Izmēģinājuma-mēroga pētījums par daudzpakāpju A/O-MBBR sistēmu slāpekļa noņemšanai vidēji-zemā temperatūrā
Pārskats
Pēdējos gados Ķīna ir sasniegusi ievērojamus rezultātus ūdens vides pārvaldībā, taču joprojām saskaras ar tādām problēmām kā ūdens resursu trūkums, ūdens vides piesārņojums un ūdens ekoloģiskais kaitējums. No ūdens resursu aizsardzības, ūdens piesārņojuma novēršanas un ūdens ekoloģijas atjaunošanas viedokļa nepārtrauktai notekūdeņu attīrīšanas efektivitātes un efektivitātes uzlabošanas veicināšanai ir liela nozīme ūdens resursu izmantošanas līmeņa paaugstināšanā, ūdens vides kvalitātes uzlabošanā, valsts dzīves kvalitātes uzlabošanā, ekoloģiskās vides būvniecības paātrināšanā un cīņā par tīru ūdeni. Pašlaik, pamatojoties uz esošo nacionālo "Komunālo notekūdeņu attīrīšanas iekārtu piesārņojošo vielu novadīšanas standartu" (GB18918-2002), vietējās pašvaldības ir secīgi ierosinājušas jaunas prasības komunālo notekūdeņu attīrīšanas iekārtu notekūdeņu kvalitātei, īpaši stingrākas prasības nosakot tādiem rādītājiem kā organiskās vielas, amonjaka slāpeklis un kopējais slāpeklis. Tradicionālās ūdens attīrīšanas tehnoloģijas, ko pārstāv aktīvo dūņu process, saskaras ar tādiem sastrēgumiem kā ierobežota bioloģiskā nitrifikācija zemās temperatūrās. Daudzi pētījumi ir parādījuši, ka aktīvo dūņu procesa nitrifikācijas veiktspēja ievērojami samazinās zemas-temperatūras apstākļos, ko papildina tādas problēmas kā spēcīga dūņu uzkrāšanās un bioloģiskās putas. Tāpēc zemas temperatūras sašaurinājuma pārvarēšana un stabilas un efektīvas bioloģiskās slāpekļa atdalīšanas panākšana ir kļuvusi par neatliekamu problēmu, kas jāatrisina notekūdeņu attīrīšanas jomā. Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) tehnoloģija ir izmantota simtiem notekūdeņu attīrīšanas iekārtu visā pasaulē. Sakarā ar pievienoto bioplēves augšanas stāvokli reaktorā un tās nepārtrauktas atjaunošanas spēju, tai ir ne tikai augsta biomasa, bet arī augsta aktivitāte. Pielietošanas rezultāti Ziemeļvalstīs arī liecina, ka tai ir labāka pielāgošanās zemām temperatūrām, salīdzinot ar aktīvo dūņu procesu.
Šī iemesla dēļ šajā pētījumā, kas ir vērsts uz pilsētas notekūdeņu īpašībām Ķīnā, tiek izmantotas MBBR priekšrocības un daudzpakāpju anoksiskā/oksiskā (A/O) process bioloģiskai slāpekļa atdalīšanai.trīs-pakāpju A/O-MBBR pilot-mēroga sistēma. Tika pētīta sistēmas organisko vielu, amonjaka slāpekļa un kopējā neorganiskā slāpekļa noņemšanas spēja vidēji zemas temperatūras apstākļos. Tika analizēta bioplēves nitrifikācijas spēja un morfoloģiskās izmaiņas statiskos eksperimentālos apstākļos, sniedzot tehnisko atbalstu, lai panāktu stabilu un efektīvu slāpekļa izvadīšanu no pilsētas notekūdeņiem zemas-temperatūras apstākļos un daudzpakāpju A/O-MBBR sistēmu izbūvei un regulēšanai.
1. Materiāli un metodes
1.1. Pilot{1}}mēroga sistēmas eksperimentālā iestatīšana un darbības režīms
Konstruētās trīs{0}}pakāpju A/O-MBBR pilot-mēroga sistēmas procesa plūsma ir parādīta1. attēls. Izmēģinājuma-mēroga sistēma sastāv no trim bezskābekļa/oksiskā (A/O) posmiem, kas kopumā sadalīti 10 reakcijas zonās.Pirmais{0}}posmsA/O-MBBR apakšsistēma sastāv no anoksiskās reakcijas zonām (A1, A2) un aerobo reakciju zonām (O3, O4).Otrais{0}}posmsA/O-MBBR apakšsistēma sastāv no anoksiskās reakcijas zonām (A5, A6) un aerobo reakciju zonām (O7, O8).Trešais-posmsA/O-MBBR apakšsistēma sastāv no anoksiskās reakcijas zonas (A9) un aerobās reakcijas zonas (O10). Efektīvais apjomskatra iepriekš minētā reakcijas zona ir 1,4 m³ (1 m * 1 m * 1,4 m), un efektīvais ūdens dziļums ir 1,4 m. Katram reakcijas zonas segmentam tika pievienoti suspendēti bioplēves nesēji (vide) ar īpatnējo virsmu 500 m²/m³ ar nesēja piepildījuma attiecību 35% visiem.. Anoksiskās reakcijas zonās tika izmantota mehāniskā sajaukšana, lai nesēji būtu šķidri, savukārt aerobās reakcijas zonās tika izmantota perforēta caurules aerācija, kontrolējotizšķīdušā skābekļa koncentrācija 3-9 mg/L.
Faktiskais izmēģinājuma-mēroga sistēmas pieplūdes ātrums bija (23.6 + 5.4) m³/d, izmantojot divu-punktu ieplūdes sadalījumu ar ieplūdes punktiem, kas iestatīti reakcijas zonās A1 un O5, un ieplūdes attiecību 1:1. Izmēģinājuma-mēroga sistēmai bija divi nitrificēta šķidruma recirkulācijas komplekti (no O4 līdz A1 un no O8 līdz A5) ar recirkulācijas attiecību no 100% līdz 200% (pamatojoties uz katra posma pieplūdes ātrumu). Lai nodrošinātu pareizu pēc-denitrifikāciju, A9 reakcijas zonā kā ārējais oglekļa avots tika pievienots 50-90 mg/l nātrija acetāta (aprēķināts kā ĶSP). Viss eksperimentālais pētījums tika sadalīts 2 fāzēs: I fāze - Normāla temperatūra (18-29 grādi); II fāze - Vidēji zema temperatūra (10-16 grādi).
1.2 Pārbaudīt ūdeni
Izmēģinājuma tests tika veikts{0}}uz vietas pilsētas notekūdeņu attīrīšanas iekārtā Cjidao pilsētā. Testa ūdens tika ņemts no šīs iekārtas primārās sedimentācijas tvertnes notekūdeņiem un pēc uzlabotas pirmapstrādes ar flotāciju nonāca izmēģinājuma sistēmā. Ūdens kvalitātes apstākļi pēc uzlabotas flotācijas pirmapstrādes ir parādīti1. tabula.
1.3. Noteikšanas indikatori un metodes
1.3.1. Parastie rādītāji
Tradicionālie rādītāji, piemēram, SCOD, NH₄⁺-N, NO₂⁻-N, NO₃⁻-N, SS, MLSS un MLVSS, tika mērīti, izmantojot standarta metodes no "Ūdens un notekūdeņu monitoringa un analīzes metodes". Izšķīdinātais skābeklis, temperatūra, pH un ORP tika mērīti, izmantojot apārnēsājams izšķīdušā skābekļa mērītājs (HACH HQ40d). Bioplēves biezums tika mērīts, izmantojotapgriezts fluorescences mikroskops (Olympus, IX71).
1.3.2. Statiskais nitrifikācijas eksperiments
Sistēmas darbības laikā periodiski tika ņemti nesēji no aerobajām zonām, lai izmērītu bioplēves nitrifikācijas spēju statiskās reakcijas apstākļos. Nesēji no katras aerobās reakcijas zonas tika ievietoti 5 l reaktorā ar uzpildes attiecību, kas bija identiska pilotsistēmai 35%. Testa ūdens bija mākslīgi konfigurēts NH₄Cl šķīdums ar masas koncentrāciju 20-25 mg/l (aprēķināts kā N). Eksperimenta laikā aerācijai tika izmantots neliels gaisa sūknis, lai nesēji būtu šķidri, vienlaikus kontrolējot izšķīdušā skābekļa līmeni 7-11 mg/l. Testa ilgums bija 2 stundas ar paraugu ņemšanas intervāliem 30 minūtes, mērot NH₄⁺-N koncentrācijas izmaiņas, lai aprēķinātu bioplēves nitrifikācijas spēju statiskās reakcijas apstākļos.
2. Rezultāti un analīze
2.1. Trīs-pakāpju A/O-MBBR pilotsistēmas darbības veiktspēja
Trīs{0}}pakāpju A/O-MBBR pilotsistēmas darbības veiktspēja ir parādīta2. attēls. Normālās temperatūras fāzē (I fāze) ar reakcijas temperatūru 18-29 grādi, apstrādes plūsmas ātrumu (23.6+5.4) m³/d un oglekļa avota devu 50 mg/L (aprēķināts kā ĶSP, tas pats zemāk) trešās -posma A/O-MBBR apakšsistēmas anoksiskajā zonā. NH₄⁺-N un TIN koncentrācijas bija attiecīgi (160±31), (35,0±7,2) un (35,8±7,0) mg/L, un attīrītā notekūdeņu koncentrācija bija attiecīgi (27±8), (0,6±0,5) un (2,7±2,2) mg/l.vidējie noņemšanas rādītāji sasniedz 83,1%, 98,3% un 92,5%. Vidējas -zemas temperatūras fāzē (II fāze) ar reakcijas temperatūru 10-16 grādi, tādu pašu apstrādes plūsmas ātrumu (23.6+5.4) m³/d un oglekļa avota devu 50-90 mg/L SC BROD trešās-posma A/O-MBOD apakšsistēmas anoksiskajā zonā. NH₄⁺-N un TIN koncentrācija bija attiecīgi (147±30), (38,3±2,1) un (39,6±2,3) mg/L, un izplūdes ūdeņu koncentrācija bija attiecīgi (26±6), (0,4±0,6) un (6,8±3,6) mg/l, arvidējie noņemšanas rādītāji sasniedz 82,3%, 99,0% un 82,8%. Turklāt sistēmas darbības 56-62. dienā, kad oglekļa avota deva bija 50 mg/L, A9 reakcijas zonā parādījās ievērojama NO₂⁻-N uzkrāšanās. Tomēr, pakāpeniski palielinot oglekļa avota devu līdz 90 mg/L, NO2⁻-N uzkrāšanās A9 reakcijas zonā pakāpeniski izzuda, un notekūdeņu TIN koncentrācija samazinājās līdz saprātīgam līmenim.
2.2 Bioplēves nitrifikācijas jaudas izmaiņas katrā aerobās reakcijas zonā dažādās reakcijas temperatūrās
Lai novērtētu trīs -pakāpju A/O-MBBR sistēmas nitrifikācijas kapacitātes izmaiņas no vispārējā perspektīvas, tika analizēts NH₄⁺-N nitrifikācijas ieguldījuma ātrums un bioplēves nitrifikācijas spēja katrā aerobās reakcijas zonā dažādās reakcijas temperatūrās, un rezultāti parādīti3. un 4. attēls, attiecīgi.
4. attēls Nitrifikācijas noņemšanas slodze un pielāgošanas līknes 1. un 2. posma A/O-MBBR apakšsistēmu aerobās zonās dažādās reakcijas temperatūrās
No3. attēls, redzams, ka trīs-pakāpju A/O-MBBR sistēmā, pateicoties divu-punktu ieplūdei, pirmās -pakāpes A/O-MBBR apakšsistēmas O3 un O4 reakcijas zonas un otrās{{9}{}pakāpes A/O-MBBR reakcijas zonas un O7 un O8 reakcijas zonas noslogo otrās{{9}{}pakāpes A/OMB no sistēmas. Gan normālos, gan vidēji zemās temperatūras apstākļosNH₄⁺-N nitrifikācijas ieguldījuma rādītāji šajās divās apakšsistēmās bija attiecīgi 43,1%, 49,6% un 33,8%, 54,0%.. Tas parāda, ka vidējas-zemas temperatūras apstākļos NH₄⁺-N nitrifikācijas devums otrā -posma apakšsistēmā bija par 20,2% augstāks nekā pirmās-posma apakšsistēmas.
No4. attēls (a) un (c), var redzēt, ka bioplēvēm O3 un O7 aerobo reakciju zonās normālā temperatūrā tās ir galvenās reakcijas zonas trīs -pakāpju A/O-MBBR sistēmā organisko vielu noārdīšanai apvienojumā ar nitrifikācijas funkciju. Ja SCOD noņemšanas slodze uz nesēja virsmas laukumu (saīsināti kā "SCOD noņemšanas slodze", kas aprēķināta kā ĶSP) bija mazāka par 2,0 g/(m²·d) un nitrifikācijas slodze uz nesēja virsmas laukumu (saīsināti kā "nitrifikācijas slodze", kas aprēķināta kā N) bija mazāka par 1,6 g/(m²·d), attiecība starp nitrifikācijas noņemšanas slodzes laukumu (saīsināta nitrifikācijas virsmas laukums) N) un nitrifikācijas slodze sekoja pirmās kārtas lineārajai reakcijai ar attiecīgi 0,83 un 0,84 slīpumu. Kad nitrifikācijas slodze palielinājās līdz 1,6-6,0 g/(m²·d), attiecība starp nitrifikācijas noņemšanas slodzi un nitrifikācijas slodzi sekoja nulles -kārtības reakcijai ar atbilstošām vidējām nitrifikācijas atdalīšanas slodzēm attiecīgi 1,31 un 1,34 g/(m²·d). Kad SCOD noņemšanas slodze bija 2,0-4,0 g/(m²·d) un nitrifikācijas slodze bija 1,6-6,0 g/(m²·d), lai gan nulles kārtas reakcijas attiecība starp nitrifikācijas noņemšanas slodzi un nitrifikācijas slodzi palika nemainīga, atbilstošā vidējā nitrifikācijas noņemšanas slodze samazinājās līdz 0.95. attiecīgi g/(m²·d). Bioplēvēm O3 un O7 aerobās reakcijas zonās vidēji zemā temperatūrā, kad SCOD noņemšanas slodze bija mazāka par 2,0 g/(m²·d) un nitrifikācijas slodze bija mazāka par 1,1 g/(m²·d), nitrifikācijas atdalīšanas slodzes lineārie slīpumi pret nitrifikācijas slodzi samazinājās attiecīgi līdz 0,811 un 0. Palielinoties nitrifikācijas slodzei līdz 1,1-6,0 g/(m²·d), atbilstošās vidējās nitrifikācijas atdalīšanas slodzes samazinājās attiecīgi līdz 0,78 un 0,94 g/(m²·d), kas ir samazinājums par 40,4% un 19,4%, salīdzinot ar normāliem temperatūras apstākļiem. Kad SCOD noņemšanas slodze palielinājās līdz 2,0-4,0 g/(m²·d), atbilstošās vidējās nitrifikācijas atdalīšanas slodzes samazinājās attiecīgi līdz 0,66 un 0,91 g/(m²·d), kas ir samazinājums par 30,5% un 6,2%, salīdzinot ar normāliem temperatūras apstākļiem. Bioplēves nitrifikācijas spēja O3 reakcijas zonā atbilda HEM et al. pētījuma rezultātiem. atbilstošos apstākļos. Tomēr jāatzīmē, ka vidēji zemas temperatūras apstākļos, salīdzinot ar O3 reakcijas zonas bioplēvi, O7 reakcijas zonas bioplēvei bija lielāka nitrifikācijas spēja.
No4(b) un (d) attēls, var redzēt, ka bioplēvēm O4 un O8 aerobās reakcijas zonās normālā temperatūrā tās ir reakcijas zonas trīs -pakāpju A/O-MBBR sistēmā, kas galvenokārt kalpo papildu nitrifikācijas funkcijai. Kad SCOD noņemšanas slodze bija mazāka par 1,0 g/(m²·d) un nitrifikācijas slodze bija mazāka par 1,3 g/(m²·d), attiecība starp nitrifikācijas noņemšanas slodzi un nitrifikācijas slodzi sekoja pirmās kārtas lineārajai reakcijai ar attiecīgi 0,86 un 0,88 slīpumu. Kad nitrifikācijas slodze palielinājās līdz 1,3-3,0 g/(m²·d), attiecība starp nitrifikācijas noņemšanas slodzi un nitrifikācijas slodzi sekoja nulles -kārtības reakcijai ar atbilstošām vidējām nitrifikācijas atdalīšanas slodzēm attiecīgi 1,11 un 1,13 g/(m²·d). Vidēji zemas temperatūras apstākļos, kad SCOD noņemšanas slodze bija mazāka par 1,0 g/(m²·d) un nitrifikācijas slodze bija mazāka par 1,0 g/(m²·d), nitrifikācijas noņemšanas slodzes lineārās slīpnes pret nitrifikācijas slodzi samazinājās attiecīgi līdz 0,72 un 0,84. Palielinoties nitrifikācijas slodzei līdz 1,0-3,0 g/(m²·d), atbilstošās vidējās nitrifikācijas atdalīšanas slodzes bija attiecīgi 0,72 un 0,86 g/(m²·d), kas nozīmē samazinājumu par 35,1% un 23,9%, salīdzinot ar normāliem temperatūras apstākļiem.
No iepriekš minētās analīzes var redzēt, ka vidēji -zemā temperatūrā nitrifikācijas noņemšanas slodzes un nitrifikācijas slodzes attiecības novirzes punkti bioplēvei katrā reakcijas zonā radās agrāk, salīdzinot ar parasto temperatūru. Šī parādība samērā saskan ar SAFWAT pētījumu rezultātiem. Kopumā, lai gan bioplēves nitrifikācijas kapacitāte katrā sistēmas aerobajā zonā uzrādīja lejupejošu tendenci vidēji-zemā temperatūrā,bioplēves nitrifikācijas kapacitāte otrās -posma A/O-MBBR apakšsistēmas O7 reakcijas zonā salīdzinājumā ar O3 reakcijas zonu pieauga par 20,5%-37,9%, bet bioplēves nitrifikācijas spēja O8 reakcijas zonā palielinājās par aptuveni 19,4%, salīdzinot ar O4 reakcijas zonu.. Tas norāda, ka otrās-pakāpes reakcijas zonas iestatīšana trīs-pakāpju A/O{-MBBR sistēmā ir noderīga, lai uzlabotu sistēmas kopējo nitrifikācijas spēju.
2.3 Bioplēves denitrifikācijas kapacitātes izmaiņas katrā anoksiskās reakcijas zonā dažādās reakcijas temperatūrās
Lai novērtētu trīs -pakāpju A/O-MBBR sistēmas denitrifikācijas kapacitātes izmaiņas no vispārējas perspektīvas, šajā pētījumā tika analizēta bioplēves denitrifikācijas spēja katrā bezoksiskās reakcijas zonā dažādās reakcijas temperatūrās, un rezultāti parādīti5. attēls.
5. attēls Denitrifikācijas noņemšanas slodze katrā trīs -pakāpju A/O-MBBR sistēmas anoksiskajā zonā dažādās reakcijas temperatūrās
No5. attēls (a) un (c), var redzēt, ka A1 un A5 anoksiskās reakcijas zonās tās ir galvenās denitrifikācijas zonas trīs -posmu A/O-MBBR sistēmā, izmantojot neapstrādāta ūdens oglekļa avotus kā substrātu. Gan normālos, gan vidēji{5}}zemas temperatūras apstākļos, kad atbilstošā bezskābekļa denitrifikācijas oglekļa-līdz -slāpekļa attiecība (ΔCBSCOD / CNOx--N) bija lielāka par 5,0 un denitrifikācijas slodze uz nesēja virsmas laukumu (saīsināti kā "denitrifikācijas slodze" tika aprēķināta kā 7}N) {x{2}. 0,95 g/(m²·d), attiecība starp denitrifikācijas noņemšanas slodzi uz nesēja virsmas laukumu (saīsināti kā "denitrifikācijas noņemšanas slodze", kas aprēķināta kā NOx--N) un denitrifikācijas slodzi sekoja pirmās kārtas lineārajai reakcijai ar attiecīgiem slīpumiem 0,87, 0,8, 0,8 un 0,8. Kad denitrifikācijas slodze palielinājās virs 0,95 g/(m²·d), attiecība starp denitrifikācijas noņemšanas slodzi un denitrifikācijas slodzi sekoja nulles pakāpes reakcijai ar atbilstošām vidējām denitrifikācijas noņemšanas slodzēm attiecīgi 0,82, 0,82 g/(m²·d) un 0,78, 0,77 g/. Samazinoties ΔCBSCOD / CNOx--N, denitrifikācijas noņemšanas slodzes un denitrifikācijas slodzes attiecības novirzes punkts novirzījās uz priekšu, lineārais slīpums zemas slodzes apstākļos uzrādīja lejupejošu tendenci, un vienlaikus arī vidējā denitrifikācijas noņemšanas slodze lielas slodzes apstākļos uzrādīja lejupejošu tendenci. Šie rezultāti liecina, ka bioplēves denitrifikācijai A1 un A5 reakcijas zonās, izmantojot neapstrādāta ūdens oglekļa avotus, oglekļa un slāpekļa attiecība ir galvenais faktors, kas nosaka denitrifikācijas funkciju, un testa ūdens kvalitātes apstākļos ideālajai oglekļa un slāpekļa attiecībai A1 un A5 bezoksiskās reakcijas zonām jābūt lielākai par 5.
No 5(b) un (d) attēla, ir redzams, ka A2 un A6 anoksiskās reakcijas zonām, jo A1 un A5 anoksiskās reakcijas zonas noņēma un patērēja oglekļa avotus neapstrādātajos notekūdeņos un lielāko daļu nitrātu, ko pārvadā recirkulācijas plūsma, A2 un A6 anoksiskās reakcijas zonām bija ilgstošas-substrāta-deficīta{8}noslodzes stāvoklis. Tāpēc gan normālos, gan vidēji zemas temperatūras apstākļos, kad ΔCBSCOD / CNOx--N bija no 1,0 līdz 2,0 un denitrifikācijas slodze bija mazāka par 0,50 g/(m²·d), denitrifikācijas noņemšanas slodzes lineārās slīpnes pret denitrifikācijas slodzi bija tikai attiecīgi 0,51, 0,40, 0,7, . Turklāt, kad denitrifikācijas slodze palielinājās līdz 0,50-1,50 g/(m²·d), atbilstošās vidējās denitrifikācijas atdalīšanas slodzes bija attiecīgi tikai 0,25, 0,20 un 0,20, 0,17 g/(m²·d). Tomēr šī pētījuma statiskā eksperimenta rezultāti parādīja, ka pietiekama oglekļa avota un nitrātu substrāta apstākļos bioplēves denitrifikācijas noņemšanas slodze A2 un A6 anoksiskās reakcijas zonās varētu sasniegt attiecīgi (0,66±0,14) un (0,68±0,11) g/(m²·d). Šis rezultāts atspoguļo, ka bioplēvei A2 un A6 anoksiskās reakcijas zonās faktiski ir salīdzinoši spēcīga denitrifikācijas spēja, ko ierobežo oglekļa avota un nitrātu substrātu trūkums šajā izmēģinājuma sistēmā.
No5. attēls(e), var redzēt, ka A9 anoksiskās reakcijas zonai tā uzņemas denitrifikācijas slodzi visiem nitrātiem, kas izplūst no trīs -posma A/O-MBBR sistēmas pirmajiem diviem posmiem, izmantojot ārēji pievienotu nātrija acetātu kā denitrifikācijas oglekļa avotu. Gan normālos, gan vidēji zemas temperatūras apstākļos, kad ΔCBSCOD / CNOx--N bija lielāka par 5 un denitrifikācijas slodze bija mazāka par 2,5 g/(m²·d), attiecība starp denitrifikācijas noņemšanas slodzi un denitrifikācijas slodzi sekoja pirmās -kārtības lineārajai reakcijai ar attiecīgi .4 un 00. 9 slīpumu. Tomēr, samazinoties ΔCBSCOD / CNOx--N, denitrifikācijas noņemšanas slodzes un denitrifikācijas slodzes attiecības lineārais slīpums uzrādīja lejupejošu tendenci. Šis rezultāts arī norāda, ka bioplēves denitrifikācijai A9 reakcijas zonā, izmantojot ārēju oglekļa avotu, oglekļa un slāpekļa attiecība ir arī galvenais faktors, kas nosaka denitrifikācijas funkciju, un nepieciešamā denitrifikācijas oglekļa un slāpekļa attiecība ir lielāka par 3. Vienlaikus reakcijas temperatūras izmaiņu ietekme uz tās denitrifikācijas funkciju ir salīdzinoši neliela.
2.4. Bioplēves nitrifikācijas spēja un morfoloģiskās īpašības katrā aerobās reakcijas zonā statiskos eksperimentālos apstākļos
Bioplēves nitrifikācijas spēja katrā aerobās reakcijas zonā statiskos eksperimentālos apstākļos ir parādīta6. attēls. No 6. attēla redzams, ka normālā temperatūrā bioplēves nitrifikācijas spējas O3, O4, O7 un O8 aerobo reakciju zonās bija attiecīgi (1,37±0,21), (1,23±0,15), (1,40±0,20) un (1,25±0,13) g/(m.²d). Vidēji zemā temperatūrā bioplēves nitrifikācijas spējas attiecīgajās aerobo reakciju zonās bija attiecīgi (1,07±0,01), (1,00±0,04), (1,08±0,09) un (1,03±0,05) g/(m²·d), samazinoties par 21,9%, 21,9% un 2,9%. 17,6% salīdzinājumā ar normālu temperatūru. Šie statiskie eksperimenta rezultāti atbilst izmērīto vērtību tendencei izmēģinājuma sistēmā. Turklāt var novērot, ka izmērītā bioplēves nitrifikācijas spēja katrā aerobā zonā statiskos eksperimentālos apstākļos bija nedaudz augstāka par faktiskajām vērtībām izmēģinājuma sistēmā. Analīze to attiecina uz viena amonija slāpekļa substrāta un gandrīz -piesātināta augsta izšķīdušā skābekļa izmantošanas apstākļiem statisko eksperimentu laikā, tādējādi nodrošinot augstāku bioplēves nitrifikācijas kapacitāti. Normālā temperatūrā faktiskās nitrifikācijas jaudas O3, O4, O7 un O8 reakcijas zonās trīs -pakāpju A/O-MBBR sistēmā bija attiecīgi 95,6%, 90,6%, 95,7% un 90,4% no maksimālās nitrifikācijas jaudas statiskos eksperimentos. Vidēji zemā temperatūrā faktiskās nitrifikācijas jaudas O3, O4, O7 un O8 reakcijas zonās samazinājās attiecīgi līdz 72,9%, 72,0%, 87,0% un 84,5%.
Papildu analīze parādīja, ka normālā temperatūrā bioplēves īpatnējie amonjaka oksidācijas ātrumi (nitrifikācijas ātrums uz masas vienību MLVSS, aprēķināts kā N) aerobo reakciju zonās O3, O4, O7 un O8 bija (0,062±0,0095), (0,059±0,0072), (0,059±0,0072), (0,0060±0,060) un. (0,060±0,0063) g/(g·d). Vidējā-zemā temperatūrā bioplēves īpatnējie amonjaka oksidācijas ātrumi O3 un O4 aerobo reakciju zonās bija attiecīgi tikai (0,046±0,0004) un (0,041±0,0016) g/(g·d), samazinoties par 25,8% un 30,5% salīdzinājumā ar normālo temperatūru. Turpretim bioplēves specifiskie amonjaka oksidācijas ātrumi O7 un O8 aerobo reakciju zonās bija attiecīgi (0,062±0,0051) un (0,060±0,0029) g/(g·d). Salīdzinot ar normāliem temperatūras apstākļiem, O8 reakcijas zonas bioplēves amonjaka oksidācijas spēja palika nemainīga, savukārt O7 aerobās reakcijas zonas bioplēves amonjaka oksidācijas spēja pat palielinājās par 3,3%. Šis rezultāts labi parāda, ka vidējas-zemas temperatūras apstākļos bioplēvei pilotsistēmas otrā posma reakcijas zonā ir labāka nitrifikācijas spēja un otrās-posma apakšsistēmas ieguldījuma kopējā sistēmas nitrifikācijā racionalitāte.
Bioplēves morfoloģijas novērojumu rezultāti katrā pirmās un otrās pakāpes A/O-MBBR apakšsistēmu aerobās reakcijas zonā ir parādīti7. attēls. Normālā temperatūrā bioplēves biezums O3, O4, O7 un O8 aerobo reakciju zonās bija attiecīgi (217,6±54,6), (175,7±38,7), (168,1±38,2) un (152,4±37,8) μm. Vidējā-zemā temperatūrā bioplēves biezums O3 un O4 reakcijas zonās bija attiecīgi (289,4±59,9) un (285,3±61,9) μm, kas nozīmē pieaugumu par 33,0% un 62,4%, salīdzinot ar bioplēves biezumu normālā temperatūrā. Turpretim bioplēves biezums O7 un O8 reakcijas zonās bija attiecīgi (173,1±40,2) un (178,3±31,2) μm, palielinoties tikai par 3,0% un 17,0%, salīdzinot ar normālo temperatūru. Daži pētījumi ir parādījuši, ka plānākām bioplēvēm ir spēcīgāka amonjaka oksidācijas spēja, kas salīdzinoši atbilst šī pētījuma eksperimentālajiem rezultātiem. Analīze to attiecina uz faktu, ka nitrificējošās baktērijas bioplēvē ir vertikāli sadalītas bioplēves slāņainajā struktūrā; pārmērīgs bioplēves biezums samazina substrāta masas pārneses efektivitāti un substrāta afinitāti. Turklāt vidējas -zemas temperatūras apstākļos izšķīdušā skābekļa koncentrācija katrā pilotsistēmas aerobajā zonā bija daudz zemāka nekā statiskā eksperimenta reaktorā (atšķīrās par 3,0–5,0 mg/l). Īpaši biezākām bioplēvēm O3 un O4 reakcijas zonās skābekļa masas pārneses jaudas samazināšanās bioplēvē izraisīja to faktiskās nitrifikācijas jaudas samazināšanos (tikai aptuveni 70% no maksimālās nitrifikācijas jaudas, kas mērīta statiskos apstākļos). Tāpēc tīrai bioplēves MBBR gadījumā ir nepieciešams uzlabot bioplēves atjaunošanos, pastiprinot bīdes intensitāti un saprātīgi kontrolēt bioplēves biezumu, lai saglabātu bioplēves nitrifikācijas spēju.
3. Secinājums
① Apstākļos, kad reakcijas temperatūra ir 10-16 grādi (vidēja-zema temperatūra), apstrādes plūsmas ātrums (23,6±5,4) m³/d un oglekļa avota deva ir 50-90 mg/L (aprēķināts kā ĶSP) trešās APA,{7}BR apakšsistēmas{8}Apakšsistēmas {}MB Trīspakāpju A/O-MBBR pilotsistēmas notekūdeņu SCOD, NH₄⁺-N un TIN koncentrācijas bija attiecīgi (26±6), (0,4±0,6) un (6,8±3,6) mg/L arvidējie noņemšanas rādītāji sasniedz 82,3%, 99,0% un 82,8%.
② Vidējas-zemas temperatūras apstākļos aerobo reakciju zonu bioplēves atšķirību dēļ starp pirmās -posma un otrās-posma A/O-MBBR apakšsistēmām izveidojās atšķirības bioplēves nitrifikācijas kapacitātē starp abām apakšsistēmām. Īpaši pirmās -posma A/O-MBBR apakšsistēmai nitrifikācijas jauda samazinājās, jo palielinājās bioplēves biezums. Lai saglabātu bioplēves nitrifikācijas spēju, ir nepieciešams saprātīgi kontrolēt bioplēves biezumu.
③ Trīs -pakāpju A/O{-MBBR pilotsistēmā reakcijas temperatūras izmaiņu ietekme uz denitrifikācijas funkciju bija salīdzinoši neliela. Dažādās reakcijas temperatūrās denitrifikācijas oglekļa -pret-slāpekļa attiecībai, izmantojot neapstrādātu ūdeni kā oglekļa avotu, ir jābūt lielākai par 5, un denitrifikācijas oglekļa -pret -slāpekļa attiecībai, izmantojot ārēji pievienotu nātrija acetātu kā oglekļa avotu, ir jābūt lielākai par 3.