MBBR Procesontwerp Berekenen en detailleren

MBBR Procesontwerp Berekenen en detailleren

Door: Kate

Email: info@juntaiplastic.com

Datum: 12 juli 2021

Inhoudsopgave

1. Wat is MBBR en MBBR Volledige vorm?

2. Ontwerp van MBBR-proces

2.1 Introductie van biofilmdrager

2.2 Verwijdering van koolstofhoudende stoffen

2.3 Ontwerp van hoge belasting MBBR

2.4 Ontwerp van conventionele belasting MBBR

2.5 Ontwerp van MBBR . met lage belasting

2.6 Nitrificatie van MBBR-technologie

2.7 Denitrificatie van MBBR-tank

     2.7.1 Biofilmreactor met bewegend bed met pre-denitrificatie

     2.7.2 Biofilmreactor met bewegend bed met post-denitrificatie

     2.7.3 Gecombineerde pre/post-denitrificatie biofilmreactor met bewegend bed

     2.7.4 Agitatie van denitrificatie

2.8 Voorbewerking

2.9Vast-vloeistofscheiding van MBBR

2.10 Overwegingen bij het ontwerpen van MBBR

     2.10.1MBBR Reizend debiet (horizontaal debiet)

     2.10.2 MBBR-tankschuimproblemen

     2.10.3 Opruiming draagbed en tijdelijke opslag

1. Wat is MBBR en MBBR Volledige vorm?

De Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) heeft zich in de afgelopen 20 jaar ontwikkeld tot een eenvoudig, robuust, flexibel en compact afvalwaterzuiveringsproces. Verschillende configuraties van MBBR zijn met succes gebruikt voor BZV-verwijdering, ammoniakoxidatie en stikstofverwijdering, en kunnen voldoen aan verschillende kwaliteitscriteria voor afvalwater, waaronder strenge nutriëntenbeperkingen.

De biofilmreactor met bewegend bed maakt gebruik van speciaal ontworpen plastic als biofilmdrager en door beluchting te roeren, vloeistof

De drager kan in de reactor worden gesuspendeerd door koken onder terugvloeikoeling of mechanisch mengen. In de meeste gevallen is de drager tussen 1/3 en 2/3 van de reactor gevuld. Door de veelzijdigheid van de MBBR kan de ontwerpingenieur zijn of haar verbeeldingskracht ten volle benutten. Het grote verschil tussen de MBBR en andere biofilmreactoren is dat het veel van de voordelen van de actiefslib- en biofilmmethoden combineert en tegelijkertijd zoveel mogelijk van hun nadelen vermijdt.

1) Net als andere ondergedompelde biofilmreactoren is MBBR in staat om zeer gespecialiseerde actieve biofilms te vormen die kunnen worden aangepast aan de specifieke omstandigheden in de reactor. De zeer gespecialiseerde actieve biofilm resulteert in een hoog rendement per volume-eenheid van de reactor en verhoogt de stabiliteit van het proces, waardoor de reactor kleiner wordt.

2) De flexibiliteit en processtroom van MBBR lijkt sterk op die van actief slib, waardoor meerdere reactoren achtereenvolgens langs de stroomrichting kunnen worden opgesteld om te voldoen aan meerdere behandelingsdoelstellingen (bijv. BZV-verwijdering, nitrificatie, pre- of post-denitrificatie) zonder de tussenpomp nodig.

3) Het grootste deel van de actieve biomassa wordt permanent vastgehouden in de reactor, dus in tegenstelling tot het actief-slibproces, MBBR De vastestofconcentratie in het MBBR-effluent is minstens zo hoog als de vastestofconcentratie in de reactor. De MBBR is een orde van grootte lager dan de traditionele sedimentatietank, dus naast de traditionele sedimentatietank, kan de MBBR een verscheidenheid aan verschillende vaste-vloeistofscheidingsprocessen gebruiken.

4) MBBR is veelzijdig en de reactor kan verschillende geometrieën hebben. Voor retrofitprojecten is MBBR zeer geschikt voor het retrofitten van bestaande vijvers.

2.Ontwerp van MBBR-proces

Het ontwerp van MBBR is gebaseerd op het concept dat meerdere MBBR een serie vormen, elk met een specifieke functie, en dat deze MBBR samenwerken om de taak van afvalwaterzuivering te volbrengen. Dit begrip is passend omdat onder de unieke omstandigheden die worden geboden (bijv. beschikbare elektronendonoren en elektronenacceptoren), elke reactor in staat is een gespecialiseerde biofilm te kweken die kan worden gebruikt om een ​​bepaalde behandelingstaak te bereiken. Deze modulaire aanpak kan worden gezien als een eenvoudig en duidelijk ontwerp dat bestaat uit een reeks van meerdere volledig gemengde reactoren, elk met een uniek behandelingsdoel. Daarentegen is het ontwerp van actief-slibsystemen zeer complex: aangezien er altijd competitieve reacties plaatsvinden om het gewenste behandelingsdoel te bereiken binnen de door elk deel van de tank begrensde verblijftijd de totale verblijftijd van biologische vaste stoffen (SRT) moet op een geschikt niveau worden gehouden, zodat bacteriën zich kunnen vermengen (in relatie tot bacteriegroeisnelheid en eigenschappen van ruw water) en samen kunnen groeien.

Het is de eenvoud van MBBR die ons in staat stelt om de biofilm in MBBR in de praktijk goed te begrijpen door de observaties van onderzoekers, ingenieurs en exploitanten van afvalwaterzuiveringsinstallaties. Het grootste deel van dit artikel bevat voorbeelden van MBBR-waarnemingen, waarbij de essentiële componenten en factoren worden gedemonstreerd waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerp en de werking van MBBR.

● JuntaiMBBRProcesFlaagDiagram

2.1Introductie van biofilmdrager

De sleutel tot het succes van elke biofilmreactor is het handhaven van een hoog percentage bioactief volume in de reactor. Als de biomassaconcentratie op MBBR-dragers wordt omgerekend naar de concentratie aan zwevende stoffen, liggen de waarden in het algemeen rond de 1000 tot 5000 mg/l. In termen van eenheidsvolume is de verwijderingssnelheid van MBBR veel hoger dan die van actief-slibsystemen. Dit kan aan het volgende worden toegeschreven.

1) De afschuifkracht die door de mengenergie (bijv. beluchting) op de drager wordt uitgeoefend, regelt effectief de dikte van de biofilm op de drager, waardoor een hoge totale biologische activiteit wordt gehandhaafd.

2) Het vermogen om een ​​hoog niveau van toegewijde biomassa te behouden onder specifieke omstandigheden binnen elke reactor, onafhankelijk van de totale HRT van het systeem.

3) De turbulente stromingsconditie in de reactor handhaaft de vereiste diffusiesnelheid.

Bewegend bedreactoren kunnen worden gebruikt voor BZV-verwijdering, nitrificatie en denitrificatie en kunnen dus worden gecombineerd tot verschillende processen. Tabel 1-1 geeft een overzicht van de verschillende processen van MBBR. Het bepalen van het meest efficiënte proces hangt samen met de volgende factoren.

1) Lokale omstandigheden, inclusief lay-out en hydraulische doorsnede (hoogte) van de afvalwaterzuiveringsinstallatie.

2) Bestaande zuiveringsprocessen en de mogelijkheid om bestaande voorzieningen en vijvers aan te passen.

3) Doel waterkwaliteit.

● Tabel 1-1 MBBR-procesoverzicht

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), is de substraatverwijderingssnelheid van MBBR een eerste-ordereactie. Onder gecontroleerde omstandigheden kan de verwijderingssnelheid van het drageroppervlak (SAAR) worden uitgedrukt als een functie van de lading van het drageroppervlak (SALR), zoals weergegeven in vergelijking (1-1).

r =r_max-[L/(K plus L)] (1-1)

r - verwijderingspercentage (g/(m2 -d));

r_max- maximale verwijderingssnelheid (g/(m2 -d)).

L - laadsnelheid (g/(m2 -d)).

K - halfverzadigingsconstante.

2.2Verwijderen van koolstofhoudende stoffen

De oppervlaktebelasting (SALR) van de drager die nodig is voor het verwijderen van koolstof hangt af van het belangrijkste behandelingsdoel en de slibwaterafscheidingsmethoden.

Tabel 1-2 geeft de veelgebruikte BOD-laadbereiken voor verschillende toepassingsdoeleinden. Lagere belastingswaarden moeten worden gebruikt wanneer de nitrificatie stroomafwaarts is. Hoge belastingen mogen alleen worden gebruikt als alleen koolstofhoudende verwijdering wordt overwogen. De ervaring leert dat voor koolstofhoudende verwijdering opgeloste zuurstof in de hoofdvloeistoffase van 2-3 mg/L voldoende is en dat een verdere verhoging van de opgeloste zuurstofconcentratie niet zinvol is om de verwijderingssnelheid van het drageroppervlak (SARR) te verbeteren.

● Tabel 1-2 Typische BOD-laadwaarden

2.3Ontwerp van hoge belasting MBBR

Overweeg om een ​​bewegend bedreactor te gebruiken om aan de basisnormen van secundaire behandeling te voldoen, maar een compact systeem met hoge belasting nodig heeft

Wanneer MBBR onder hoge belasting werkt, is de waarde van de drageroppervlaktebelasting (SALR) hoog. Wanneer MBBR onder hoge belasting wordt gebruikt, is de waarde van de drageroppervlaktebelasting (SALR) hoog, en het belangrijkste doel is om opgeloste en gemakkelijk afbreekbare BZV uit het instromende water te verwijderen. bij hoge belasting verliest de biofilm van de schuur zijn bezinkingseigenschap, dus chemische coagulatie, luchtflotatie of een contactproces met vaste stoffen wordt vaak gebruikt om gesuspendeerde vaste stoffen uit het effluent van MBBR met hoge belasting te verwijderen. Over het algemeen is dit proces echter een eenvoudig proces dat kan voldoen aan de basisnormen voor secundaire behandeling met een korte HST. De resultaten van het MBBR-onderzoek met hoge belasting worden weergegeven in figuur 1-3. Afbeelding 1-3(a) laat zien dat de MBBR zeer effectief is in het verwijderen van CZV en in wezen lineair is over een breed scala aan belastingen. Figuur 1- 3 (b) illustreert dat de bezinking van MBBR-effluent zeer slecht is, zelfs bij zeer lage oppervlakte-overstroomsnelheden, wat suggereert dat een verbeterde strategie voor het opvangen van vaste stoffen inderdaad nodig is. Het MBBR/solids-contactproces werd gebruikt in de afvalwaterzuiveringsinstallatie van Mao Point in Nieuw-Zeeland. Figuur 1-4 toont de relatie tussen de verwijdering van opgelost BZV en de totale influent BZV-belasting in deze installatie. Afbeelding 1-4 illustreert dat typische waarden voor BOD-verwijdering voor MBBR met hoge belasting 70 tot 75 procent zijn. Door bioflocculatie en verdere behandeling met het vastestofcontactproces kan het proces voldoen aan de basisnormen voor secundaire behandeling.

● Figuur 1-3

(a) Verwijderingssnelheid van CZV bij hoge belasting.

(b) Slechte sedimentatie van losgemaakte biofilm onder hoge belasting

● Figuur 1-4 Relatie tussen opgeloste BZV-verwijderingssnelheid en totale BZV-belasting bij hoge belasting MBBR

2.4 Ontwerp van conventionele belasting MBBR

Wanneer het conventionele conventionele secundaire behandelingsproces wordt overwogen, kan een bewegend bedreactor worden gekozen. In dit geval kan een sequentiële 2 MBBR in de rij voldoen aan de behandeleisen (nevenbehandelingsniveau).

Tabel 1- 4 geeft een overzicht van de verwijdering van BZV7 in de vier RWZI's. Alle vier de RWZI's gebruikten conventioneel geladen MBBR met een organische MBBR-belasting van 7-10 gBOD7 /( m2 -d) (bij 10 graden); vóór MBBR werden chemicaliën toegepast voor flocculatie en fosforverwijdering, en werd ook een verbeterde scheiding van zwevende stoffen geïmplementeerd.

● Bedrijfsresultaten van conventionele belasting MBBR met chemisch fosforverwijderingsproces

2.5Ontwerp van MBBR . met lage belasting

Wanneer de MBBR voor de nitrificatiereactor wordt geplaatst, is de meest economische ontwerpoptie om het gebruik van de MBBR voor organische verwijdering te overwegen. Hierdoor kan de nitrificatie-bewegend-bedreactor stroomafwaarts van de MBBR een hoge nitrificatiesnelheid bereiken. Als de BZV-belasting van de nitrificatie MBBR niet voldoende wordt verlaagd, zal de nitrificatiesnelheid aanzienlijk worden verlaagd, waardoor de reactor in een inefficiënte toestand blijft.

Figuur {{0}} (a) toont het effect van toenemende BZV-belasting op de nitrificatiesnelheid van de drager. Dit is een voorbeeld van een hoge BZV-belasting die leidt tot een te hoge nitrificatiebelasting in het latere deel wanneer organische stof wordt verwijderd in het voorste deel. In dit voorbeeld was de nitrificatiesnelheid 0,8 g/(m2 -d). Toen de BZV-belasting 2 g/(m2 -d) was en de opgeloste zuurstof in de hoofdvloeistof 6 mg/L was. Toen de BZV-belasting echter toenam tot 3 g/(m2 -d), was de nitrificatiesnelheid 0,8 g/(m2 -d). Wanneer de BZV-belasting echter werd verhoogd tot 3 g/(m2 -}d), nam de nitrificatiesnelheid af met ongeveer 50 procent. Om dit tegen te gaan, kan de operator de opgeloste zuurstofconcentratie in de hoofdvloeistoffase verhogen of de vulverhouding verhogen om de oppervlaktebelasting te verminderen. Het is echter belangrijk op te merken dat een dergelijke benadering niet mag worden gebruikt in het ontwerp vanwege een gebrek aan zuinigheid en effectiviteit. Verder moet bij het ontwerpen van een MBBR voor BZV-verwijdering een conservatieve benadering worden gevolgd, waarbij een lage laadsnelheid voor dimensionering wordt gekozen om maximale efficiëntie in de stroomafwaartse nitrificatie MBBR te verkrijgen.

Figuur 1-6(b) toont de nitrificatiesnelheden van de drie aerobe MBBR van de reeks. In figuur 6 (b) werd de drager binnen elke MBBR verwijderd voor een kleine proef met nitrificatiesnelheid. De subtests duurden 6 weken en werden twee keer uitgevoerd. In elke subtest waren de omstandigheden van de drie subtestreactoren bijna identiek (bijv. opgeloste zuurstof, temperatuur, pH en initiële concentratie van ammoniakstikstof). Uit de testresultaten bleek dat de eerste reactor de hoogste opgeloste CZV-belasting had (5,6 g/(m2 -d)) en bijna geen nitrificatie-effect, maar zeer succesvol was in het verwijderen van de CZV-belasting. Dit blijkt uit de volgende twee aspecten.

(1) De nitrificatiesnelheid van de reactor van de tweede trap is hoog en benadert die van de derde trap.

(2) De opgeloste CZV-ladingen van de tweede en derde trap waren niet significant verschillend.

Voor het ontwerp van lagelastreactoren is het belangrijk om de carrier surface area loading (SALR) conservatief te kiezen. Het is mogelijk om

De volgende vergelijking werd gebruikt om de oppervlaktebelasting van de drager (SALR) te corrigeren op basis van de temperatuur van het effluent: LT=L101.06(T-10)

LT - de belasting bij temperatuur T.

L10 -10 graad bij een belasting van 4,5 g/(m2 -d).

● Figuur 1-6

(a) Effect van BZV-belasting en opgeloste zuurstof op de nitrificatiesnelheid bij 15 graden.

(b) Verschillen in nitrificatiesnelheden van verschillende MBBR in de MBBR-serie

2.6Nitrificatievan MBBR-technologie

Er zijn enkele factoren die een aanzienlijke invloed hebben op de prestaties van een nitro MBBR en waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerpen van een nitro MBBR. De zwaarste

Factoren zijn.

(1) Organische belading.

(2) Opgeloste zuurstofconcentratie.

(3) Ammoniakconcentratie.

(4) Afvalwaterconcentratie.

(5) pH of alkaliteit.

Figuur 1- 6 illustreert dat om bevredigende nitrificatiesnelheden te verkrijgen in een nitrificerende MBBR die zich stroomafwaarts bevindt, het belangrijk is om organisch materiaal uit het effluent in de stroomopwaartse MBBR te verwijderen; anders zal de heteroxische biofilm ermee concurreren om ruimte en zuurstof, waardoor de nitrificatie-activiteit van de biofilm wordt verminderd (doof). De nitrificatiesnelheid neemt toe met afnemende organische belasting totdat opgeloste zuurstof de beperkende factor wordt. Alleen bij zeer lage ammoniakconcentraties (<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="">

Bij voldoende alkaliteit en ammoniakconcentraties (althans in het begin), zullen de nitrificatiesnelheden afnemen met organische belasting

neemt toe totdat opgeloste zuurstof de beperkende factor wordt. Binnen een goed gegroeide nitrificerende biofilm zal de concentratie opgeloste zuurstof de nitrificatiesnelheid op de drager alleen beperken als de verhouding van O2 tot NH4 plus -N lager is dan 2.0. In tegenstelling tot actief-slibsystemen vertoont de reactiesnelheid in bewegend-bedreactoren onder zuurstofbeperkte omstandigheden een lineair of ongeveer lineair verband met de opgeloste zuurstofconcentratie in het vloeistoffaselichaam. Dit kan te wijten zijn aan het feit dat de doorgang van zuurstof door het stationaire vloeistofmembraan in de biofilm een ​​cruciale stap kan zijn bij het beperken van de zuurstofoverdracht. Het verhogen van de opgeloste zuurstofconcentratie in de hoofdvloeistoffase verhoogt de opgeloste zuurstofconcentratiegradiënt in de biofilm. Bij hogere beluchtingssnelheden draagt ​​de verhoogde mengenergie ook bij aan de overdracht van zuurstof van de belangrijkste vloeibare fase naar de biofilm. Zoals te zien is in figuur 1- 6(a), kan als de organische belasting constant wordt gehouden (bijvoorbeeld constante biofilmdikte en samenstelling), een lineair verband tussen nitrificatiesnelheid en opgeloste zuurstofconcentratie worden verwacht. Figuur 1-7 legt uit dat het verhogen van de opgeloste zuurstof in de hoofdvloeistoffase bijdraagt ​​aan de nitrificatiesnelheid totdat de ammoniakconcentratie in de hoofdvloeistoffase tot een zeer laag niveau is teruggebracht.

● Figuur 1-7 Effect van opgeloste zuurstof bij lage ammoniakconcentratie

Voor een goed gegroeide "pure" nitrificerende biofilm heeft de ammoniakconcentratie in de belangrijkste vloeibare fase geen invloed op de reactiesnelheid totdat O2:NH4 plus - N 2 tot 5 bereikt. Enkele voorbeelden van O2:NH4 plus - N worden gegeven in de tabel 1-5.

● Tabel 1-5 Enkele voorbeelden van O₂:NH₄^plus- N

Het ontwerp van MBBR begint vaak met een drempelwaarde van 3,2. De drempelwaarde is instelbaar. Met behulp van vergelijking (1-3) kan de ammoniakconcentratie bij deze drempelwaarde worden gebruikt om de juiste nitrificatiesnelheid te schatten en als basis voor het ontwerp worden gebruikt.

r_NH3-N= k × (SNH3-N) (n) (1-3)

r_NH3-N-nitrificatiesnelheid (g rNH3-N /(m2 -d)

k - reactiesnelheidsconstante (afhankelijk van locatie en temperatuur).

SNH3-N - substraatconcentratie die de reactiesnelheid beperkt.

n - aantal reactiestappen (afhankelijk van locatie en temperatuur).

De reactiesnelheidsconstante (k) met biofilmdikte en diffusie van het beperkende substraat bij een gegeven opgeloste zuurstofconcentratie. De coëfficiënt is gerelateerd aan de Het aantal reactieniveaus (n) is gerelateerd aan de vloeibare film naast de biofilm. Wanneer de turbulente stroming sterk is en de stationaire vloeistoffilmlaag dun is, neigt het reactieniveau naar {{0}},5; wanneer de turbulente stroming langzaam is en de stationaire vloeistoffilm dik is, neigt het reactieniveau naar 1,0. Op dit punt wordt diffusie de snelheidsbeperkende factor.

De ammoniakconcentratie bij de kritische waarde (SNH3-N) kan worden geschat uit de kritische verhouding en de ontwerpconcentratie van opgeloste zuurstof in de hoofdvloeistoffase, zoals hieronder weergegeven. Het verhogen van de opgeloste zuurstofconcentratie in de hoofdvloeistoffase kan helpen om de kritische verhouding te verlagen, maar met weinig succes. Overweeg ook het geval waarin heterotrofe bacteriën strijden om ruimte onder bepaalde reactorbelastingen en mengomstandigheden, waardoor de zuurstofdoorgang door de heterotrofe laag op de biofilm wordt verminderd.

(SNH3-N)=1,72 mg-N/L=(6 mgO2/L - 0,5O2/L)/3,2

Door SNH{{0}}N als 1,72 te nemen, uitgaande van een reactiesnelheidsconstante k=0,5 en een reactietrap van 0,7, kan vergelijking (1- 3) als volgt worden berekend.

rNH3-N=0.73g/(m2 -d)=0.5×1.720.7

Bij het overwegen van het effect van temperatuur op een nitrificerende MBBR, zijn verschillende factoren belangrijk. Er moet rekening mee worden gehouden dat de effluenttemperatuur binnen de MBBR intrinsiek het kinetische proces van biologische nitrificatie kan beïnvloeden; de snelheid van substraatdiffusie in en uit de biomassa; en de viscositeit van de vloeistof, die op zijn beurt een rimpeleffect kan hebben op de afschuifenergie op de biofilmdikte. Het effect van temperatuur op de hierboven beschreven macroscopische reactiesnelheden kan worden uitgedrukt door de volgende relatie.

kT2= kT1-θ(T2-T1) (1-4)

kT1 - de reactiesnelheidsconstante bij een temperatuur van T1.

kT2 - de reactiesnelheidsconstante bij een temperatuur van T2.

θ - temperatuurcoëfficiënt.

Hoewel de temperatuurafhankelijkheid van nitrificatiekinetiek bij ontwerptemperatuur in de winter de nitrificatiesnelheid van MBBR verlaagt, kan bij lage temperaturen een toename van de concentratie van biofilm op de drager worden waargenomen, en bovendien kan de concentratie opgeloste zuurstof in de reactor worden verhoogd, wat beide het negatieve effect van temperatuur op de nitrificatiesnelheid. Bij lagere effluenttemperaturen werd biomassa (g/m2) hoger waargenomen. Bovendien kan de concentratie opgeloste zuurstof in de hoofdvloeistoffase worden verhoogd zonder de beluchtingssnelheid te verhogen, omdat de zuurstof hierin te wijten is aan de hogere oplosbaarheid van vloeistoffen met een lage temperatuur. Dit leidt tot het eindresultaat dat terwijl de biofilmactiviteit hoger is dan de biofilmactiviteit (g NH3-N/(m2 -d) ÷ g SS/ m2) afneemt, maar de nitrificatieactiviteit per eenheid Het oppervlak van de drager kan nog steeds op een hoog niveau worden gehouden. De seizoensvariatie van biomassa met effluenttemperatuur voor een tertiaire nitrificatie MBBR is weergegeven in figuur 1- 8(a). Toen de effluenttemperatuur tussen mei en juni steeg van -15 graden naar -15 graden, daalde de biomassaconcentratie sterk. Figuur 1- 8 (b) verdeelt de gegevens in twee zones volgens de effluenttemperatuur (〈15 graden en 〉15 graden). Hoewel de biofilm-specifieke activiteit afneemt in het gebied van 〈15 graden, blijft de macroscopische prestatie van de reactor hoog vanwege de hogere totale biomassaconcentratie en de hogere opgeloste zuurstofconcentratie (veroorzaakt door de verhoogde gasoplosbaarheid bij lage temperaturen). Dit waargenomen fenomeen suggereert dat de macroscopische oppervlaktereactiesnelheid op de drager op een hoog niveau kan worden gehouden onder lage temperatuuromstandigheden, ondanks de verminderde groeisnelheid van nitrificerende bacteriën, als gevolg van biofilmadaptatie.

● Figuur 1-8 (a) Seizoensvariatie van biomassaconcentratie en temperatuur in MBBR met tertiaire nitrificatie.

(b) Verband tussen nitrificatieactiviteit en opgeloste zuurstofconcentratie bij verschillende temperatuuromstandigheden

2.7 Denitrificatievan MBBR-tank

Bewegend bedreactoren zijn met succes gebruikt in pre-, post- en gecombineerde denitrificatieprocessen. In tegenstelling tot andere bio hetzelfde als het materiaal denitrificatie proces, de factoren waarmee rekening moet worden gehouden in het ontwerp zijn.

1) Een geschikte koolstofbron en een geschikte koolstof tot stikstofverhouding in de reactor.

2) De gewenste mate van denitrificatie.

3) Temperatuur van het effluent.

4) Opgeloste zuurstof in het retour- of bovenstrooms water.

2.7.1 Biofilmreactor met bewegend bed met predenitrificatie

Wanneer BZV-verwijdering, nitrificatie en matige stikstofverwijdering vereist zijn, is de MBBR met frontdenitrificatie zeer geschikt. Om het volume van de anoxische reactor volledig te benutten, moet het voedingswater een geschikte verhouding hebben van gemakkelijk biologisch afbreekbaar CZV en ammoniakstikstof (C /N). Aangezien de nitrificatiefase van MBBR verhoogde opgeloste zuurstof vereist, heeft de opgeloste zuurstof in de reflux een significante invloed op de prestaties van MBBR. Dit resulteert in een bovengrens van de meest economische refluxverhouding (Q-reflux/Q-influent) in de productie. Boven deze waarde neemt het algehele rendement van denitrificatie af naarmate de retourstroom verder wordt vergroot. Als de aard van het effluent geschikt is voor front-end denitrificatie, ligt het stikstofverwijderingspercentage in het algemeen tussen 50 procent en 70 procent bij een retourverhouding van (1:1) tot (3:1). In de productiepraktijk kunnen denitrificatiesnelheden worden beïnvloed door factoren zoals: locatie, seizoensverschillen in effluenteigenschappen (bijv. C/N), opgeloste zuurstofconcentratie die in de reactor wordt gebracht en effluenttemperatuur.

2.7.2 Biofilmreactor met bewegend bed met nadenitrificatien

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 procent) bij een korte HRT.

Als de effluent BZV en nitraat eisen strenger zijn, kan een post-denitrificatie nodig zijn na de kleine beluchting MBBR. operationele ervaring leert dat als er een sedimentatieproces stroomopwaarts is, er fosforconcentraties in de post-denitrificatie kunnen zijn die niet voldoende zijn voor celsynthese, en de denitrificatie kan op dat punt worden geremd.

Wanneer koolstof te vol is, kan de maximale verwijderingssnelheid van het nitraatdrageroppervlak (SARR) van de toegepaste koolstofbron groter zijn dan 2 g/(m2 -d). De verwijderingssnelheden van het nitraatoppervlak voor verschillende koolstofbronnen en verschillende temperaturen worden gegeven in figuren 2-9.

● Figuur 1-9 Oppervlakteverwijderingssnelheid van dragers met verschillende koolstofbronnen als functie van temperatuur

2.7.3 Gecombineerde pre/post-denitrificatie biofilmreactor met bewegend bed

Bewegend bedreactoren met voor- en achterdenitrificatie kunnen worden gecombineerd, waardoor de voordelen van frontdenitrificatie worden benut. Het ontwerp van de voorste denitrificatiereactor kan worden beschouwd als een beluchtingstank in de winter. In het ontwerp kan worden overwogen om de voorste denitrificatiereactor in de winter als beluchtingstank te gebruiken. Dit is zo omdat.

1) Het vergroten van het volume van de beluchtingsreactietank helpt de nitrificatie te verbeteren.

2) Lagere watertemperaturen kunnen leiden tot verhoogde concentraties opgeloste zuurstof en verminderde opgeloste CZV, wat de effectiviteit van front-end denitrificatie kan beïnvloeden.

3) In de winter kan de post-denitrificatiereactor alle denitrificatietaken op zich nemen.

2.7.4 Agitatie van denitrificatie

Bij denitrificatie MBBR is een op een rail gemonteerde mechanische onderdompelbare mixer gebruikt om de vloeistof in de reactor te circuleren en te mengen

lichaam en drager. De volgende aspecten moeten specifiek in overweging worden genomen bij het ontwerpen van het roerwerk: (1) de locatie en richting van het roerwerk; (3) Type roerder; (3) roerende energie.

De relatieve dichtheid van de biofilmdrager is ongeveer 0,96, dus het zal in water drijven zonder toegepaste energie, wat anders is dan bij een actief-slibproces. Wanneer er geen energie wordt toegevoerd aan het actief-slibproces, bezinken de vaste stoffen (slib).

Als gevolg hiervan moet in MBBR de roerder dicht bij het wateroppervlak worden geplaatst, maar niet te dicht bij het wateroppervlak, anders zal het een vortex creëren aan het herwateroppervlak en zo lucht in de reactor brengen. Zoals weergegeven in figuur 1-10, moet de roerder iets naar beneden worden gekanteld, zodat de drager dieper in de reactor kan worden geduwd. Over het algemeen heeft een niet-beluchte MBBR 25 tot 35 w/m3 energie nodig om de gehele drager te roeren. Agitatie van denitrificerende MBBR moet speciaal worden overwogen. Niet alle roerwerken zijn geschikt om langdurig in MBBR te worden gebruikt. De roerderfabrikant (ABS), die verschillende MBBR-units gebruikt, heeft de ABS123K-roerder ontwikkeld die specifiek geschikt is voor bewegende bedreactoren. Deze roerder is gemaakt van roestvrij staal met een naar achteren gekromde roerder, die bestand is tegen de slijtage van de roerder door de drager. Om schade aan de drager en slijtage van de roerder te voorkomen, heeft de ABS123K roerder 12 mm ronde staven langs de vleugels van de propeller gelast. Bij gebruik in een bewegend bedreactor is de snelheid van de ABS123K-roerder vrij laag (90 rpm bij 50 Hz en 105 rpm bij 60 Hz). De mengenergie die nodig is om de denitrificerende MBBR te roeren is gerelateerd aan de dragervulverhouding en de verwachte biofilmgroei. Praktijkervaring leert dat roeren efficiënter is bij lage dragervulverhoudingen (bijv<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="">

● Afbeelding 10

(a) ABS123K-roerder gericht naar het wateroppervlak en 30 graden naar beneden gekanteld om de drager dieper in de reactor te duwen;

(b) denitrificatie MBBR in bedrijf in een afvalwaterzuiveringsinstallatie

2.8 Voorbewerking

Net als bij andere ondergedompelde biofilmtechnologieën, vereist het voedingswater naar MBBR een goede voorbehandeling. Voor een goed rooster en sedimentatie is het noodzakelijk om langdurige ophoping van vervelende inerte materialen zoals puin, plastic en zand in de MBBR te voorkomen. Omdat de MBBR gedeeltelijk is gevuld met dragers, zijn deze inerte materialen moeilijk te verwijderen zodra ze de MBBR zijn binnengekomen. Wanneer een primaire behandeling beschikbaar is, raden MBBR-fabrikanten over het algemeen aan dat de roosteropening niet groter is dan 6 mm, en als er geen primaire behandeling beschikbaar is, moet een fijn rooster van 3 mm of minder worden geïnstalleerd. Bovendien, als de MBBR wordt toegevoegd aan het bestaande proces, is het niet nodig om meer roosters toe te voegen als het bestaande behandelingsniveau al hoog is.

2.9 Vast-vloeistofscheiding van MBBR

Vergeleken met het actief-slibproces is het bewegende bedproces zeer flexibel vanuit het oogpunt van de daaropvolgende vast-vloeistofscheiding groot. Het biologische behandelingseffect van het bewegende bedproces is onafhankelijk van de vaste-vloeistofscheidingsstap, dus de vaste-vloeistofscheidingseenheden kunnen worden gevarieerd. Bovendien is de vastestofconcentratie van het MBBR-effluent minstens een orde van grootte lager dan die van het actief-slibproces. Daarom is een verscheidenheid aan vaste-vloeistofscheidingstechnologieën met succes toegepast op MBBR, die kunnen worden gecombineerd met eenvoudige en efficiënte vast-vloeistofscheidingstechnologieën zoals luchtflotatie of sedimentatietanks met hoge dichtheid waar land kostbaar is. Bij het aanpassen van bestaande afvalwaterzuiveringsinstallaties kunnen de bestaande bezinktanks worden gebruikt voor de scheiding van vaste stoffen in MBBR.

2.10 Overwegingen bij het ontwerpen van MBBR

Het volgende is erg belangrijk voor het ontwerp van MBBR.

2.10.1MBBRReizend debiet (horizontaal debiet)

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/u), zullen de dragers zich ophopen op het interceptorrooster en grote hoofdverliezen veroorzaken. Soms bepalen de hydraulische omstandigheden bij het piekdebiet de geometrie en het aantal series MBBR. Overleg met de fabrikant en het bepalen van het juiste reisdebiet is belangrijk voor MBBR-ontwerp. De aspectverhouding van de reactor is ook een factor. In het algemeen helpt een kleine aspectverhouding (bijv. 1:1 of minder) om de drift van de drager naar het interceptorrooster bij piekstroomsnelheden te verminderen en zorgt voor een meer uniforme verdeling van dragers in de reactor.

2.10.2MBBR-tankschuimproblemen

Schuimproblemen komen niet vaak voor bij MBBR, maar treden vaak op bij een slechte opstart of slechte werking. Door twee scheidingswanden in het midden is het doorlopende zwembad hoger dan het wateroppervlak, waardoor het schuim beperkt blijft tot de MBBR. Als schuim moet worden gecontroleerd, wordt het gebruik van antischuimmiddelen aanbevolen. Het gebruik van ontschuimers zal de drager bedekken en de diffusie van het substraat naar de biofilm belemmeren, wat de prestaties van de MBBR kan beïnvloeden. Silicide-ontschuimers mogen niet worden gebruikt omdat ze niet compatibel zijn met plastic dragers.

2.10.3Opruiming draagbed en tijdelijke opslag

Voor goed ontworpen en gebouwde bewegend-bedreactoren, hoewel storingen zeldzaam zijn, is het verstandig om het probleem op te lossen hoe de drager uit de reactor moet worden gehaald en opgeslagen wanneer de reactor wordt stilgelegd vanwege onderhoud, enz. . Alle vloeistoffen in de reactor, inclusief de dragers, kunnen worden afgevoerd door een 10 cm concave wiel vortex pomp. Als de ontworpen vulverhouding geschikt is, kan de drager in de ene reactor tijdelijk worden verplaatst naar een andere reactor. Het nadeel van deze methode is echter dat het moeilijk is om beide reactoren op hun oorspronkelijke vulverhoudingen te herstellen bij het terugplaatsen van de dragers. Zodra de dragers terug in de reactor zijn gepompt, is de enige redelijke manier om de dragervulverhouding nauwkeurig te meten, de reactor leeg te maken en de dragerhoogte in beide reactoren te meten. In het ideale geval zou er een andere pool of andere ongebruikte eenheid zijn die als tijdelijke opslagcontainer voor de dragers zou kunnen worden gebruikt, zodat de oorspronkelijke reactorvul-dragerverhouding gemakkelijk zou kunnen worden gegarandeerd.

HANGZHOU JUNTAI PLASTIC PRODUCTS CO., LTD

Hoofdkantoor:#907, Gebouw 1, XIC International, Linping, Hangzhou, Zhejiang, China;

Nummer:0086-152-67462807

Web:WWW.Chinambbr.com