كيف يتم تحقيق النترجة ونزع النتروجين المتزامنين لـ MBBR؟
(1) مفهوم النترجة المتزامنة ونزع النتروجين إزالة النيتروجين البيولوجي (SND)
النترجة المتزامنة ونزع النتروجين ونزع النتروجين (SND) هي الإنتاج المتزامن للنترة ونزع النتروجين وإزالة الكربون في نفس المفاعل. إنه يكسر وجهة النظر التقليدية القائلة بأن النترجة ونزع النتروجين لا يمكن أن يحدثا في نفس الوقت ، خاصة في ظل الظروف الهوائية ، يمكن أن يحدث نزع النتروجين أيضًا ، مما يجعل النترجة ونزع النتروجين في وقت واحد ممكنًا.
تستهلك عملية النترتة القلوية ، وتنتج عملية نزع النتروجين القلوية ، لذلك يمكن أن تحافظ SND بشكل فعال على قيمة الأس الهيدروجيني في المفاعل ، دون الحاجة إلى معادلة القاعدة الحمضية ، ودون الحاجة إلى مصدر خارجي للكربون ؛ يوفر حجم المفاعل ، ويقصر وقت التفاعل ، ويقلل من حالة النترات. يمكن أن يقلل تركيز النيتروجين من الحمأة العائمة في خزان الترسيب الثانوي ، لذلك أصبحت SND نقطة بحث ساخنة لنزع النتروجين البيولوجي. لجدوى نزع النتروجين البيولوجي SND ، هناك حاليًا ثلاث وجهات نظر رئيسية من وجهات نظر مختلفة:
منظور البيئة الكلية: تعتقد وجهة النظر هذه أنه لا توجد حالة خلط موحدة تمامًا ، وأن التوزيع غير المتكافئ لـ DO في المفاعل يمكن أن يشكل مناطق هوائية ، ونقص الأكسجين ، ولا هوائية ، والتي يمكن أن تحدث في نفس المفاعل الحيوي تحت نقص الأكسجين / اللاهوائي الظروف البيئية تفاعل نزع النتروجين ، جنبًا إلى جنب مع إزالة المواد العضوية في البيئة الهوائية ونتروجين نيتروجين الأمونيا في القسم ، يمكن تحقيق SND.
من منظور البيئة المكروية: يرى هذا الرأي أن البيئة المكروية الخالية من الأكسجين في الكتلة الميكروبية هي السبب الرئيسي لتكوين SND ، أي بسبب محدودية انتشار الأكسجين (انتقال) ، هناك تدرج أكسجين مذاب في الميكروبات. floc ، الذي يفضي إلى تحقيق النترجة المتزامنة ونزع النتروجين المكروه.
وجهة النظر البيولوجية: يرى هذا الرأي أن وجود مجموعات ميكروبية خاصة يعتبر السبب الرئيسي لحدوث SND. يمكن لبعض البكتيريا الآزوتية إجراء عملية نزع النتروجين بالإضافة إلى النترجة العادية ، وقد قام بعض العلماء الهولنديين بعزل النترجة الهوائية. ، ويمكن إجراء نزع النتروجين الهوائي من Thiococcus pantrophicus ؛ تتعاون بعض البكتيريا مع بعضها البعض لإجراء تفاعلات متتابعة لتحويل الأمونيا إلى نيتروجين ، مما يوفر إمكانية إتمام نزع النتروجين البيولوجي في نفس المفاعل تحت نفس الظروف.
في الوقت الحاضر ، هناك العديد من الدراسات والتفسيرات الميكروبيولوجية حول نزع النتروجين البيولوجي ، لكنها ليست مثالية ، ولا يزال فهم ظاهرة SND قيد التطوير والاستكشاف. نظرية البيئة المكروية مقبولة بشكل عام. نظرًا لوجود تدرج الأكسجين المذاب ، يكون تركيز الأكسجين المذاب على السطح الخارجي للكتل الميكروبية أو الأغشية الحيوية مرتفعًا ، وخاصة بكتيريا الآزوت الهوائية وبكتيريا الأمونيا ؛ في الداخل ، يتم حظر نقل الأكسجين والخارجي يتم استهلاك كمية كبيرة من الأكسجين المذاب لإنتاج مناطق نقص الأكسجين ، وتعتبر بكتيريا نزع النتروجين هي السلالات السائدة ، والتي يمكن أن تؤدي إلى حدوث النترجة ونزع النتروجين في وقت واحد. تشرح هذه النظرية المشكلة الشائعة للأنواع البكتيرية المختلفة في نفس المفاعل ، ولكن هناك أيضًا عيبًا ، وهو مشكلة مصدر الكربون العضوي. إن مصدر الكربون العضوي ليس فقط مانح الإلكترون لنزع النتروجين غير المتجانسة ، ولكنه أيضًا مثبط لعملية النترجة. عندما يمر مصدر الكربون العضوي في مياه الصرف الصحي عبر الطبقة الهوائية ، يتأكسد أولاً بالأكسدة الهوائية. ترجع بكتيريا نزع النتروجين في منطقة نقص الأكسجين إلى نقص مانحين الإلكترون مما يقلل من معدل نزع النتروجين ، مما قد يؤثر على كفاءة نزع النتروجين في SND. لذلك ، لا تزال آلية النترجة ونزع النتروجين في وقت واحد بحاجة إلى مزيد من التحسين.
(2) آلية النترجة المتزامنة ونزع النتروجين ونزع النتروجين في السرير المتحرك البيولوجي MBBR
MBBR هو نوع جديد عالي الكفاءة من المفاعلات يجمع بين طريقة الحمأة المنشطة للنمو المعلق وطريقة الأغشية الحيوية للنمو المرتبط. مبدأ التصميم الأساسي هو إضافة مواد مالئة معلقة ذات جاذبية معينة قريبة من الماء ويمكن تعليقها في الماء في خزان التفاعل كنشاط للكائنات الحية الدقيقة. يمكن أن يكون الناقل ، الحشو المعلق على اتصال متكرر بمياه الصرف الصحي ، وينمو الغشاء الحيوي (تعليق الفيلم) تدريجياً على سطح الحشو ، مما يعزز تأثير نقل الكتلة للملوثات والأكسجين المذاب والغشاء الحيوي ، أي MBBR هو يسمى "فيلم بيولوجي متنقل". الغشاء ". استنادًا إلى البحث الذي تم إجراؤه على آلية SND حتى الآن ، جنبًا إلى جنب مع البيئة الدقيقة والنظرية البيولوجية ، فإن أنماط التفاعل المحتملة لـ SND في MBBR biofilm هي بكتيريا مؤكسدة للأمونيا الهوائية ، وبكتيريا النتريت المؤكسدة ونزع النتروجين الهوائية الموزعة في الطبقة الهوائية للغشاء الحيوي. تتعاون البكتيريا مع بكتيريا الأناموكس وبكتيريا النتريت ذاتية التغذية والبكتيريا المزيلة للنيتروجين الموزعة في طبقة الأكسجين البيولوجي ، وتحقق في النهاية الغرض من نزع النتروجين.
تعتمد MBBR على التهوية في خزان التهوية وتأثير الرفع لتدفق الماء لجعل الناقل في حالة مميعة ، وبالتالي تكوين الحمأة المنشطة المعلقة والغشاء الحيوي المرتبط ، مما يتيح الاستفادة الكاملة من مزايا الكائنات الحية المرفقة والمعلقة. إنه لا يوفر فقط البيئات الهوائية واللاهوائية المجهرية والمجهرية ، ولكنه يحل أيضًا نزاعات الأكسجين المذاب والخلافات حول مصدر الكربون بين البكتيريا الآزوتية ذاتية التغذية والبكتيريا غيرية التغذية والبكتيريا غيرية التغذية. لذلك ، يمكن لـ MBBR تحقيق التوازن الديناميكي لعمليتي النترجة ونزع النتروجين ، ولديها ظروف جيدة جدًا للنترجة ونزع النتروجين في وقت واحد ، ويمكن أن تحقق MBBR النترجة المتزامنة ونزع النتروجين ونزع النتروجين.
العوامل المؤثرة في النترجة المتزامنة ونزع النتروجين MBBR
تتمثل التقنية الرئيسية لتحقيق النترجة ونزع النتروجين في وقت واحد في MBBR في التحكم في التوازن الحركي للنيتروجين ونزع النتروجين في MBBR ، وحل نزاع DO بين بكتيريا الآزوت ذاتية التغذية والبكتيريا غيرية التغذية ، ونزاع مصدر الكربون بين بكتيريا نزع النتروجين والبكتيريا غيرية التغذية ، إلخ ، لذا فإن عوامل التحكم الرئيسية هي: نسبة الكربون إلى النيتروجين ، وتركيز الأكسجين المذاب ، ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة.
(1) تأثير الحشوات على طريقة MBBR
يكمن المفتاح التقني لطريقة MBBR في الحشوات البيولوجية التي تكون جاذبيتها النوعية قريبة من جاذبية الماء ، والتي يسهل نقلها بحرية مع الماء تحت الانفعالات الطفيفة. عادة ما يكون الحشو مصنوعًا من بلاستيك البولي إيثيلين. شكل كل حامل عبارة عن أسطوانة صغيرة يبلغ قطرها 1 0 مم وارتفاعها 8 مم. توجد دعامات عرضية في الأسطوانة وزعانف عمودية بارزة على الجدار الخارجي. الجزء المجوف من الحشو يمثل 0. 95 بالمائة من الحجم بالكامل. ، أي في وعاء مليء بالماء والحشو ، يبلغ حجم الماء في كل حشو 95 بالمائة. مع الأخذ في الاعتبار دوران الحشو والحجم الإجمالي للحاوية ، يتم تعريف نسبة ملء الحشو على أنها نسبة المساحة التي يشغلها الناقل. من أجل تحقيق أفضل تأثير للخلط ، تكون نسبة تعبئة الحشو 0.7 على الأكثر. من الناحية النظرية ، يتم تحديد إجمالي مساحة السطح المحددة لمادة الحشو من خلال عدد مساحات السطح المحددة لكل وحدة حجم من الناقل البيولوجي ، والتي تبلغ بشكل عام 700 م 2 / م 3. عندما ينمو الغشاء الحيوي داخل المادة الحاملة ، يكون الاستخدام الفعال الفعلي لمساحة السطح المحددة حوالي 500 م 2 / م 3.
هذا النوع من الحشو البيولوجي يساعد على نمو الكائنات الحية الدقيقة داخل الحشو ، وتشكيل غشاء حيوي مستقر نسبيًا ، ومن السهل تكوين حالة مميعة. عندما تكون متطلبات المعالجة المسبقة منخفضة أو تحتوي مياه الصرف الصحي على كمية كبيرة من المواد الليفية ، على سبيل المثال ، لا يتم استخدام خزان الترسيب الأولي في معالجة مياه الصرف الصحي البلدية أو عند معالجة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على كمية كبيرة من الألياف ، يتم استخدام الحشو البيولوجي باستخدام يتم استخدام مساحة صغيرة محددة وحجم كبير. عندما يكون هناك معالجة أفضل أو النترجة ، يتم استخدام الحشو البيولوجي مع مساحة سطح محددة كبيرة.
(2) تأثير الأكسجين المذاب على طريقة MBBR
تركيز DO هو عامل مقيد رئيسي يؤثر على النترجة المتزامنة ونزع النتروجين. من خلال التحكم في تركيز الأكسجين المذاب ، يمكن لأجزاء مختلفة من الأغشية الحيوية أن تشكل منطقة هوائية أو منطقة نقص الأكسجين ، والتي لديها القدرة على تحقيق النترجة ونزع النتروجين في وقت واحد. الحالة الجسدية.
نظريًا ، عندما يكون تركيز الأكسجين المذاب مرتفعًا جدًا ، يمكن أن تخترق الأكسجين الحيوي داخل الغشاء الحيوي ، مما يجعل من الصعب تكوين منطقة نقص الأكسجين بالداخل ، وتتأكسد كمية كبيرة من نيتروجين الأمونيا إلى نترات ونتريت ، مما يجعل تدفق TN مرتفعًا . على العكس من ذلك ، إذا كان تركيز الأكسجين المذاب منخفضًا جدًا ، فسيتم تكوين نسبة كبيرة من المنطقة اللاهوائية داخل الأغشية الحيوية ، وسيتم تعزيز قدرة نزع النتروجين في الأغشية الحيوية (تركيزات النترات والنتريت في المخلفات السائلة منخفضة جدًا ) ، ولكن بسبب عدم كفاية الإمداد بـ DO، MBBR ينخفض تأثير النترجة للعملية ، بحيث يزداد تركيز نيتروجين الأمونيا في المخلفات السائلة ، مما يؤدي إلى زيادة TN للنفايات السائلة ، مما يؤثر على تأثير المعالجة النهائية.
من خلال البحث ، تم الحصول أخيرًا على القيمة المثلى لطريقة MBBR لمعالجة مياه الصرف الصحي المنزلية الحضرية: عندما يكون تركيز الأكسجين المذاب أعلى من 2 مجم / لتر ، يكون لـ DO تأثير ضئيل على تأثير النترجة لـ MBBR ، ومعدل إزالة نيتروجين الأمونيا يمكن تصل إلى 97 بالمائة -99 بالمائة ، يمكن الاحتفاظ بمياه نيتروجين الأمونيا أقل من 1. 0 ملجم / لتر ؛ عندما يكون تركيز كتلة الأكسجين المذاب حوالي 1. 0 ملغم / لتر ، يكون معدل إزالة نيتروجين الأمونيا حوالي 84 بالمائة ، ويزداد تركيز نيتروجين الأمونيا السائلة بشكل ملحوظ. بالإضافة إلى ذلك ، لا ينبغي أن يكون الأكسجين المذاب في خزان التهوية مرتفعًا جدًا. يمكن أن يؤدي ارتفاع نسبة الأكسجين الذائب إلى تحلل الملوثات العضوية بسرعة كبيرة جدًا ، بحيث تفتقر الكائنات الحية الدقيقة إلى العناصر الغذائية ، كما أن الحمأة المنشطة سهلة التقادم ، وتكون البنية فضفاضة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأكسجين المذاب مرتفع للغاية ولا يعد استهلاك الطاقة المفرط مناسبًا اقتصاديًا.
نظرًا لأن طريقة MBBR تدرك بشكل أساسي المعالجة النهائية لمياه الصرف الصحي من خلال الحشوات المعلقة ، فإن تأثير DO على الحشوات المعلقة هو أيضًا مفتاح نتائج المعالجة الإجمالية. أظهرت الدراسات أن قدرة الأوكسجين في المفاعل تزداد مع زيادة معدل ملء الحشو المعلق ضمن نطاق معين. تحت تأثير التهوية ، يتم تسييل الماء مع الحشو ، ويكون اضطراب تدفق المياه أكبر من ذلك بدون الحشو ، مما يسرع من تجديد واجهة الغاز والسائل ونقل الأكسجين ، ويزيد المعدل من نقل الأكسجين. مع زيادة كمية الحشو ، يستمر تقوية حركة القطع والحركة المضطربة بين مادة الحشو وتدفق الهواء وتدفق المياه. ومع ذلك ، عندما تكون كمية الحشو المضافة 60 في المائة ، يصبح تأثير التميع للحشو في الماء ضعيفًا ، وتنخفض أيضًا درجة الاضطراب في الجسم المائي ، مما يقلل من معدل انتقال الأكسجين ومعدل استخدام الأكسجين. لذلك ، بالنسبة لأنواع مختلفة من جودة المياه ، فإن التحكم في كمية الأكسجين المذاب أمر بالغ الأهمية لنتيجة المعالجة النهائية للعملية بأكملها.
ما هو MBBR؟
تعتمد عملية MBBR على المبدأ الأساسي لطريقة الأغشية الحيوية الرقيقة. بإضافة كمية معينة من المادة الحاملة المعلقة إلى المفاعل ، يتم زيادة الكتلة الحيوية والأنواع البيولوجية في المفاعل ، وبالتالي تحسين كفاءة المعالجة للمفاعل. نظرًا لأن كثافة الحشو قريبة من كثافة الماء ، فإنه يتم خلطه تمامًا بالماء أثناء التهوية ، وتكون بيئة نمو الميكروبات عبارة عن غاز ، سائل ، وثلاث مراحل صلبة.
يؤدي اصطدام وقص الحامل في الماء إلى تصغير فقاعات الهواء وزيادة معدل استخدام الأكسجين. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي كل ناقل على أنواع بيولوجية مختلفة من الداخل والخارج ، مع نمو بعض البكتيريا اللاهوائية أو البكتيريا الاختيارية في الداخل ، والبكتيريا الهوائية بالخارج ، بحيث يكون كل ناقل عبارة عن مفاعل دقيق ، بحيث يتعايش تفاعل النترجة وتفاعل نزع النتروجين ، وبالتالي تحسين تأثير المعالجة .