حساب تصميم عملية MBBR والتفصيل

حساب تصميم عملية MBBR والتفصيل

بقلم: كيت

Email: info@juntaiplastic.com

التاريخ: 12 يوليو 2021

جدول المحتويات

1. ما هو MBBR و MBBR Full Form

2. تصميم عملية MBBR

2.1 مقدمة من حاملة الأغشية الحيوية الرقيقة

2.2 إزالة المواد الكربونية

2.3 تصميم حمولة عالية MBBR

2.4 تصميم الحمل التقليدي MBBR

2.5 تصميم حمولة منخفضة MBBR

2.6 نترجة تكنولوجيا MBBR

2.7 نزع النتروجين من خزان MBBR

     2.7.1 مفاعل بيوفيلم بطبقة متحركة مع نزع النتروجين المسبق

     2.7.2 مفاعل بيوفيلم متحرك بطبقة ما بعد نزع النتروجين

     2.7.3 الجمع بين قبل / بعد نزع النتروجين المتحرك مفاعل بيوفيلم

     2.7.4 تحريض نزع النتروجين

2.8 ما قبل المعالجة

2.9فصل الصلبة والسائلة من MBBR

2.10 اعتبارات عند تصميم MBBR

     2.10.1معدل تدفق السفر MBBR (معدل التدفق الأفقي)

     2.10.2 مشاكل رغوة خزان MBBR

     2.10.3 خلوص سرير الناقل والتخزين المؤقت

1. ما هو النموذج الكامل MBBR و MBBR

على مدار العشرين عامًا الماضية ، تطور المفاعل المتحرك ذو الأغشية الحيوية (MBBR) إلى عملية معالجة مياه الصرف الصحي البسيطة والقوية والمرنة والمضغوطة. تم استخدام تكوينات مختلفة من MBBR بنجاح لإزالة الطلب الأوكسجيني البيولوجي ، وأكسدة الأمونيا وإزالة النيتروجين ، ويمكن أن تلبي معايير جودة النفايات السائلة المختلفة بما في ذلك القيود الصارمة على المغذيات.

يستخدم مفاعل الأغشية الحيوية ذات الطبقة المتحركة البلاستيك المصمم خصيصًا كحامل للأغشية الحيوية ، ومن خلال التهوية ، يتم استخدام السائل

يمكن تعليق المادة الحاملة في المفاعل عن طريق إعادة التدفق أو الخلط الميكانيكي. في معظم الحالات ، يتم تعبئة المادة الحاملة بين 1/3 و 2/3 من المفاعل. إن تعدد استخدامات MBBR يسمح لمهندس التصميم باستخدام خياله على أكمل وجه. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين MBBR ومفاعلات الأغشية الحيوية الأخرى في أنه يجمع بين العديد من مزايا طرق الحمأة المنشطة والطبقة الحيوية مع تجنب أكبر عدد ممكن من عيوبها.

1) مثل مفاعلات الأغشية الحيوية الأخرى المغمورة ، فإن MBBR قادرة على تكوين أغشية حيوية نشطة عالية التخصص يمكن تكييفها مع الظروف المحددة داخل المفاعل. ينتج عن الأغشية الحيوية عالية التخصص كفاءة عالية لكل وحدة حجم للمفاعل ويزيد من ثبات العملية ، وبالتالي تقليل حجم المفاعل.

2) إن المرونة وتدفق العملية لـ MBBR تشبه إلى حد كبير تلك الخاصة بالحمأة المنشطة ، مما يسمح بترتيب المفاعلات المتعددة بالتتابع على طول اتجاه التدفق لتلبية أهداف المعالجة المتعددة (مثل إزالة BOD ، النترجة ، نزع النتروجين المسبق أو اللاحق) بدون بحاجة لمضخة وسيطة.

3) يتم الاحتفاظ بمعظم الكتلة الحيوية النشطة باستمرار في المفاعل ، لذلك على عكس عملية الحمأة المنشطة ، MBBR يكون تركيز المواد الصلبة في دفق MBBR مرتفعًا على الأقل مثل تركيز المواد الصلبة في المفاعل. إن MBBR هي ترتيب من حيث الحجم أقل من خزان الترسيب التقليدي ، لذلك بالإضافة إلى خزان الترسيب التقليدي ، يمكن لـ MBBR استخدام مجموعة متنوعة من عمليات فصل الصلبة والسائلة المختلفة.

4) MBBR متعدد الاستخدامات ويمكن أن يكون للمفاعل أشكال هندسية مختلفة. بالنسبة لمشاريع التعديل التحديثي ، فإن MBBR مناسبة تمامًا لتعديل البرك الموجودة.

2.تصميم عملية MBBR

يعتمد تصميم MBBR على مفهوم أن MBBR المتعددة تشكل سلسلة ، لكل منها وظيفة محددة ، وأن MBBR تعمل معًا لإنجاز مهمة معالجة مياه الصرف الصحي. هذا الفهم مناسب لأنه في ظل الظروف الفريدة المتوفرة (على سبيل المثال المتبرعين بالإلكترون ومتقبلات الإلكترون) ، يكون كل مفاعل قادرًا على زراعة غشاء حيوي متخصص قادر على استخدامه لتحقيق مهمة معالجة معينة. يمكن النظر إلى هذا النهج المعياري على أنه تصميم بسيط ومباشر يتكون من سلسلة من المفاعلات المتعددة المختلطة بالكامل ، ولكل منها غرض معالجة فريد. على النقيض من ذلك ، فإن تصميم أنظمة الحمأة المنشطة معقد للغاية: نظرًا لحدوث تفاعلات تنافسية دائمًا ، من أجل تحقيق هدف المعالجة المطلوب خلال فترة الإقامة التي يحددها كل جزء من الخزان (مناطق التهوية وعدم التهوية) ، يجب الحفاظ على إجمالي وقت بقاء المخلفات الحيوية الصلبة (SRT) عند مستوى مناسب بحيث يمكن للبكتيريا أن تمتزج (فيما يتعلق بمعدلات النمو البكتيري وخصائص المياه الخام) وتنمو معًا.

إن بساطة MBBR هي التي تسمح لنا بفهم البيوفيلم في MBBR جيدًا في الممارسة العملية من خلال ملاحظات الباحثين والمهندسين ومشغلي محطات معالجة مياه الصرف الصحي. تقدم غالبية هذه الورقة أمثلة على ملاحظات MBBR ، وبالتالي توضح تلك المكونات والعوامل الحرجة التي يجب مراعاتها في تصميم وتشغيل MBBR.

● جونتايMBBRPرويسFقليلDiagram

2.1مقدمة من حاملة الأغشية الحيوية الرقيقة

مفتاح نجاح أي مفاعل بيوفيلم هو الحفاظ على نسبة عالية من الحجم النشط بيولوجيًا داخل المفاعل. في حالة تحويل تركيز الكتلة الحيوية على ناقلات MBBR إلى تركيز المواد الصلبة العالقة ، تكون القيم بشكل عام حوالي 1000 إلى 5000 مجم / لتر. من حيث حجم الوحدة ، فإن معدل إزالة MBBR أعلى بكثير من معدل إزالة الحمأة المنشطة. يمكن أن يعزى ذلك إلى ما يلي.

1) تتحكم قوة القص المطبقة على الناقل بواسطة طاقة الخلط (مثل التهوية) بفاعلية في سمك الغشاء الحيوي على الناقل ، وبالتالي الحفاظ على نشاط بيولوجي إجمالي مرتفع.

2) القدرة على الحفاظ على مستوى عالٍ من الكتلة الحيوية المخصصة في ظل ظروف محددة داخل كل مفاعل ، بغض النظر عن إجمالي HRT للنظام.

3) تحافظ حالة التدفق المضطرب في المفاعل على معدل الانتشار المطلوب.

يمكن استخدام مفاعلات الطبقة المتحركة لإزالة الطلب الأوكسجيني البيولوجي ، والنترة ونزع النتروجين ، وبالتالي يمكن دمجها في عمليات مختلفة. يلخص الجدول 1-1 العمليات المختلفة لـ MBBR. يرتبط تحديد العملية الأكثر كفاءة بالعوامل التالية.

1) الظروف المحلية ، بما في ذلك التخطيط والمقطع الهيدروليكي (الارتفاع) لمحطة معالجة مياه الصرف الصحي.

2) عمليات المعالجة الحالية وإمكانية تعديل المنشآت والبرك القائمة.

3) نوعية المياه المستهدفة.

● جدول 1-1 ملخص عملية MBBR

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) ، فإن معدل إزالة الركيزة لـ MBBR هو رد فعل من الدرجة الأولى. في ظل ظروف خاضعة للرقابة ، يمكن التعبير عن معدل إزالة مساحة سطح الحامل (SAAR) كدالة لتحميل مساحة سطح الحامل (SALR) ، كما هو موضح في المعادلة (1-1).

r =r_الأعلى- [L / (K plus L)] (1-1)

r - معدل الإزالة (g / (m 2 - d)) ؛

r_الأعلى- الحد الأقصى لمعدل الإزالة (g / (m 2 - d)).

L - معدل التحميل (g / (m 2 - d)).

ك - ثابت نصف التشبع.

2.2 إزالة المواد الكربونية

يعتمد تحميل مساحة السطح (SALR) للناقل المطلوب لإزالة الكربون على أهم غرض معالجته وطرق فصل المياه عن الحمأة.

يقدم الجدول 1-2 نطاقات تحميل BOD شائعة الاستخدام لأغراض التطبيق المختلفة. يجب استخدام قيم تحميل أقل عندما تكون النترجة في اتجاه مجرى النهر. يجب استخدام الأحمال العالية فقط عند التفكير في إزالة الكربون. توضح التجربة أنه بالنسبة لإزالة الكربون ، فإن الأكسجين المذاب في المرحلة السائلة الرئيسية البالغة 2-3 ملغم / لتر كافٍ وأن الزيادة الإضافية في تركيز الأكسجين المذاب لا تعني تحسين معدل إزالة مساحة سطح الناقل (SARR).

● جدول 1-2 قيم تحميل BOD النموذجية

2.3تصميم حمولة عالية MBBR

للوفاء بالمعايير الأساسية للمعالجة الثانوية ولكنك تحتاج إلى نظام تحميل عالي مدمج ، فكر في استخدام مفاعل طبقة متحركة

عندما تعمل MBBR تحت حمولة عالية ، تكون قيمة تحميل مساحة سطح الناقل (SALR) عالية. عندما يتم تشغيل MBBR تحت حمولة عالية ، تكون قيمة تحميل مساحة سطح الحامل (SALR) عالية ، والهدف الرئيسي هو إزالة الطلب الأوكسجيني البيولوجي الذائب والقابل للتحلل بسهولة من المياه المؤثرة. عند التحميل العالي ، يفقد الغشاء الحيوي المسقوف خاصية الاستقرار الخاصة به ، لذلك غالبًا ما يتم استخدام التخثر الكيميائي أو التعويم بالهواء أو عملية التلامس مع المواد الصلبة لإزالة المواد الصلبة العالقة من النفايات السائلة ذات الحمولة العالية MBBR. ومع ذلك ، بشكل عام ، هذه العملية هي عملية بسيطة يمكن أن تفي بالمعايير الأساسية للعلاج الثانوي باستخدام العلاج التعويضي بالهرمونات قصير. يتم عرض نتائج دراسة MBBR عالية التحميل في الشكل 1-3. يوضح الشكل 1-3 (أ) أن MBBR فعالة جدًا في إزالة COD وهي خطية بشكل أساسي على نطاق واسع من الأحمال. يوضح الشكل 1- 3 (ب) أن تسوية النفايات السائلة MBBR سيئة للغاية ، حتى في معدلات التدفق السطحي المنخفضة للغاية ، مما يشير إلى أن هناك حاجة بالفعل إلى استراتيجية محسنة لالتقاط المواد الصلبة. تم استخدام عملية الاتصال MBBR / المواد الصلبة في محطة معالجة مياه الصرف الصحي Mao Point في نيوزيلندا. يوضح الشكل 1-4 العلاقة بين إزالة الطلب الأوكسجيني البيولوجي الذائب وإجمالي تحميل الطلب الأوكسجيني البيولوجي المؤثر في هذا المصنع. يوضح الشكل 1-4 أن القيم النموذجية لإزالة BOD للتحميل العالي MBBR تتراوح من 70 بالمائة إلى 75 بالمائة. يسمح التكتل الحيوي والمعالجة الإضافية بعملية التلامس مع المواد الصلبة للعملية بتلبية المعايير الأساسية للمعالجة الثانوية.

● الشكل 1-3

(أ) معدل إزالة COD عند التحميل العالي.

(ب) ضعف الترسيب للفيلم الحيوي المنفصل تحت الحمل العالي

● الشكل {0}} العلاقة بين معدل إزالة الطلب الأوكسجيني البيولوجي الذائب وإجمالي حمل الطلب الأوكسجيني البيولوجي في حمولة MBBR العالية

2.4 تصميم الحمل التقليدي MBBR

عندما يتم النظر في عملية المعالجة الثانوية التقليدية ، يمكن اختيار مفاعل السرير المتحرك. في هذه الحالة ، يمكن أن يفي متسلسل 2 MBBR في الصف بمتطلبات العلاج (مستوى المعالجة الثانوية).

يلخص الجدول 1- 4 إزالة BOD7 في محطات معالجة مياه الصرف الصحي الأربعة. استخدمت جميع محطات معالجة مياه الصرف الصحي الأربعة MBBR المحملة تقليديًا مع حمولة عضوية MBBR تبلغ 7-10 gBOD7 / (م 2 - يوم) (عند 10 درجات) ؛ قبل MBBR ، تم تطبيق المواد الكيميائية للتلبد وإزالة الفوسفور ، كما تم تنفيذ الفصل المعزز للمادة المعلقة.

● نتائج تشغيل الحمل التقليدي MBBR مع عملية إزالة الفوسفور الكيميائي

2.5تصميم حمولة منخفضة MBBR

عندما يتم وضع MBBR قبل مفاعل النترجة ، فإن خيار التصميم الأكثر اقتصادا هو النظر في استخدام MBBR للإزالة العضوية. يسمح هذا لمفاعل طبقة النترجة المتحرك في اتجاه مجرى MBBR بتحقيق معدل نترجة مرتفع. إذا لم يتم تقليل حمل الطلب الأوكسجيني البيولوجي من النترجة MBBR بشكل كافٍ ، فسيتم تقليل معدل النترجة بشكل كبير ، مما يترك المفاعل في حالة غير فعالة.

يوضح الشكل {0} (أ) تأثير زيادة تحميل الطلب الأوكسجيني البيولوجي على معدل نترجة الحامل. هذا مثال على حمل الطلب الأوكسجيني البيولوجي المرتفع الذي يؤدي إلى حمل نترجة مفرط في القسم الأخير عند إزالة المادة العضوية في القسم الأمامي. في هذا المثال ، كان معدل النترجة 0. 8 جم / (م 2 - ي). عندما كان حمل الطلب الأوكسجيني البيولوجي 2 جم / (م 2 - ي) وكان الأكسجين المذاب في السائل الرئيسي 6 مجم / لتر. ومع ذلك ، عندما زاد حمل الطلب الأوكسجيني البيولوجي إلى 3 جم / (م 2 - ي) ، كان معدل النترجة 0.8 جم / (م 2 - ي). ومع ذلك ، عند زيادة حمل الطلب الأوكسجيني البيولوجي إلى 3 جم / (م 2 - ي) ، انخفض معدل النترجة بنحو 50 بالمائة. لمواجهة هذا ، يمكن للمشغل زيادة تركيز الأكسجين المذاب في الطور السائل الرئيسي أو زيادة نسبة الملء لتقليل معدل تحميل السطح. ومع ذلك ، من المهم ملاحظة أنه لا ينبغي استخدام مثل هذا النهج في التصميم بسبب الافتقار إلى الاقتصاد والفعالية. علاوة على ذلك ، عند تصميم MBBR لإزالة الطلب الأوكسجيني البيولوجي ، ينبغي اتباع نهج متحفظ ، واختيار معدل تحميل منخفض للحجم من أجل الحصول على أقصى قدر من الكفاءة في عملية النترجة النهائية MBBR.

يوضح الشكل 1-6 (ب) معدلات النترجة لثلاثة MBBR الهوائية للتسلسل. في الشكل 6 (ب) ، تمت إزالة الناقل داخل كل MBBR لتجربة صغيرة لمعدل النترجة. استمرت الاختبارات الفرعية لمدة 6 أسابيع ونُفذت مرتين. في كل اختبار فرعي ، كانت ظروف المفاعلات الفرعية الثلاثة متطابقة تقريبًا (على سبيل المثال ، الأكسجين المذاب ، ودرجة الحرارة ، ودرجة الحموضة ، والتركيز الأولي لنيتروجين الأمونيا). أظهرت نتائج الاختبار أن المفاعل الأول كان له أعلى حمل مذاب من COD (5.6 جم / (م 2 - ي)) ولم يكن له تأثير نترجة تقريبًا ، ولكنه كان ناجحًا جدًا في إزالة حمولة COD. يتضح هذا من خلال الجانبين التاليين.

(1) معدل النترجة لمفاعل المرحلة الثانية مرتفع وقريب من معدل المرحلة الثالثة.

(2) لم تكن تحميلات COD الذائبة في المرحلتين الثانية والثالثة مختلفة بشكل كبير.

لتصميم المفاعلات منخفضة الحمولة ، من المهم اختيار تحميل منطقة سطح الناقل (SALR) بشكل متحفظ. من الممكن

تم استخدام المعادلة التالية لتصحيح مساحة التحميل السطحية للناقل (SALR) وفقًا لدرجة حرارة التدفق: LT=L101.06 (T -10)

LT - الحمل عند درجة الحرارة T.

L 10 -10 درجة عند تحميل 4.5 جم / (م 2 - ي).

● الشكل 1-6

(أ) تأثير تحميل الطلب الأوكسجيني البيولوجي والأكسجين المذاب على معدل النترجة عند 15 درجة.

(ب) الاختلافات في معدلات النترجة لـ MBBR المختلفة في سلسلة MBBR

2.6النترتةمن تكنولوجيا MBBR

هناك بعض العوامل التي لها تأثير كبير على أداء nitro MBBR ويجب أخذها في الاعتبار عند تصميم nitro MBBR. أثقل

العوامل.

(1) التحميل العضوي.

(2) تركيز الأكسجين المذاب.

(3) تركيز الأمونيا.

(4) تركيز النفايات السائلة.

(5) درجة الحموضة أو القلوية.

يوضح الشكل {0}} أنه للحصول على معدلات نترجة مُرضية في MBBR الآزوت التي تكون في اتجاه مجرى النهر ، من المهم إزالة المواد العضوية من النفايات السائلة في MBBR المنبع ؛ خلاف ذلك ، سوف يتنافس البيوفيلم غير المتجانسة مع الفضاء والأكسجين ، وبالتالي تقليل (إطفاء) نشاط النترجة للغشاء الحيوي. يزداد معدل النترجة مع تناقص الحمل العضوي حتى يصبح الأكسجين المذاب هو العامل المحدد. فقط بتركيزات منخفضة للغاية من الأمونيا (<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="">

عند وجود تركيزات كافية من القلوية والأمونيا (على الأقل في البداية) ، ستنخفض معدلات النترجة مع التحميل العضوي

يزداد حتى يصبح الأكسجين المذاب هو العامل المحدد. داخل الأغشية الحيوية الآزوتية المزروعة جيدًا ، سيحد تركيز الأكسجين المذاب من معدل النترجة على المادة الحاملة فقط إذا كانت نسبة O2 إلى NH4 plus -N أقل من 2. 0. على عكس أنظمة الحمأة المنشطة ، في ظل ظروف محدودة الأكسجين ، يُظهر معدل التفاعل في مفاعلات الطبقة المتحركة علاقة خطية أو خطية تقريبًا مع تركيز الأكسجين المذاب في جسم الطور السائل. قد يكون هذا بسبب حقيقة أن مرور الأكسجين عبر الغشاء السائل الثابت إلى البيوفيلم قد يكون خطوة حاسمة في الحد من نقل الأكسجين. تؤدي زيادة تركيز الأكسجين المذاب في الطور السائل الرئيسي إلى زيادة تدرج تركيز الأكسجين المذاب داخل الغشاء الحيوي الرقيق. في معدلات التهوية العالية ، تساهم طاقة الخلط المتزايدة أيضًا في نقل الأكسجين من المرحلة السائلة الرئيسية إلى الغشاء الحيوي الرقيق. كما يتضح من الشكل 1- 6 (أ) ، إذا ظل الحمل العضوي ثابتًا (على سبيل المثال ، ثبات سمك وتكوين الأغشية الحيوية الحيوية) ، فيمكن توقع علاقة خطية بين معدل النترجة وتركيز الأكسجين المذاب. يوضح الشكل {8}} أن زيادة الأكسجين المذاب في الطور السائل الرئيسي يساهم في معدل النترجة حتى يتم تقليل تركيز الأمونيا في الطور السائل الرئيسي إلى مستوى منخفض جدًا.

● الشكل 1-7 تأثير الأكسجين المذاب عند تركيز منخفض من الأمونيا

بالنسبة للغشاء الحيوي النتري "النقي" جيدًا ، لا يؤثر تركيز الأمونيا في الطور السائل الرئيسي على معدل التفاعل حتى يصل O2: NH4 plus - N إلى 2 إلى 5. بعض الأمثلة على O2: NH4 plus - N معطاة في الجدول 1-5.

● جدول {0}} بعض الأمثلة على O₂: نيو هامبشاير₄^زائد- N

غالبًا ما يبدأ تصميم MBBR بقيمة عتبة 3.2. قيمة العتبة قابلة للتعديل. باستخدام المعادلة (1-3) ، يمكن استخدام تركيز الأمونيا عند هذه القيمة الحدية لتقدير معدل النترجة المناسب واستخدامه كأساس للتصميم.

r_{نيو هامبشاير 3- شمال}= ك × (SNH 3- شمال) (ن) (1-3)

r_{نيو هامبشاير 3- شمال}-معدل النترجة (g rNH 3- N / (m 2 - d)

ك - معدل التفاعل ثابت (يعتمد على الموقع ودرجة الحرارة).

SNH 3- N - تركيز الركيزة الذي يحد من معدل التفاعل.

ن - عدد مراحل التفاعل (حسب الموقع ودرجة الحرارة).

ثابت معدل التفاعل (k) مع سماكة الأغشية الحيوية وانتشار الركيزة المحددة عند تركيز أكسجين مذاب معين. يرتبط المعامل بعدد مستويات التفاعل (n) بالفيلم السائل المجاور للغشاء الحيوي. عندما يكون التدفق المضطرب قويًا وتكون طبقة الغشاء السائل الثابتة رقيقة ، يميل مستوى التفاعل إلى {{0}. 5؛ عندما يكون التدفق المضطرب بطيئًا والغشاء السائل الثابت سميكًا ، يميل مستوى التفاعل إلى 1.0. في هذه المرحلة ، يصبح الانتشار هو العامل المحدد للمعدل.

يمكن تقدير تركيز الأمونيا بالقيمة الحرجة (SNH 3- N) من النسبة الحرجة وتركيز الأكسجين المذاب في المرحلة السائلة الرئيسية ، كما هو موضح أدناه. يمكن أن تساعد زيادة تركيز الأكسجين المذاب في المرحلة السائلة الرئيسية في تقليل النسبة الحرجة ، ولكن دون نجاح يذكر. أيضًا ، ضع في اعتبارك الحالة التي تتنافس فيها البكتيريا غيرية التغذية على الفضاء تحت أحمال مفاعل معينة وظروف الخلط ، مما يقلل من مرور الأكسجين عبر الطبقة غيرية التغذية على الأغشية الحيوية.

(SNH 3- N)=1. 72mg-N / L=(6mgO2 / L - 0. 5O2 / L) /3.2

إذا أخذنا SNH {{0}} كـ 1.72 ، بافتراض ثابت معدل التفاعل k=0. 5 ومرحلة التفاعل 0.7 ، يمكن حساب المعادلة (1- 3) على النحو التالي.

rNH 3- شمال =0. 73 جم / (م 2 - ي) =0. 5 × 1.720.7

عند النظر في تأثير درجة الحرارة على MBBR الآزوت ، هناك عدة عوامل مهمة. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن درجة حرارة النفايات السائلة داخل MBBR يمكن أن تؤثر جوهريًا على العملية الحركية للنترة البيولوجية ؛ معدل انتشار الركيزة داخل وخارج الكتلة الحيوية ؛ ولزوجة السائل ، والتي بدورها قد يكون لها تأثير مضاعف على طاقة القص على سمك الأغشية الحيوية. يمكن التعبير عن تأثير درجة الحرارة على معدلات التفاعل العيانية الموصوفة أعلاه بالعلاقة التالية.

كيلو طن 2= كيلو طن 1- θ (T 2- T1) (1-4)

kT 1 - ثابت معدل التفاعل عند درجة حرارة T1.

kT 2 - ثابت معدل التفاعل عند درجة حرارة T2.

θ - معامل درجة الحرارة.

على الرغم من أن اعتماد حركيات النترجة على درجة الحرارة في درجة حرارة التصميم الشتوي يقلل من معدل النترجة لـ MBBR ، يمكن ملاحظة زيادة تركيز الأغشية الحيوية على الناقل في درجات حرارة منخفضة ، بالإضافة إلى أنه يمكن زيادة تركيز الأكسجين المذاب في المفاعل ، مما يخفف كلاهما التأثير السلبي لدرجة الحرارة على معدل النترجة. عند درجات حرارة منخفضة للنفايات السائلة ، لوحظ ارتفاع الكتلة الحيوية (جم / م 2). بالإضافة إلى ذلك ، يمكن زيادة تركيز الأكسجين المذاب في الطور السائل الرئيسي دون زيادة معدل التهوية لأن الأكسجين في هذا يرجع إلى قابلية الذوبان العالية للسوائل ذات درجة الحرارة المنخفضة. يؤدي هذا إلى النتيجة النهائية أنه بينما يكون نشاط الأغشية الحيوية أعلى من نشاط الأغشية الحيوية (g NH 3- N / (m 2 - d) ÷ g SS / m2) ينخفض ​​، لكن نشاط النترجة لكل وحدة لا يزال من الممكن الحفاظ على مساحة سطح الناقل عند مستوى عالٍ. ويرد في الشكل 1- 8 (أ) التباين الموسمي للكتلة الحيوية مع درجة حرارة التدفق للنترجة الثلاثية MBBR. عندما زادت درجة حرارة مياه الصرف من 15 درجة مئوية إلى 15 درجة مئوية بين مايو ويونيو ، انخفض تركيز الكتلة الحيوية بشكل حاد. الشكل 1- 8 (ب) يقسم البيانات إلى منطقتين وفقًا لدرجة حرارة الصرف (〈15 درجة و 15 درجة). على الرغم من أن النشاط النوعي للغشاء الحيوي ينخفض ​​في منطقة 15 درجة ، إلا أن الأداء العياني للمفاعل يظل مرتفعًا بسبب ارتفاع تركيز الكتلة الحيوية الكلية وارتفاع تركيز الأكسجين المذاب (الناجم عن زيادة قابلية ذوبان الغاز في درجات حرارة منخفضة). تشير هذه الظاهرة المرصودة إلى أنه يمكن الحفاظ على معدل تفاعل السطح العياني على الناقل عند مستوى عالٍ تحت ظروف درجات الحرارة المنخفضة ، على الرغم من انخفاض معدل نمو البكتيريا الآزوتية ، بسبب تكيف الأغشية الحيوية.

● الشكل 1-8 (أ) التباين الموسمي لتركيز الكتلة الحيوية ودرجة الحرارة في MBBR مع النترجة الثلاثية.

(ب) العلاقة بين نشاط النترجة وتركيز الأكسجين المذاب في ظروف درجات حرارة مختلفة

2.7 نزع النتروجينمن خزان MBBR

تم استخدام مفاعلات الطبقة المتحركة بنجاح في عمليات نزع النتروجين السابقة واللاحقة والمشتركة. على عكس العناصر الحيوية الأخرى مثل عملية نزع النتروجين من المواد ، فإن العوامل التي يجب مراعاتها في التصميم هي.

1) مصدر كربون مناسب ونسبة كربون إلى نيتروجين مناسبة في المفاعل.

2) الدرجة المطلوبة لنزع النتروجين.

3) درجة حرارة النفايات السائلة.

4) الأكسجين المذاب في مياه العودة أو المنبع.

2.7.1 مفاعل بيوفيلم بطبقة متحركة مع نزع النتروجين المسبق

عند الحاجة إلى إزالة الطلب الأوكسجيني البيولوجي ، والنترة ، وإزالة النيتروجين المعتدلة ، فإن MBBR مع نزع النتروجين الأمامي مناسبة تمامًا. من أجل الاستفادة الكاملة من حجم مفاعل نقص الأكسجين ، يجب أن تحتوي مياه التغذية على نسبة مناسبة من COD القابل للتحلل الحيوي ونيتروجين الأمونيا (C) /ن). نظرًا لأن مرحلة النترجة لـ MBBR تتطلب أكسجين مذاب مرتفعًا ، فإن الأكسجين المذاب في التدفق له تأثير كبير على أداء MBBR. ينتج عن هذا حد أعلى لنسبة الارتداد الأكثر اقتصادا (Q reflux / Q) في الإنتاج. فوق هذه القيمة ، تنخفض الكفاءة الكلية لنزع النتروجين عندما يزداد تدفق الإرجاع بشكل أكبر. إذا كانت طبيعة النفايات السائلة مناسبة لنزع النتروجين من الواجهة الأمامية ، فإن معدل إزالة النيتروجين يكون بشكل عام بين 50 في المائة و 70 في المائة بمعدل عائد (1: 1) إلى (3: 1). في ممارسة الإنتاج ، يمكن أن تتأثر معدلات نزع النتروجين بعوامل مثل: الموقع ، والاختلافات الموسمية في خصائص النفايات السائلة (على سبيل المثال ، C / N) ، وتركيز الأكسجين المذاب الذي يتم إحضاره إلى المفاعل ، ودرجة حرارة النفايات السائلة.

2.7.2 مفاعل بيوفيلم متحرك بطبقة ما بعد نزع النتروجينn

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 بالمائة) بعلاج هورموني بديل قصير.

إذا كانت متطلبات النفايات السائلة من الطلب الأوكسجيني البيولوجي والنترات أكثر صرامة ، فقد تكون هناك حاجة إلى إزالة النتروجين بعد التهوية الصغيرة MBBR. تظهر الخبرة التشغيلية أنه إذا كانت هناك عملية ترسيب في المراحل الأولى ، فقد تكون هناك تركيزات الفوسفور في مرحلة ما بعد نزع النتروجين والتي لا تكفي لتخليق الخلايا ، وقد يتم تثبيط أداء نزع النتروجين عند هذه النقطة.

عندما يملأ الكربون أكثر من اللازم ، يمكن أن يكون الحد الأقصى لمعدل إزالة مساحة سطح حامل النترات (SARR) لمصدر الكربون المطبق أكبر من 2 جم / (م 2 - د). معدلات إزالة مساحة سطح النترات لمصادر الكربون المختلفة ودرجات الحرارة المختلفة موضحة في الأشكال 2-9.

● الشكل 1-9 معدل إزالة مساحة السطح للحوامل ذات مصادر الكربون المختلفة كدالة لدرجة الحرارة

2.7.3 مشترك قبل / بعد نزع النتروجين مفاعل بيوفيلم متحرك

يمكن دمج مفاعلات الطبقة المتحركة مع نزع النتروجين الأمامي والخلفي ، وبالتالي الاستفادة من اقتصاديات نزع النتروجين الأمامي. يمكن اعتبار تصميم مفاعل نزع النتروجين الأمامي بمثابة خزان تهوية في الشتاء. قد ينظر التصميم في استخدام مفاعل نزع النتروجين الأمامي كخزان تهوية في الشتاء. هذا بسبب.

1) زيادة حجم خزان تفاعل التهوية يساعد على تحسين النترجة.

2) يمكن أن تؤدي درجات حرارة الماء المنخفضة إلى زيادة تركيزات الأكسجين المذاب وتقليل COD الذائب ، مما قد يؤثر على فعالية نزع النتروجين في الواجهة الأمامية.

3) في فصل الشتاء ، يمكن لمفاعل ما بعد نزع النتروجين القيام بجميع مهام نزع النتروجين.

2.7.4 إثارة نزع النتروجين

في عملية نزع النتروجين MBBR ، تم استخدام خلاط ميكانيكي غاطس مثبت على سكة لتوزيع السائل وخلطه في المفاعل

الجسم والحامل. يجب مراعاة الجوانب التالية على وجه التحديد عند تصميم المحرض: (1) موقع واتجاه المحرض ؛ (3) نوع النمام ؛ (3) تحريك الطاقة.

تبلغ الكثافة النسبية لحامل الأغشية الحيوية حوالي 0 .96 ، لذلك سوف يطفو في الماء بدون طاقة مطبقة ، والتي تختلف عن عملية الحمأة المنشطة. عندما لا توجد طاقة مطبقة في عملية الحمأة المنشطة ، تستقر المواد الصلبة (الحمأة).

نتيجة لذلك ، في MBBR ، يجب وضع المحرك بالقرب من سطح الماء ولكن ليس قريبًا جدًا من سطح الماء ، وإلا فإنه سيخلق دوامة على سطح إعادة الماء وبالتالي يجلب الهواء إلى المفاعل. كما هو مبين في الشكل 1-10 ، يجب إمالة المحرك إلى الأسفل قليلاً بحيث يمكن دفع المادة الحاملة إلى عمق المفاعل. بشكل عام ، تتطلب MBBR غير الهوائية 25 إلى 35 واط / م 3 من الطاقة لتحريك الناقل بأكمله. يجب أن يؤخذ في الاعتبار تحريض نزع النتروجين MBBR بشكل خاص. ليست كل المحرضات مناسبة للاستخدام في MBBR لفترة طويلة. قامت الشركة المصنعة للنمام (ABS) ، باستخدام عدة وحدات MBBR ، بتطوير أداة التحريك ABS123K المناسبة خصيصًا لمفاعلات الطبقة المتحركة. هذا المحرك مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ مع محرض منحني للخلف ، وهو قادر على تحمل تآكل المحرك بواسطة الناقل. لمنع تلف الحامل وتآكل المحرض ، يحتوي المحرك ABS123K على قضبان مستديرة مقاس 12 مم ملحومة على طول أجنحة المروحة. عند استخدامه في مفاعل السرير المتحرك ، تكون سرعة المحرك ABS123K منخفضة جدًا (90 دورة في الدقيقة عند 50 هرتز و 105 دورة في الدقيقة عند 60 هرتز). طاقة الخلط المطلوبة لتحريك MBBR المزيل للنيتروجين مرتبطة بنسبة تعبئة الحامل والنمو المتوقع للغشاء الحيوي. تظهر التجربة العملية أن التحريك يكون أكثر كفاءة عند معدلات تعبئة منخفضة للناقلات (على سبيل المثال<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="">

● الشكل 10

(أ) محرك ABS123K يواجه سطح الماء ويميل 30 درجة لأسفل لدفع الناقل إلى عمق المفاعل ؛

(ب) نزع النتروجين MBBR قيد التشغيل في محطة معالجة مياه الصرف الصحي

2.8 ما قبل المعالجة

كما هو الحال مع تقنيات الأغشية الحيوية الأخرى المغمورة ، تتطلب مياه التغذية إلى MBBR معالجة مسبقة مناسبة. من أجل شبكة جيدة وترسيب ضروري لتجنب التراكم طويل الأمد للمواد الخاملة السيئة مثل الحطام والبلاستيك والرمل في MBBR. نظرًا لأن MBBR مملوءة جزئيًا بالناقلات ، فمن الصعب إزالة هذه المواد الخاملة بمجرد دخولها MBBR. عند توفر المعالجة الأولية ، يوصي مصنعو MBBR عمومًا ألا تزيد فجوة الشبكة عن 6 مم ، وفي حالة عدم توفر معالجة أولية ، يجب تركيب شبكة رفيعة تبلغ 3 مم أو أقل. بالإضافة إلى ذلك ، إذا تمت إضافة MBBR إلى العملية الحالية ، فلا داعي لإضافة المزيد من الشبكات إذا كان مستوى المعالجة الحالي مرتفعًا بالفعل.

2.9 فصل صلب عن سائل لـ MBBR

بالمقارنة مع عملية الحمأة المنشطة ، فإن عملية الطبقة المتحركة مرنة للغاية من وجهة نظر الفصل اللاحق بين الصلبة والسائلة الكبيرة. إن تأثير المعالجة البيولوجية لعملية الطبقة المتحركة مستقل عن خطوة فصل المادة الصلبة والسائلة ، لذلك يمكن أن تتنوع وحدات فصل السوائل الصلبة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تركيز المواد الصلبة للنفايات السائلة MBBR هو على الأقل ترتيب واحد من حيث الحجم أقل من تركيز عملية الحمأة المنشطة. لذلك ، تم تطبيق مجموعة متنوعة من تقنيات فصل المواد الصلبة والسائلة بنجاح على MBBR ، والتي يمكن دمجها مع تقنيات فصل الصلبة والسائلة البسيطة والفعالة مثل تعويم الهواء أو خزانات الترسيب عالية الكثافة حيث تكون الأرض أعلى سعر. عند تعديل محطات معالجة مياه الصرف الصحي الحالية ، يمكن استخدام خزانات الترسيب الحالية لفصل المواد الصلبة في MBBR.

2.10 اعتبارات عند تصميم MBBR

ما يلي مهم جدًا لتصميم MBBR.

2.10.1MBBRمعدل التدفق المتحرك (معدل التدفق الأفقي)

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. >35m / h) ، سوف تتراكم الحاملات في شبكة الاعتراض وتولد خسائر كبيرة في الرأس. في بعض الأحيان ، تحدد الظروف الهيدروليكية عند ذروة معدل التدفق هندسة وعدد سلسلة MBBR. يعد التشاور مع الشركة المصنعة وتحديد معدل تدفق السفر المناسب أمرًا مهمًا لتصميم MBBR. تعتبر نسبة العرض إلى الارتفاع للمفاعل عاملاً أيضًا. بشكل عام ، تساعد نسبة العرض إلى الارتفاع الصغيرة (على سبيل المثال ، 1: 1 أو أقل) على تقليل انجراف الحامل نحو شبكة المعترض بمعدلات تدفق الذروة ويسمح بتوزيع أكثر اتساقًا للحوامل داخل المفاعل.

2.10.2مشاكل رغوة خزان MBBR

مشاكل الرغوة ليست شائعة في MBBR ، ولكنها عرضة للحدوث أثناء بدء التشغيل أو التشغيل السيئ. نظرًا لوجود جدارين فاصلين في منتصف البركة المستمرة أعلى من سطح الماء ، لذلك ستقتصر الرغوة على MBBR. إذا كان يجب التحكم في الرغوة ، يوصى باستخدام عوامل مضادة للرغوة. سيغطي استخدام مزيل الرغوة الناقل ويعيق انتشار الركيزة إلى البيوفيلم ، مما قد يؤثر على أداء MBBR. لا ينبغي استخدام مزيلات رغوة السيليسيد لأنها غير متوافقة مع حاملات البلاستيك.

2.10.3خلوص سرير الناقل والتخزين المؤقت

بالنسبة للمفاعلات ذات الطبقة المتحركة المصممة والمبنية جيدًا ، على الرغم من ندرة حالات الفشل ، فمن الحكمة استبعاد مشكلة كيفية نقل المادة الحاملة من المفاعل وتخزينها عند إغلاق المفاعل بسبب الصيانة ، وما إلى ذلك. . يمكن تصريف جميع السوائل في المفاعل ، بما في ذلك المواد الحاملة ، بواسطة مضخة دوامة ذات عجلات مقعرة مقاس 10 سم. إذا كانت نسبة الملء المصممة مناسبة ، يمكن نقل المادة الحاملة في مفاعل واحد مؤقتًا إلى مفاعل آخر. ومع ذلك ، فإن عيب هذه الطريقة هو أنه من الصعب إعادة كلا المفاعلين إلى نسب الملء الأصلية عند تحريك الحاملات للخلف. بمجرد ضخ المواد الحاملة مرة أخرى في المفاعل ، فإن الطريقة المعقولة الوحيدة لقياس نسبة تعبئة الحامل بدقة هي تفريغ المفاعل وقياس ارتفاع الناقل في كلا المفاعلين. من الناحية المثالية ، سيكون هناك تجمع آخر أو وحدة أخرى غير مستخدمة يمكن استخدامها كحاوية تخزين مؤقتة للناقلات ، بحيث يمكن ضمان نسبة ناقل تعبئة المفاعل الأصلي بسهولة.

HANGZHOU JUNTAI PLASTIC PRODUCTS CO. ، LTD

المكتب الرئيسي: # 907 ، المبنى 1 ، XIC International ، Linping ، Hangzhou ، Zhejiang ، الصين

رقم: 0086-152-67462807

الويب: WWW.Chinambbr.com