra que el MBBR és molt eficaç per eliminar el DQO i és essencialment lineal en una àmplia gamma de càrregues. La figura 1- 3 (b) il·lustra que l'assentament de l'efluent MBBR és molt pobre, fins i tot a velocitats de desbordament superficial molt baixes, cosa que suggereix que és necessària una estratègia de captura de sòlids millorada. El procés de contacte MBBR/sòlids es va utilitzar a la planta de tractament d'aigües residuals de Mao Point a Nova Zelanda. La figura 1-4 mostra la relació entre l'eliminació de DBO dissolta i la càrrega total de DBO influent en aquesta planta. La figura 1-4 il·lustra que els valors típics d'eliminació de DBO per a MBBR de càrrega elevada són del 70% al 75%. La biofloculació i el tractament posterior amb el procés de contacte amb sòlids permet que el procés compleixi els estàndards bàsics per al tractament secundari.
● Figura 1-3
(a) Taxa d'eliminació de COD a càrrega elevada.
( b ) Sedimentació deficient del biofilm separat sota càrrega elevada
● Figura 1-4 Relació entre la taxa d'eliminació de DBO dissolta i la càrrega total de DBO en MBBR de càrrega elevada
2.4 Disseny de càrrega convencional MBBR
Quan es considera el procés de tractament secundari convencional convencional, es pot seleccionar un reactor de llit mòbil. En aquest cas, un 2 MBBR seqüencial a la fila pot complir els requisits de tractament (nivell de tractament secundari).
La taula 1- 4 resumeix l'eliminació de DBO7 a les quatre EDAR. Les quatre EDAR utilitzaven MBBR de càrrega convencional amb una càrrega orgànica de MBBR de 7-10 gBOD7 /( m2 -d) (a 10 graus); abans de MBBR, es van aplicar productes químics per a la floculació i l'eliminació de fòsfor, i també es va implementar una separació millorada de la matèria en suspensió.
2.5 Disseny de MBBR de baixa càrrega
Quan el MBBR es col·loca abans del reactor de nitrificació, l'opció de disseny més econòmica és considerar l'ús del MBBR per a l'eliminació orgànica. Això permet que el reactor de llit mòbil de nitrificació aigües avall del MBBR aconsegueixi una alta taxa de nitrificació. Si la càrrega de DBO del MBBR de nitrificació no es redueix prou, la taxa de nitrificació es reduirà significativament, deixant així el reactor en un estat ineficient.
La figura {{0}} (a) mostra l'efecte de l'augment de la càrrega de DBO sobre la taxa de nitrificació del portador. Aquest és un exemple d'una càrrega de DBO elevada que condueix a una càrrega de nitrificació excessiva a la secció posterior quan s'elimina la matèria orgànica a la secció frontal. En aquest exemple, la taxa de nitrificació era de 0,8 g/(m2 -d). Quan la càrrega de DBO era de 2 g/(m2 -d) i l'oxigen dissolt al líquid principal era de 6 mg/L. Tanmateix, quan la càrrega de DBO va augmentar a 3 g/(m2 -d), la taxa de nitrificació va ser de 0,8 g/(m{2 -d). Tanmateix, quan la càrrega de DBO es va augmentar a 3 g/(m2 -d), la taxa de nitrificació va disminuir aproximadament un 50%. Per contrarestar-ho, l'operador pot augmentar la concentració d'oxigen dissolt a la fase líquida principal o augmentar la proporció d'ompliment per reduir la taxa de càrrega superficial. Tanmateix, és important tenir en compte que aquest enfocament no s'hauria d'utilitzar en el disseny per manca d'economia i eficàcia. A més, quan es dissenya un MBBR per a l'eliminació de DBO, s'hauria d'adoptar un enfocament conservador, escollint una taxa de càrrega baixa per al dimensionament per tal d'obtenir la màxima eficiència en el MBBR de nitrificació aigües avall.
La figura 1-6(b) mostra les taxes de nitrificació dels tres MBBR aeròbics de la seqüència. A la figura 6 (b), el portador de cada MBBR es va eliminar per a un petit assaig de la taxa de nitrificació. Els subtests van durar 6 setmanes i es van realitzar dues vegades. En cada subprova, les condicions dels tres subreactors eren gairebé idèntiques (per exemple, oxigen dissolt, temperatura, pH i concentració inicial de nitrogen amoníac). Els resultats de la prova van mostrar que el primer reactor tenia la càrrega de DQO dissolta més alta (5,6 g/(m2 -d)) i gairebé cap efecte de nitrificació, però va tenir molt èxit en eliminar la càrrega de DQO. Això es demostra amb els dos aspectes següents.
(1) La taxa de nitrificació del reactor de la segona etapa és alta i propera a la de la tercera etapa.
(2) Les càrregues de COD dissoltes de la segona i la tercera etapes no eren significativament diferents.
Per al disseny de reactors de baixa càrrega, és important triar la càrrega de superfície del portador (SALR) de manera conservadora. Es pot fer servir l'equació següent per corregir la càrrega de superfície del transportista (SALR) segons la temperatura de l'efluent:
LT=L101.06(T-10)
LT - la càrrega a la temperatura T.
L10 -10 grau amb una càrrega de 4,5 g/(m2 -d).
● Figura 1-6
(a) Efecte de la càrrega de DBO i l'oxigen dissolt sobre la taxa de nitrificació a 15 graus.
( b ) Diferències en les taxes de nitrificació de diferents MBBR a la sèrie MBBR
2.6 Nitrificació de la tecnologia MBBR
Hi ha alguns factors que tenen un impacte significatiu en el rendiment d'un MBBR nitro i s'han de tenir en compte a l'hora de dissenyar un MBBR nitro. Els factors més pesats són.
(1) Càrrega orgànica.
(2) Concentració d'oxigen dissolt.
(3) Concentració d'amoníac.
(4) Concentració d'efluents.
(5) pH o alcalinitat.
La figura 1- 6 il·lustra que per obtenir taxes de nitrificació satisfactòries en un MBBR nitrificant que es troba aigües avall, és important eliminar la matèria orgànica de l'efluent del MBBR aigües amunt; en cas contrari, el biofilm heteròxic competirà amb ell per l'espai i l'oxigen, reduint així (extingint) l'activitat de nitrificació del biofilm. La taxa de nitrificació augmenta amb la disminució de la càrrega orgànica fins que l'oxigen dissolt es converteix en el factor limitant. Només a concentracions molt baixes d'amoníac (<2 mgN/l) does the available substrate (ammonia) become the limiting factor. It is thus the concentration of ammonia that is an issue when complete nitrification is required. In this case, 2 sequential reactors can be considered, with the first stage being limited by oxygen and the second by ammonia. As with all biological treatment processes, temperature has a significant effect on nitrification rates, but this can be mitigated by increasing the dissolved oxygen within the MBBR. As alkalinity decreases to very low levels, nitrification rates within the biofilm begin to be limited. Each of the important factors that affect nitrification are discussed below.
A concentracions suficients d'alcalinitat i amoníac (almenys inicialment), les taxes de nitrificació disminuiran amb la càrrega orgànica.
augmenta fins que l'oxigen dissolt es converteix en el factor limitant. Dins d'un biofilm nitrificant ben crescut, la concentració d'oxigen dissolt limitarà la taxa de nitrificació del portador només si la proporció d'O2 a NH4+-N és inferior a 2.0. A diferència dels sistemes de fangs activats, en condicions de limitació d'oxigen, la velocitat de reacció en reactors de llit mòbil presenta una relació lineal o aproximadament lineal amb la concentració d'oxigen dissolt en el cos en fase líquida. Això pot ser degut al fet que el pas d'oxigen a través de la membrana líquida estacionària al biofilm pot ser un pas crític per limitar la transferència d'oxigen. L'augment de la concentració d'oxigen dissolt a la fase líquida principal augmenta el gradient de concentració d'oxigen dissolt dins del biofilm. A velocitats d'aireació més altes, l'augment de l'energia de mescla també contribueix a la transferència d'oxigen de la fase líquida principal al biofilm. Com es pot veure a la figura 1- 6(a), si la càrrega orgànica es manté constant (per exemple, el gruix i la composició del biofilm constants), es pot esperar una relació lineal entre la taxa de nitrificació i la concentració d'oxigen dissolt. La figura 1-7 explica que augmentar l'oxigen dissolt a la fase líquida principal contribueix a la velocitat de nitrificació fins que la concentració d'amoníac a la fase líquida principal es redueix a un nivell molt baix.
● Figura 1-7 Efecte de l'oxigen dissolt a baixa concentració d'amoníac
Per a un biofilm nitrificant "pur" ben crescut, la concentració d'amoníac a la fase líquida principal no afecta la velocitat de reacció fins que O2:NH4+-N arriba de 2 a 5. Alguns exemples d'O2:NH{{6} } N es donen a la taula 1-5.
Taula 1-5 Alguns exemples de O:NHa+- N
| Referències | O2:NH4+- N |
| Hem (1994) |
＜2 (Limitació d'oxigen) 2.7 (O crític2 concentració=9-20mg/L) 3.2 (O crític2 concentració=6mg/L) ＞5 (restricció d'amoníac) |
| Bonomo (2000) |
＞3-4 (restricció d'amoníac) ＜1-2 (limitació d'oxigen) |
El disseny de MBBR sovint comença amb un valor llindar de 3,2. El valor llindar és ajustable. Mitjançant l'equació (1-3), la concentració d'amoníac en aquest valor llindar es pot utilitzar per estimar la taxa de nitrificació adequada i utilitzar-la com a base per al disseny.
rNH3-N= k × (SNH3-N) (n) (1-3)
rNH3-N-índex de nitrificació (g rNH3-N /(m{2 -d)
k - constant de velocitat de reacció (depenent de la ubicació i de la temperatura).
SNH3-N - concentració de substrat que limita la velocitat de reacció.
n - nombre d'etapes de reacció (depenent de la ubicació i de la temperatura).
La constant de velocitat de reacció (k) amb el gruix del biofilm i la difusió del substrat limitant a una concentració d'oxigen dissolt donada. El coeficient està relacionat amb el El nombre de nivells de reacció (n) està relacionat amb la pel·lícula líquida adjacent al biofilm. Quan el flux turbulent és fort i la capa de pel·lícula líquida estacionària és prima, el nivell de reacció tendeix a {{0}},5; quan el flux turbulent és lent i la pel·lícula líquida estacionària és gruixuda, el nivell de reacció tendeix a 1,0. En aquest punt, la difusió es converteix en el factor limitant de velocitat.
La concentració d'amoníac al valor crític (SNH3-N) es pot estimar a partir de la proporció crítica i la concentració d'oxigen dissolt de disseny a la fase líquida principal, tal com es mostra a continuació. Augmentar la concentració d'oxigen dissolt a la fase líquida principal pot ajudar a reduir la proporció crítica, però amb poc èxit. A més, considereu el cas en què els bacteris heteròtrofs competeixen per l'espai sota determinades càrregues del reactor i condicions de barreja, reduint així el pas d'oxigen a través de la capa heteròtrofa del biofilm.
(SNH3-N)=1,72mg-N/L=(6mgO2/L - 0,5O2/L)/3,2
Prenent SNH{{0}}N com 1,72, suposant una constant de velocitat de reacció k=0,5 i una etapa de reacció de 0,7, l'equació (1- 3) es pot calcular de la següent manera.
rNH3-N=0,73g/(m2 -d)=0,5×1,720,7
Quan es considera l'efecte de la temperatura sobre un MBBR nitrificant, són importants diversos factors. Cal considerar que la temperatura de l'efluent dins del MBBR pot afectar intrínsecament el procés cinètic de nitrificació biològica; la velocitat de difusió del substrat dins i fora de la biomassa; i la viscositat del líquid, que al seu torn pot tenir un efecte ondulatori sobre l'energia de cisalla en el gruix del biofilm. L'efecte de la temperatura sobre les velocitats de reacció macroscòpica descrites anteriorment es pot expressar mitjançant la següent relació.
kT2= kT1-θ(T{2-T1) (1-4)
kT1 - la constant de velocitat de reacció a una temperatura de T1.
kT2 - la constant de velocitat de reacció a una temperatura de T2.
θ - coeficient de temperatura.
Tot i que la dependència de la temperatura de la cinètica de nitrificació a la temperatura de disseny d'hivern redueix la taxa de nitrificació de MBBR, es pot observar un augment de la concentració de biofilm en el portador a baixes temperatures i, a més, es pot augmentar la concentració d'oxigen dissolt al reactor, cosa que mitiga. l'efecte negatiu de la temperatura sobre la taxa de nitrificació. A temperatures més baixes de l'efluent, es va observar una major biomassa (g/m2). A més, la concentració d'oxigen dissolt a la fase líquida principal es pot augmentar sense augmentar la velocitat d'aeració perquè l'oxigen en aquesta es deu a la major solubilitat dels líquids a baixa temperatura. Això condueix al resultat final que si bé l'activitat del biofilm és superior a l'activitat del biofilm (g NH3-N/(m2 -d) ÷ g SS/m2) disminueix, però l'activitat de nitrificació per unitat la superfície del portador encara es pot mantenir a un nivell alt. La variació estacional de la biomassa amb la temperatura de l'efluent per a un MBBR de nitrificació terciària es mostra a la figura 1- 8(a). Quan la temperatura de l'efluent va augmentar de 〈15 graus a〉15 graus entre maig i juny, la concentració de biomassa va baixar bruscament. La figura 1- 8 (b) divideix les dades en dues zones segons la temperatura de l'efluent (〈15 graus i 〉15 graus). Tot i que l'activitat específica del biofilm disminueix a la regió de 〈15 graus, el rendiment macroscòpic del reactor continua sent elevat a causa de la concentració de biomassa total més alta i la concentració d'oxigen dissolt més alta (causada per l'augment de la solubilitat del gas a baixes temperatures). Aquest fenomen observat suggereix que la velocitat de reacció de la superfície macroscòpica del portador es pot mantenir a un nivell elevat en condicions de baixa temperatura, malgrat la taxa de creixement reduïda dels bacteris nitrificants, a causa de l'adaptació al biofilm.
● Figura 1-8 (a) Variació estacional de la concentració de biomassa i la temperatura en MBBR amb nitrificació terciària.
(b) Relació entre l'activitat de nitrificació i la concentració d'oxigen dissolt a diferents condicions de temperatura
2.7 Desnitrificació del tanc MBBR
Els reactors de llit mòbil s'han utilitzat amb èxit en processos de pre, post i desnitrificació combinada. A diferència d'altres bio, igual que el procés de desnitrificació del material, els factors que s'han de tenir en compte en el disseny són.
1) Una font de carboni adequada i una proporció adequada de carboni a nitrogen al reactor.
2) El grau de desnitrificació desitjat.
3) Temperatura de l'efluent.
4) Oxigen dissolt a l'aigua de retorn o aigües amunt.
2.7.1 Reactor de biofilm de llit mòbil amb pre-desnitrificació
Quan es requereix l'eliminació de DBO, la nitrificació i l'eliminació moderada del nitrogen, el MBBR amb desnitrificació frontal és molt adequat. Per tal d'utilitzar plenament el volum del reactor anòxic, l'aigua d'alimentació ha de tenir una proporció adequada de DQO fàcilment biodegradable i nitrogen d'amoníac (C). /N). Com que l'etapa de nitrificació de MBBR requereix oxigen dissolt elevat, l'oxigen dissolt al reflux té un impacte significatiu en el rendiment de MBBR. Això resulta en un límit superior de la relació de reflux més econòmica (reflux Q/influent Q) en producció. Per sobre d'aquest valor, l'eficiència global de la desnitrificació disminueix quan el flux de retorn augmenta encara més. Si la naturalesa de l'efluent és adequada per a la desnitrificació frontal, la taxa d'eliminació de nitrogen és generalment entre el 50% i el 70% amb una relació de retorn de (1:1) a (3:1). En la pràctica de producció, les taxes de desnitrificació poden veure's afectades per factors com ara: la ubicació, les diferències estacionals en les propietats de l'efluent (per exemple, C/N), la concentració d'oxigen dissolt introduït al reactor i la temperatura de l'efluent.
2.7.2 Reactor de biofilm de llit mòbil amb post-desnitrificació
When the degradable carbon in the wastewater is naturally insufficient, or has been consumed by upstream processes, or when the wastewater treatment plant occupies an area subject to when the need for concise and high-speed denitrification is limited, MBBR with posterior denitrification can be considered. because the denitrification performance is not affected by internal circulation or carbon source, the posterior denitrification process can achieve high denitrification rates (>80%) amb una TRH curta.
Si els requisits de DBO i nitrats de l'efluent són més estrictes, pot ser que calgui una post-desnitrificació després de la petita aireació MBBR. L'experiència operativa mostra que si hi ha un procés de sedimentació aigües amunt, pot haver-hi concentracions de fòsfor a la post-desnitrificació que no siguin suficients per a la síntesi cel·lular, i el rendiment de la desnitrificació es pot inhibir en aquest punt.
Quan el carboni s'omple en excés, la taxa màxima d'eliminació de l'àrea de superfície del portador de nitrats (SARR) de la font de carboni aplicada pot ser superior a 2 g/(m2 -d). Les taxes d'eliminació de la superfície de nitrats per a diferents fonts de carboni i diferents temperatures es mostren a les figures 2-9.
● Figura 1-9 Taxa d'eliminació de la superfície dels portadors amb diferents fonts de carboni en funció de la temperatura
2.7.3 Reactor de biofilm de llit mòbil combinat pre/post desnitrificació
Es poden combinar reactors de llit mòbil amb desnitrificació frontal i posterior, aprofitant així l'economia de la desnitrificació frontal. El disseny del reactor de desnitrificació frontal es pot considerar com un dipòsit d'aireació a l'hivern. El disseny pot considerar l'ús del reactor de desnitrificació frontal com a tanc d'aireació a l'hivern. Això és perquè.
1) Augmentar el volum del dipòsit de reacció d'aireació ajuda a millorar la nitrificació.
2) Les temperatures més baixes de l'aigua poden provocar un augment de les concentracions d'oxigen dissolt i una reducció del DQO dissolt, cosa que pot afectar l'eficàcia de la desnitrificació frontal.
3) A l'hivern, el reactor de post-desnitrificació pot dur a terme totes les tasques de desnitrificació.
2.7.4 Agitació de la desnitrificació
En la desnitrificació MBBR, s'ha utilitzat un mesclador mecànic submergible muntat en rail per fer circular i barrejar el líquid al reactor.
cos i portador. S'han de tenir en compte específicament els aspectes següents a l'hora de dissenyar l'agitador: (1) la ubicació i la direcció de l'agitador; (3) Tipus d'agitador; (3) energia d'agitació.
La densitat relativa del transportador de biofilm és d'aproximadament 0,96, de manera que surarà a l'aigua sense aplicar energia, que és diferent del procés de fangs activats. Quan no hi ha energia aplicada en el procés de fangs actius, els sòlids (fangs) es dipositen.
Com a resultat, a MBBR, l'agitador s'ha de col·locar a prop de la superfície de l'aigua però no massa a prop de la superfície de l'aigua, en cas contrari, crearà un vòrtex a la superfície de reaigua i, per tant, portarà aire al reactor. Com es mostra a la figura 1-10, l'agitador s'ha d'inclinar lleugerament cap avall de manera que el portador es pugui empènyer més a fons al reactor. En general, un MBBR no airejat requereix de 25 a 35 w/m3 d'energia per agitar tot el portador. S'ha de tenir en compte especialment l'agitació de MBBR desnitrificant. No tots els agitadors són adequats per ser utilitzats en MBBR durant molt de temps. El fabricant d'agitadors (ABS), utilitzant diverses unitats MBBR, ha desenvolupat l'agitador ABS123K específicament adequat per a reactors de llit mòbil. Aquest agitador està fet d'acer inoxidable amb un agitador corbat cap enrere, que és capaç de suportar l'abrasió de l'agitador pel portador. Per evitar danys al suport i el desgast de l'agitador, l'agitador ABS123K té barres rodones de 12 mm soldades al llarg de les ales de l'hèlix. Quan s'utilitza en un reactor de llit mòbil, la velocitat de l'agitador ABS123K és bastant baixa (90 rpm a 50 Hz i 105 rpm a 60 Hz). L'energia de mescla necessària per agitar el MBBR desnitrificant està relacionada amb la relació d'ompliment del portador i el creixement esperat del biofilm. L'experiència pràctica demostra que l'agitació és més eficient amb proporcions baixes d'ompliment del portador (p<55%). At higher fill ratios, it is difficult for the agitator to circulate the carriers and therefore high carrier fill ratios should be avoided. Low filling ratios and correspondingly high carrier surface loadings increase the biofilm concentration and thus sink the carrier, making it easier for the stirrer to stir the carrier and circulate it in the reactor. From this point of view, it is important to choose the appropriate denitrification reactor size, as a proper reactor size allows for a filling ratio and mechanical stirring to be compatible.
● Figura 10
(a) Agitador ABS123K mirant a la superfície de l'aigua i inclinat 30 graus cap avall per empènyer el portador més endins al reactor;
(b) MBBR de desnitrificació en funcionament en una depuradora d'aigües residuals
2.8 Preprocessament
Igual que amb altres tecnologies de biofilm submergit, l'aigua d'alimentació a MBBR requereix un pretractament adequat. Per tal d'aconseguir una bona reixeta i sedimentació és necessari evitar l'acumulació a llarg termini de materials inerts desagradables com ara restes, plàstics i sorra en el MBBR. Com que el MBBR està parcialment ple de transportadors, aquests materials inerts són difícils d'eliminar un cop entren al MBBR. Quan hi ha tractament primari disponible, els fabricants de MBBR generalment recomanen que l'espai de la reixa no sigui més gran de 6 mm i, si no hi ha tractament primari disponible, s'ha d'instal·lar una reixa fina de 3 mm o menys. A més, si s'afegeix el MBBR al procés existent, no cal afegir més reixes si el nivell de tractament existent ja és elevat.
2.9 Separació sòlid-líquid de MBBR
En comparació amb el procés de fangs activats, el procés de llit mòbil és molt flexible des del punt de vista de la posterior separació sòlid-líquid gran. L'efecte del tractament biològic del procés de llit mòbil és independent de l'etapa de separació sòlid-líquid, de manera que les seves unitats de separació sòlid-líquid es poden variar. A més, la concentració de sòlids de l'efluent MBBR és almenys un ordre de magnitud inferior a la del procés de fangs activats. Per tant, una varietat de tecnologies de separació sòlid-líquid s'han aplicat amb èxit a MBBR, que es poden combinar amb tecnologies de separació sòlid-líquid senzilles i eficients, com ara la flotació d'aire o els dipòsits de sedimentació d'alta densitat on la terra és una prima. En la readaptació de les plantes de tractament d'aigües residuals existents, els dipòsits de decantació existents es poden utilitzar per a la separació de sòlids a MBBR.
2.10 Consideracions a l'hora de dissenyar MBBR
El següent és molt important per al disseny de MBBR.
2.10.1 MBBR Caudal de desplaçament (caudal horitzontal)
The peak flow rate (flow divided by reactor cross-sectional area) at peak flow through the MBBR must be considered in the design with a small flow rate (e.g. 20m/h), the carriers can be evenly distributed in the reactor. Too high travel flow rate (e.g. >35 m/h), els portadors s'acumularan a la xarxa interceptora i generaran grans pèrdues de càrrega. De vegades, les condicions hidràuliques al cabal màxim determinaran la geometria i el nombre de sèries de MBBR. Consultar amb el fabricant i determinar el cabal de viatge adequat és important per al disseny de MBBR. La relació d'aspecte del reactor també és un factor. En general, una relació d'aspecte petita (per exemple, 1:1 o menys) ajuda a reduir la deriva del portador cap a la graella d'interceptor a cabals màxims i permet una distribució més uniforme dels portadors dins del reactor.
2.10.2 Problemes d'escuma del tanc MBBR
Els problemes d'escuma no són habituals en MBBR, però són propensos a produir-se durant una posada en marxa o un funcionament deficients. A causa de dues parets de separació al mig de la piscina contínua és més alta que la superfície de l'aigua, de manera que l'escuma es limitarà al MBBR. Si s'ha de controlar l'escuma, es recomana l'ús d'agents antiescuma. L'ús d'antiespumantes cobrirà el portador i impedirà la difusió del substrat al biofilm, cosa que pot afectar el rendiment del MBBR. No s'han d'utilitzar antiespumantes de siliciur ja que no són compatibles amb suports de plàstic.
2.10.3 Lliurament del llit de transport i emmagatzematge temporal
Per als reactors de llit mòbil ben dissenyats i construïts, encara que els errors són rars, és prudent resoldre el problema de com treure el portador del reactor i emmagatzemar-lo quan el reactor s'apaga a causa del manteniment, etc. . Tots els líquids del reactor, inclosos els portadors, es poden drenar mitjançant una bomba de vòrtex de roda còncava de 10 cm. Si la proporció d'ompliment dissenyada és adequada, el portador d'un reactor es pot traslladar temporalment a un altre reactor. Tanmateix, el desavantatge d'aquest mètode és que és difícil restaurar els dos reactors a les seves proporcions d'ompliment originals quan es mouen els portadors cap enrere. Una vegada que els portadors es bombegen de nou al reactor, l'única manera raonable de mesurar amb precisió la proporció d'ompliment del portador és buidar el reactor i mesurar l'alçada del portador en ambdós reactors. L'ideal seria que hi hauria una altra piscina o una altra unitat no utilitzada que es pogués utilitzar com a contenidor d'emmagatzematge temporal per als transportistes, de manera que es pogués assegurar fàcilment la proporció original del portador d'ompliment del reactor.