MBBR Procesontwerp Berekenen en detailleren
Door: Kate
Email:Kate@aquasust.com
Datum: 12 juli 2021
Inhoudsopgave
1. Wat is MBBR en MBBR volledig formulier
2.1 Introductie van biofilmdrager
2.2 Verwijdering van koolstofhoudende stoffen
2.3 Ontwerp van MBBR met hoge belasting
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 en pre-denitrificatie
2.7.2 Biofilmreactor met bewegend bed en post-denitrificatie
2.7.3 Gecombineerde biofilmreactor met bewegend bed vóór/post-denitrificatie
2.7.4 Agitatie van denitrificatie
2.8 Voorverwerking
2.9Vaste-vloeistofscheiding van MBBR
2.10 Overwegingen bij het ontwerpen van MBBR
2.10.1MBBR Reizend debiet (horizontaal debiet)
2.10.2 Problemen met MBBR-tankschuim
2.10.3 Opruiming van draagbed en tijdelijke opslag
|
Als u MBBR Process Excel nodig heeft Neem nu contact op, waarom niet? Whatapp of telefoon:0086-15267462807 Email:Kate@aquasust.com |
1. Wat is MBBR en MBBR volledig formulier
De afgelopen 20 jaar is de Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) geëvolueerd naar een eenvoudig, robuust, flexibel en compact afvalwaterzuiveringsproces. Verschillende configuraties van MBBR zijn met succes gebruikt voor de verwijdering van BZV, 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 van vloeistof
De drager kan in de reactor worden gesuspendeerd door refluxen of mechanisch mengen. In de meeste gevallen wordt de drager tussen 1/3 en 2/3 van de reactor gevuld. Door de veelzijdigheid van de MBBR kan de ontwerpingenieur zijn of haar fantasie ten volle benutten. Het grote verschil tussen de MBBR en andere biofilmreactoren is dat deze veel van de voordelen van de actiefslib- en biofilmmethoden combineert en tegelijkertijd zoveel mogelijk van de nadelen ervan vermijdt.
1) Net als andere ondergedompelde biofilmreactoren is MBBR in staat zeer gespecialiseerde actieve biofilms te vormen die kunnen worden aangepast aan de specifieke omstandigheden binnen 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 omvang van de reactor wordt verkleind.
2) De flexibiliteit en processtroom van MBBR is zeer vergelijkbaar met die van actief slib, waardoor meerdere reactoren opeenvolgend langs de stroomrichting kunnen worden opgesteld om aan meerdere behandelingsdoelstellingen te voldoen (bijv. verwijdering van BZV, nitrificatie, pre- of post-denitrificatie) zonder de tussenpomp nodig.
3) Het grootste deel van de actieve biomassa wordt blijvend vastgehouden in de reactor, dus in tegenstelling tot het actiefslibproces is MBBR. De vaste stofconcentratie in het MBBR-effluent is minstens zo hoog als de vaste stofconcentratie 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 de retrofit 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 inzicht is passend omdat onder de geboden unieke omstandigheden (bijvoorbeeld beschikbare elektronendonoren en elektronenacceptoren) elke reactor in staat is een gespecialiseerde biofilm te kweken die kan worden gebruikt om een bepaalde behandelingstaak te verwezenlijken. 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. Het ontwerp van actiefslibsystemen is daarentegen zeer complex: aangezien er altijd competitieve reacties optreden, moet, om het gewenste behandelingsdoel te bereiken binnen de verblijftijd die wordt beperkt door elk deel van de tank (beluchtings- en niet-beluchtingszones), de de totale verblijftijd van biologische vaste stoffen (SRT) moet op een geschikt niveau worden gehouden, zodat bacteriën zich kunnen vermengen (in verhouding tot de bacteriële groeisnelheid en de eigenschappen van ruw water) en samen kunnen groeien.
Het is de eenvoud van MBBR die ons in staat stelt de biofilm in MBBR in de praktijk goed te begrijpen door observaties van onderzoekers, ingenieurs en exploitanten van afvalwaterzuiveringsinstallaties. Het grootste deel van dit artikel presenteert voorbeelden van MBBR-observaties, waarmee de kritische componenten en factoren worden gedemonstreerd waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerp en de werking van MBBR.
● AquasustMBBRPprocesFlaagDdiagram
|
Als u MBBR Process Excel nodig heeft Neem nu contact op, waarom niet? Whatapp of telefoon:0086-15267462807 Email:Kate@aquasust.com |
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 zwevende deeltjes, liggen de waarden doorgaans rond de 1000 tot 5000 mg/l. In termen van eenheidsvolume is de verwijderingssnelheid van MBBR veel hoger dan die van actiefslibsystemen. Dit kan worden toegeschreven aan het volgende.
1) De schuifkracht 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 binnen elke reactor onder specifieke omstandigheden een hoog niveau aan specifieke biomassa te handhaven, onafhankelijk van de totale HRT van het systeem.
3) De turbulente stromingstoestand in de reactor handhaaft de vereiste diffusiesnelheid.
Bewegendbedreactoren kunnen worden gebruikt voor BZV-verwijdering, nitrificatie en denitrificatie, en kunnen dus worden gecombineerd tot verschillende processen. Tabel 1-1 vat de verschillende processen van MBBR samen. De bepaling van het meest efficiënte proces hangt samen met de volgende factoren.
1) Lokale omstandigheden, inclusief lay-out en hydraulische dwarsdoorsnede (hoogte) van de afvalwaterzuiveringsinstallatie.
2) Bestaande zuiveringsprocessen en de mogelijkheid om bestaande installaties en vijvers aan te passen.
3) Streef naar waterkwaliteit.
● Tabel 1-1 MBBR-processamenvatting
|
Verwerkingsdoel |
Proces |
|
|
Enkele MBBR Hoogbelaste MBBR geplaatst vóór het actiefslibproces |
|
Nitrificatie |
Enkele MBBR MBBR ingesteld na secundaire behandeling IFAS |
|
Denitrificatie denitrificatie |
MBBR alleen en na denitrificatie, MBBR alleen en na denitrificatie, MBBR alleen en pre- en post-denitrificatie, Post-MBBR voor denitrificatie van nitrificatie-effluent. |
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 snelheid van substraatverwijdering van MBBR een reactie van de eerste orde. Onder gecontroleerde omstandigheden kan het verwijderingspercentage van het draagoppervlak (SAAR) worden uitgedrukt als een functie van de belasting van het draagoppervlak (SALR), zoals weergegeven in vergelijking (1-1).
r =rmaximaal-[L/(K+L)] (1-1)
r - verwijderingspercentage (g/(m2 -d));
rmaximaal- maximale verwijderingssnelheid (g/(m2 -d)).
L - laadsnelheid (g/(m2 -d)).
K - halve verzadigingsconstante.
2.2Verwijdering van koolstofhoudende stoffen
De oppervlaktebelasting (SALR) van de drager die nodig is voor koolstofverwijdering hangt af van het belangrijkste behandelingsdoel en de methoden voor de scheiding van slibwater.
Tabel 1-2 geeft de algemeen gebruikte BZV-belastingsbereiken voor verschillende toepassingsdoeleinden. Bij nitrificatie stroomafwaarts moeten lagere belastingswaarden worden gebruikt. Hoge belastingen mogen alleen worden gebruikt als alleen de verwijdering van koolstof wordt overwogen. De ervaring leert dat voor de verwijdering van koolstofhoudende zuurstof een hoeveelheid opgeloste zuurstof in de vloeibare hoofdfase 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 BZV-belastingswaarden
|
Toepassingsdoel |
BZV per eenheid draagvlak voldoet (SALR) (g/m2.d) |
|
Hoge belasting (75%-80% BZV-verwijdering) |
20 |
|
Hoge belasting (80%-90% BZV-verwijdering) |
5-15 |
|
Lage belasting (vóór nitrificatie) |
5 |
|
Als u MBBR Process Excel nodig heeft Neem nu contact op, waarom niet? Whatapp of telefoon:0086-15267462807 Email:Kate@aquasust.com |
2.3Ontwerp van MBBR met hoge belasting
Als u aan de basisnormen voor secundaire zuivering wilt voldoen, maar een compact systeem met hoge belasting nodig hebt, kunt u overwegen een bewegend bedreactor te gebruiken
Wanneer MBBR onder hoge belasting werkt, is de SALR-waarde (Carrier Surface Area Load) hoog. Wanneer MBBR onder hoge belasting wordt gebruikt, is de waarde van de lading van het drageroppervlak (SALR) hoog en het hoofddoel is het verwijderen van opgelost en gemakkelijk afbreekbaar BZV uit het instromende water. bij hoge belasting verliest de afgezette biofilm zijn bezinkingseigenschap, dus chemische coagulatie, luchtflotatie of contact 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. Figuur 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 overstortsnelheden aan het oppervlak, wat erop wijst dat er inderdaad een verbeterde strategie voor het opvangen van vaste stoffen nodig is. Het MBBR/vaste stoffen-contactproces werd gebruikt in de afvalwaterzuiveringsinstallatie van Mao Point in Nieuw-Zeeland. Figuur 1-4 toont de relatie tussen de verwijdering van opgeloste BZV en de totale BZV-belasting in deze installatie. Figuur 1-4 illustreert dat typische waarden voor BZV-verwijdering voor MBBR met hoge belasting 70% tot 75% zijn. Bioflocculatie en verdere behandeling met het contactproces met vaste stoffen zorgen ervoor dat het proces voldoet 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 Verband tussen de verwijderingssnelheid van opgelost BZV en de totale BZV-belasting in MBBR met hoge belasting
2.4 Ontwerp van conventionele lading MBBR
Wanneer het conventionele conventionele secundaire behandelingsproces wordt overwogen, kan een bewegend bedreactor worden geselecteerd. In dit geval kan een opeenvolging van 2 MBBR in de rij voldoen aan de behandelingsvereisten (secundair behandelingsniveau).
Tabel 1- 4 vat de verwijdering van BZV7 in de vier RWZI's samen. Alle vier de afvalwaterzuiveringsinstallaties gebruikten conventioneel geladen MBBR met een organische MBBR-belasting van 7-10 gBOD7 /( m2 -d) (bij 10 graden); vóór MBBR werden chemicaliën toegepast voor uitvlokking en fosforverwijdering, en werd ook een verbeterde scheiding van zwevende deeltjes geïmplementeerd.
● Bedrijfsresultaten van conventionele MBBR-lading met chemisch fosforverwijderingsproces
|
Als u MBBR Process Excel nodig heeft Neem nu contact op, waarom niet? Whatapp of telefoon:0086-15267462807 Email:Kate@aquasust.com |
2.5Ontwerp van MBBR met lage belasting
Wanneer de MBBR vóór de nitrificatiereactor wordt geplaatst, is de meest economische ontwerpoptie het gebruik van de MBBR voor organische verwijdering te overwegen. Hierdoor kan de nitrificatie-bewegendbedreactor stroomafwaarts van de MBBR een hoge nitrificatiesnelheid bereiken. Als de BZV-belasting van de nitrificatie-MBBR niet voldoende wordt verminderd, zal de nitrificatiesnelheid aanzienlijk worden verlaagd, waardoor de reactor in een inefficiënte toestand achterblijft.
Figuur {{0}} (a) toont het effect van een 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 gedeelte wanneer organische stof in het voorste gedeelte wordt verwijderd. In dit voorbeeld was de nitrificatiesnelheid 0,8 g/(m2 -d). Wanneer 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), bedroeg de nitrificatiesnelheid 0,8 g/(m2 -d). Toen de BZV-belasting echter werd verhoogd tot 3 g/(m2 -d), daalde de nitrificatiesnelheid met ongeveer 50%. Om dit tegen te gaan, kan de operator de concentratie opgeloste zuurstof in de hoofdvloeistoffase verhogen of de vulverhouding verhogen om de laadsnelheid van het oppervlak te verminderen. Het is echter belangrijk op te merken dat een dergelijke aanpak bij het ontwerp niet mag worden gebruikt 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 de dimensionering wordt gekozen om maximale efficiëntie bij de stroomafwaartse nitrificatie-MBBR te verkrijgen.
Figuur 1-6(b) toont de nitrificatiesnelheden van de drie aërobe MBBR van de reeks. In figuur 6(b) werd de drager binnen elke MBBR verwijderd voor een kleine proef van de nitrificatiesnelheid. De subtests duurden zes weken en werden tweemaal uitgevoerd. In elke subtest waren de omstandigheden van de drie subtestreactoren vrijwel identiek (bijvoorbeeld 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 vrijwel geen nitrificatie-effect had, 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 fase is hoog en ligt dicht bij die van de derde fase.
(2) De opgeloste CZV-ladingen van de tweede en derde trap waren niet significant verschillend.
Voor het ontwerp van reactoren met lage belasting is het belangrijk om de drageroppervlaktebelasting (SALR) conservatief te kiezen. Het is mogelijk
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
|
Als u MBBR Process Excel nodig heeft Neem nu contact op, waarom niet? Whatapp of telefoon:0086-15267462807 Email:Kate@aquasust.com |
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 lading.
(2) Opgeloste zuurstofconcentratie.
(3) Ammoniakconcentratie.
(4) Concentratie van afvalwater.
(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 (gedoofd). 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 below.
Bij voldoende alkaliteit en ammoniakconcentraties (althans aanvankelijk) zullen de nitrificatiesnelheden afnemen bij organische belasting
neemt toe totdat opgeloste zuurstof de beperkende factor wordt. Binnen een goed gegroeide nitrificerende biofilm zal de opgeloste zuurstofconcentratie de nitrificatiesnelheid op de drager alleen beperken als de verhouding van O2 tot NH4+-N lager is dan 2.0. In tegenstelling tot actiefslibsystemen vertoont de reactiesnelheid in bewegendbedreactoren onder zuurstofgelimiteerde omstandigheden een lineair of bij benadering lineair verband met de opgeloste zuurstofconcentratie in het vloeistoffaselichaam. Dit kan te wijten zijn aan het feit dat de passage van zuurstof door het stationaire vloeibare membraan naar de biofilm een cruciale stap kan zijn bij het beperken van de zuurstofoverdracht. Het verhogen van de opgeloste zuurstofconcentratie in de vloeibare hoofdfase verhoogt de concentratiegradiënt van de opgeloste zuurstof in de biofilm. Bij hogere beluchtingssnelheden draagt de verhoogde mengenergie ook bij aan de overdracht van zuurstof van de vloeibare hoofdfase naar de biofilm. Zoals te zien is in figuur 1- 6(a), kan, als de organische belasting constant wordt gehouden (bijvoorbeeld constante dikte en samenstelling van de biofilm), een lineair verband tussen de nitrificatiesnelheid en de concentratie opgeloste zuurstof worden verwacht. Figuur 1-7 legt uit dat het verhogen van de opgeloste zuurstof in de vloeibare hoofdfase bijdraagt aan de nitrificatiesnelheid totdat de ammoniakconcentratie in de vloeibare hoofdfase tot een zeer laag niveau is teruggebracht.
● Figuur 1-7 Effect van opgeloste zuurstof bij lage ammoniakconcentratie
Voor een goed gegroeide "zuivere" nitrificerende biofilm heeft de ammoniakconcentratie in de vloeibare hoofdfase geen invloed op de reactiesnelheid totdat O2:NH4+- N een waarde van 2 tot 5 bereikt. Enkele voorbeelden van O2:NH{{6} } N zijn gegeven in Tabel 1-5.
● Tabel 1-5 Enkele voorbeelden van O2:NH4+- N
|
Referenties |
O2:NH4+- N |
|
Zoom(1994) |
<2 (zuurstofbeperking) 2.7(Kritische O2 concentratie=9-20mg/l) 3.2(Kritische O2 concentratie=6mg/l) >5 (Ammoniakbeperking) |
|
Bonomo (2000) |
＞3-4 (Ammoniakbeperking) ＜1-2 (Zuurstofbeperking) |
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.
rNH3-N= k × (SNH3-N) (n) (1-3)
rNH3-N-nitrificatiesnelheid (g rNH3-N /(m2 -d)
k - reactiesnelheidsconstante (locatie- en temperatuurafhankelijk).
SNH3-N - substraatconcentratie die de reactiesnelheid beperkt.
n - aantal reactietrappen (afhankelijk van locatie en temperatuur).
De reactiesnelheidsconstante (k) met de dikte van de biofilm en diffusie van het beperkende substraat bij een gegeven concentratie opgeloste zuurstof. De coëfficiënt is gerelateerd aan het aantal reactieniveaus (n) is gerelateerd aan de vloeistoffilm grenzend aan 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 op basis van de kritische verhouding en de ontwerpconcentratie opgeloste zuurstof in de vloeibare hoofdfase, zoals hieronder weergegeven. Het verhogen van de opgeloste zuurstofconcentratie in de vloeibare hoofdfase kan de kritische verhouding helpen verlagen, maar met weinig succes. Beschouw 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)=1.72mg-N/L=(6mgO2/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 het kinetische proces van biologische nitrificatie intrinsiek 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 dikte van de biofilm. Het effect van de 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 de nitrificatiekinetiek bij ontwerptemperaturen in de winter de nitrificatiesnelheid van MBBR verlaagt, kan bij lage temperaturen een toename in de concentratie van biofilm op de drager worden waargenomen, en bovendien kan de concentratie opgeloste zuurstof in de reactor worden verhoogd, wat zowel de het negatieve effect van temperatuur op de nitrificatiesnelheid. Bij lagere effluenttemperaturen werd een hogere biomassa (g/m2) waargenomen. Bovendien kan de concentratie opgeloste zuurstof in de hoofdvloeistoffase worden verhoogd zonder de beluchtingssnelheid te verhogen, omdat de zuurstof hierin het gevolg is van de hogere oplosbaarheid van vloeistoffen met een lage temperatuur. Dit leidt tot het eindresultaat dat, hoewel de biofilmactiviteit hoger is dan de biofilmactiviteit (g NH3-N/(m2 -d) ÷ g SS/ m2) afneemt, maar de nitrificatieactiviteit per eenheid Het draagoppervlak kan nog steeds op een hoog niveau worden gehouden. De seizoensvariatie van biomassa met de temperatuur van het effluent voor een tertiaire nitrificatie-MBBR wordt gegeven 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 op basis van de effluenttemperatuur (〈15 graden en 〉15 graden). Hoewel de biofilmspecifieke activiteit afneemt in het gebied van <15 graden, blijven de macroscopische prestaties van de reactor hoog vanwege de hogere totale biomassaconcentratie en de hogere concentratie opgeloste zuurstof (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 biofilmaanpassing.
● Figuur 1-8 (a) Seizoensgebonden variatie van biomassaconcentratie en temperatuur in MBBR met tertiaire nitrificatie.
(b) Verband tussen nitrificatieactiviteit en opgeloste zuurstofconcentratie bij verschillende temperatuuromstandigheden
|
Als u MBBR Process Excel nodig heeft Neem nu contact op, waarom niet? Whatapp of telefoon:0086-15267462807 Email:Kate@aquasust.com |
2.7 Denitrificatievan MBBR-tank
Bewegendbedreactoren zijn met succes gebruikt in pre-, post- en gecombineerde denitrificatieprocessen. In tegenstelling tot andere bio-producten die hetzelfde zijn als het materiaaldenitrificatieproces, zijn de factoren waarmee bij het ontwerp rekening moet worden gehouden dat ook.
1) Een geschikte koolstofbron en een geschikte koolstof-stikstofverhouding in de reactor.
2) De gewenste mate van denitrificatie.
3) Temperatuur van het effluent.
4) Opgeloste zuurstof in het retour- of stroomopwaartse water.
2.7.1 Biofilmreactor met bewegend bed met pre-denitrificatie
Wanneer BZV-verwijdering, nitrificatie en gematigde stikstofverwijdering vereist zijn, is de MBBR met front-denitrificatie 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). Omdat de nitrificatiefase van MBBR verhoogde opgeloste zuurstof vereist, heeft de opgeloste zuurstof in de reflux een aanzienlijke 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 de algehele efficiëntie van denitrificatie af naarmate de retourstroom verder toeneemt. Als de aard van het effluent geschikt is voor front-end denitrificatie, ligt het stikstofverwijderingspercentage doorgaans tussen 50% en 70% bij een retourverhouding van (1:1) tot (3:1). In de productiepraktijk kunnen denitrificatiesnelheden worden beïnvloed door factoren zoals: locatie, seizoensverschillen in de eigenschappen van het effluent (bijvoorbeeld C/N), de concentratie opgeloste zuurstof die in de reactor wordt gebracht, en de temperatuur van het effluent.
|
Als u MBBR Process Excel nodig heeft Neem nu contact op, waarom niet? Whatapp of telefoon:0086-15267462807 Email:Kate@aquasust.com |
2.7.2 Biofilmreactor met bewegend bed met post-denitrificatien
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%) bij een korte HST.
Als de BZV- en nitraateisen voor het effluent strenger zijn, kan na de kleine beluchting MBBR een nadenitrificatie nodig zijn. Uit operationele ervaring blijkt dat als er stroomopwaarts een sedimentatieproces plaatsvindt, er fosforconcentraties in de post-denitrificatie kunnen zijn die niet voldoende zijn voor de celsynthese, en dat de denitrificatieprestaties op dat punt kunnen worden geremd.
Wanneer de 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 Verwijderingssnelheid van het oppervlak van dragers met verschillende koolstofbronnen als functie van de temperatuur
2.7.3 Gecombineerde biofilmreactor met bewegend bed vóór/post-denitrificatie
Bewegendbedreactoren met voor- en achterdenitrificatie kunnen worden gecombineerd, waardoor wordt geprofiteerd van de economische aspecten van front-denitrificatie. Het ontwerp van de voorste denitrificatiereactor kan worden beschouwd als een beluchtingstank in de winter. Bij het ontwerp kan worden overwogen om de voorste denitrificatiereactor in de winter als beluchtingstank te gebruiken. Dit komt 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 uitvoeren.
|
Als u MBBR Process Excel nodig heeft Neem nu contact op, waarom niet? Whatapp of telefoon:0086-15267462807 Email:Kate@aquasust.com |
2.7.4 Agitatie van denitrificatie
Bij denitrificatie MBBR is een op een rail gemonteerde mechanische dompelmixer gebruikt om de vloeistof in de reactor te laten circuleren en te mengen
lichaam en drager. Bij het ontwerpen van het roerwerk moeten specifiek rekening worden gehouden met de volgende aspecten: (1) de locatie en richting van het roerwerk; (3)Type roerder; (3) roerenergie.
De relatieve dichtheid van de biofilmdrager is ongeveer 0.96, dus deze zal zonder toegepaste energie in water drijven, wat anders is dan bij het actiefslibproces. Wanneer er geen energie wordt toegepast in het actiefslibproces, bezinken de vaste stoffen (slib).
Als gevolg hiervan moet bij MBBR de roerder dicht bij het wateroppervlak worden geplaatst, maar niet te dicht bij het wateroppervlak, anders zal er een draaikolk ontstaan 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 in beweging te brengen. In het bijzonder moet het roeren van denitrificerende MBBR worden overwogen. Niet alle roerwerken zijn geschikt voor langdurig gebruik in MBBR. De roerderfabrikant (ABS) heeft met meerdere MBBR-units de ABS123K-roerder ontwikkeld, specifiek geschikt voor bewegendbedreactoren. Deze roerder is gemaakt van roestvrij staal met een naar achteren gebogen 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, is de ABS123K roerder voorzien van ronde staven van 12 mm die langs de vleugels van de propeller zijn gelast. Bij gebruik in een bewegendbedreactor 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 in beweging te brengen, houdt verband met de vullingsgraad van de drager en de verwachte biofilmgroei. Uit praktijkervaring blijkt 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 compatible.
● Figuur 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 voor MBBR een goede voorbehandeling. Om een goed rooster en sedimentatie te bewerkstelligen is het noodzakelijk om de langdurige ophoping van vervelende inerte materialen zoals puin, plastic en zand in de MBBR te voorkomen. Omdat de MBBR gedeeltelijk gevuld is met dragers, zijn deze inerte materialen moeilijk te verwijderen zodra ze de MBBR binnenkomen. Wanneer 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. Als de MBBR wordt toegevoegd aan het bestaande proces, is het bovendien niet nodig om meer roosters toe te voegen als het bestaande behandelingsniveau al hoog is.
2.9 Vaste-vloeistofscheiding van MBBR
Vergeleken met het actiefslibproces is het bewegendbedproces zeer flexibel vanuit het oogpunt van de daaropvolgende vaste-vloeistofscheiding. Het biologische behandelingseffect van het bewegend-bedproces is onafhankelijk van de scheidingsstap van vaste stof en vloeistof, zodat de scheidingseenheden van vaste stof en vloeistof kunnen worden gevarieerd. Bovendien is de vastestofconcentratie van het MBBR-effluent minstens één orde van grootte lager dan die van het actiefslibproces. Daarom is een verscheidenheid aan vast-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 schaars is. Bij het moderniseren van bestaande afvalwaterzuiveringsinstallaties kunnen de bestaande bezinktanks worden gebruikt voor het scheiden 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 onderscheppingsraster en grote verliezen 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 verplaatsingsdebiet is belangrijk voor het MBBR-ontwerp. De aspectverhouding van de reactor is ook een factor. Over het algemeen helpt een kleine aspectverhouding (bijvoorbeeld 1:1 of minder) de drift van de dragers naar het interceptorrooster bij piekstroomsnelheden te verminderen en maakt een meer uniforme verdeling van de dragers binnen de reactor mogelijk.
2.10.2Problemen met MBBR-tankschuim
Schuimproblemen komen niet vaak voor bij MBBR, maar kunnen wel optreden tijdens een slechte start of bediening. Door twee scheidingswanden in het midden is het doorlopende zwembad hoger dan het wateroppervlak, waardoor het schuim beperkt blijft tot de MBBR. Als schuim onder controle moet worden gehouden, 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, aangezien deze niet compatibel zijn met plastic dragers.
2.10.3Opruiming van draagbed en tijdelijke opslag
Voor goed ontworpen en gebouwde reactoren met een bewegend bed, hoewel storingen zeldzaam zijn, is het verstandig om nog steeds rekening te houden met het probleem van hoe de drager uit de reactor te verplaatsen en op te slaan wanneer de reactor wordt stilgelegd vanwege onderhoud, enz. . Alle vloeistoffen in de reactor, inclusief de dragers, kunnen worden afgevoerd door een concave wielvortexpomp van 10 cm. Als de ontworpen vulverhouding geschikt is, kan de drager in de ene reactor tijdelijk naar een andere reactor worden verplaatst. Het nadeel van deze methode is echter dat het moeilijk is om beide reactoren terug te brengen naar hun oorspronkelijke vulverhoudingen bij het terugbewegen van de dragers. Zodra de dragers terug in de reactor zijn gepompt, is de enige redelijke manier om de vullingsgraad van de dragers nauwkeurig te meten het legen van de reactor en het meten van de dragerhoogte in beide reactoren. Idealiter zou er nog een zwembad of een andere ongebruikte eenheid zijn die zou kunnen worden gebruikt als tijdelijke opslagcontainer voor de dragers, zodat de oorspronkelijke reactorvullingsdragerverhouding gemakkelijk zou kunnen worden gewaarborgd.
HANGZHOU Aquasust PLASTIC PRODUCTS CO.,LTD
Hoofdkantoor: #907, Gebouw 1, XIC International, Linping, Hangzhou, Zhejiang, China
Aantal:0086-152-67462807
|
Als u MBBR Process Excel nodig heeft Neem nu contact op, waarom niet? Whatapp of telefoon:0086-15267462807 Email:Kate@aquasust.com |