MBBR — Описание 21.04.2020 – Posted in: Септики и ЛОС

Инновации в очистке сточных вод: движущиеся процесс биопленки
Норвежский научно-технический университет (NTNU), кафедра гидравлики и экологии
Инжиниринг, № 7491 Тронхейм, Норвегия
Аннотация В данной статье описывается биопленочный реактор с подвижным слоем (MBBR) и представлены приложения процессы очистки сточных вод, в которых используется этот реактор. Процессы MBBR были экстенсивно используется для удаления БПК / ХПК, а также для нитрификации и денитрификации в коммунальном и промышленном очистки сточных вод. Эта статья посвящена муниципальным приложениям. Самый частый процесс
комбинации представлены и обсуждены. Основные данные дизайна, полученные в результате исследований, а также данные
из практической эксплуатации различных растений, представлены. Продемонстрировано, что MBBR может использоваться в
Чрезвычайно компактный высокоскоростной процесс (всего 1 час ЗГТ) для вторичного лечения. Большинство европейских растений
требуют данных об удалении P и производительности от установок, комбинирующих MBBR и химическое осаждение.
представил. Кроме того, данные с заводов в Италии и Швейцарии, которые осуществляют нитрификацию в дополнение
к вторичному лечению представлены. Результаты трех норвежских заводов, которые используют так называемые
обсуждается процесс комбинированного денитрификации MBBR. Скорость нитрификации достигает 1,2 г NH 4 -N / м 2 в день полная нитрификация была продемонстрирована в практической работе при низких температурах (11 8C), в то время как скорость денитрификации составляла 3,5 г NO 3 -N экв. / м 2 .д. В зависимости от степени предварительной обработки,
общий HRT MBBR для N-удаления будет в диапазоне от 3 до 5 часов.
Ключевые слова Опыт; процесс перемещения кровати; лечение; Сточные Воды
Вступление
Процессы биопленки все более и более одобряются вместо процессов активного ила.
Для этого есть несколько причин, таких как:
† Очистная установка требует меньше места (важный фактор стоимости).
† На конечный результат обработки меньше влияет разделение биомассы, так как
концентрация, которая должна быть отделена, как минимум, в 10 раз ниже, и с
уважение к выбору метода разделения биомассы (т.е. компактная флотация или фильтрация).
† Прикрепленная биомасса становится более специализированной (более высокая концентрация соответствующих
организмов) в данной точке процесса, потому что нет возврата биомассы.
Уже используется много различных биопленочных систем, таких как капельные фильтры, вращающиеся фильтры.
биологические контакторы (РБК), погруженные биофильтры с фиксированной средой, гранулированные
реакторы с псевдоожиженным слоем и т. д. Все они имеют свои преимущества и недостатки. Струйка
Фильтр не эффективен по объему. Механические сбои часто происходят с эритроцитами.
Трудно получить равномерное распределение нагрузки по всей поверхности носителя в фиксированном
медиа погруженные биофильтры. Биофильтры гранулированных сред должны работать с перерывами.
из-за необходимости обратной промывки и реакторы с псевдоожиженным слоем показывают гидравлический
нестабильность. По этим причинам процесс с биопленочным реактором с подвижным слоем (Eur. Pat. No.
0575314, патент США нет. 5,458,779) был разработан в Норвегии в конце 1980-х и начале
1990-е годы (Эдегаард и др., 1994Ødegaard et al., 1999 ).
В настоящее время действует более 300 очистных сооружений на основе этого процесса или
строится в 22 разных странах мира. Кроме того, есть несколько
doi: 10.2166 / wst.2006.284
сто локальных очистных сооружений на базе MBBR — большинство из них в Германии. В
Европа, большинство крупных заводов работают в Скандинавских странах, Великобритании, Италии
и Швейцария, хотя есть заводы в 17 европейских странах. Заводы MBBR
используются для коммунально-бытовых — а также для различных видов очистки промышленных сточных вод.
Он также использовался для биологической очистки питьевой воды, а также для очистки воды в
рыбоводства. Эта статья будет сосредоточена на муниципальных очистных сооружениях.
Описание биопленочного реактора с подвижным слоем (MBBR)
Идея развития процесса MBBR состояла в том, чтобы принять лучшие черты
процесс активного ила, а также процесс биофильтрации без учета
наихудший. В отличие от большинства биопленочных реакторов, MBBR использует весь объем бака для
Рисунок 1 Принцип MBBR и форма исходного носителя биопленки (K1). а) аэробный реактор;
(б) аноксический и анаэробный реактор; (c) Носитель биопленки (K1)
ЧАС.

рост биомассы, а также реактор с активным илом. В отличие от активированных
Реактор ила, однако, не требует рециркуляции ила, как и в других
биопленочные реакторы. Это достигается за счет роста биомассы на движущихся носителях.
свободно в объеме воды реактора, удерживается в объеме реактора ситом
расположение на выходе из реактора. Поскольку рециркуляция ила не происходит, только
Излишняя биомасса должна быть отделена — значительное преимущество перед активным илом
обработать. Реактор может быть использован как для аэробных, аноксических или анаэробных процессов, см.
фигура 1,
В аэробных процессах движение носителя биопленки вызвано возбуждением, установленным
воздух, в то время как в бескислородных и анаэробных процессах смеситель (обычно горизонтальный вал
установленный банановый миксер) поддерживает движение носителей. Специальная система аэрации грубого пузыря
Тем был разработан в аэробных реакторах. Носители хранятся в реакторе
через выходное сито. Это могут быть вертикально установленные прямоугольные сита, но в последнее время
сито чаще всего имеет форму цилиндрического сита, вертикально или горизонтально
установлен (Рисунок 2 ).
Оригинальный и наиболее часто используемый носитель биопленки (K1) изготовлен из полиэтилена высокой плотности.
(плотность 0,95 г / см 3 ) и имеет форму небольшого цилиндра с крестом на внутренней стороне цилиндра.
дер и «плавники» снаружи (см. Рисунок 1 (с) и Рисунок 3). Цилиндр имеет длину
7 мм и диаметром 10 мм (не включая плавники). Различные носители других размеров и
формы с тех пор были введены, но носитель K1 по-прежнему используется в основном.
Одним из важных преимуществ биопленочного реактора с подвижным слоем является то, что
фракция носителя в реакторе может подчиняться предпочтениям. Стандартная начинка
доля составляет 67%, что дает общую удельную площадь несущей 465 м 2 / м 3 с носителем K1.
Поскольку биомасса растет в основном внутри носителя (см. Рис. 3 ), один
рассчитывается с эффективной удельной площадью поверхности 335 м 2 / м 3 при доле наполнения 67%.
Рисунок 2 Фотографии строящихся реакторов MBBR. (а) Аэробный реактор с аэрационной системой и
вертикально установленные цилиндрические решетчатые сита; (б) бескислородный реактор с горизонтально установленными шахтными мешалками и
прямоугольные сита
Чтобы иметь возможность свободно перемещать подвеску, рекомендуется заполнить
фракции должны быть ниже 70% (что соответствует 350 м 2 / м 3 эффективной удельной площади для
K1). Можно, однако, использовать столько, сколько необходимо ниже этого. Это удобно, особенно
при модернизации установок, например, от активного ила до реакторов с движущимся слоем. Это
был продемонстрирован (Эдегаард и др., 1999) что область биопленки является ключевым параметром
в дизайне и, следовательно, скорость проектирования процесса наиболее правильно основана на эффективной
площадь несущей (г / м 2)
несущая зона d).
Как и в любом биопленочном процессе, диффузия соединений в биопленку и из нее играет
ключевая роль. Из-за важности диффузии, толщина эффективной биопленки
(глубина биопленки, в которую проникли субстраты) является значительной. Так как это
глубина полного проникновения субстрата обычно составляет менее 100 мм, идеальная биопленка в
Процесс с подвижным слоем тонкий и равномерно распределен по поверхности носителя. В порядке
чтобы получить это, турбулентность в реакторе имеет важное значение, как для транспортировки
субстраты для биопленки и для поддержания низкой толщины биопленки путем сдвига
силы. Как показано на рисунке 3гораздо меньше биомассы растет за пределами
носителей, чем внутри. Вероятно, это связано с тем, что истирание, вызванное
столкновения носителей, это ограничение роста.
Различные исследования показали, что типичная концентрация биомассы при расчете
в зависимости от объема реактора, порядка 2–5 кг SS / м 3 ( Rusten et al., 1994, 1995a,
1998), примерно так же, как в реакторах с активным илом. Однако с тех пор
Показатель удаления метрики был продемонстрирован в несколько раз выше в подвижном слое
процесс ( Rusten et al., 1995a), биомасса этого процесса должна быть гораздо более жизнеспособной
чем в аналогичных процессах с активным илом.
На установке с активным илом начинается процесс выработки активной биомассы.
с ростом бактериальной флоры зугал, которая затем становится колонизированной простейшими
которые питаются свободно плавающими бактериями для производства очищенных сточных вод. В движении
процесс ложится, порядок колонизации, кажется, полностью изменен ( Mosey, 1996). Высокая загрузка
при скорости около 30 г ХПК / м 2 в сутки образуются компактные бактериальные биопленки с популяцией простейших
Латион либо отсутствует, либо ограничен мелкими свободно плавающими простейшими и Vorticella spp. Mod-
Скорость загрузки, около 10–15 г ХПК / м 2, способствует более «пушистой» биопленке с
богатое разнообразие мерцательных простейших. Низкие скорости загрузки (5 г ХПК / м 2 ) способствуют очень
В «пушистой» биопленке обычно преобладают стебелевые инфузории.
Рисунок 3 Биопленочный реактор с подвижным слоем
Процессы MBBR
Процесс с биопленочным реактором с подвижным слоем был использован для многих различных применений.
Он был разработан в то время, когда удаление азота стало предметом внимания, и большинство
научные данные были собраны из этого приложения. Позже, однако, органическое вещество
удаление было исследовано дополнительно, в том числе высокая скорость предварительной обработки для модернизации
растения с активным илом. Процесс высокоскоростной вторичной обработки, основанный на перемещении
реактор в сочетании с коагуляцией и флотацией, что приводит к общему пребыванию
Время процесса менее 1 часа, также был разработан ( Ødegaard и др., 2004).
Исследования также проводились с целью разработки биологического фосфата MBBR
Рисунок 4. Типичные технологические схемы биопленки с подвижным слоем для различных применений.
процесс удаления на основе принципа секвенирования реактора периодического действия ( Helness и Ødegaard,
2001). На рисунке 4 наиболее распространенные блок-схемы для различных целей лечения
представил. Эти диаграммы будут использованы в качестве основы для обсуждения результатов и опыта
с процессом движущейся кровати до сих пор.
Предварительная настройка обычно используется в качестве предварительной обработки, прежде всего во избежание засорения
биореакторные сита. Предварительная настройка не является обязательным условием, но используется для уменьшения нагрузки на биологические
реактор и для придания гибкости процессу, позволяя химически улучшенный первичный
лечение — при необходимости.
Удаление БПК / ХПК ÿ возможно в сочетании с удалением Р ( Рисунок 3 (a) — (c) )
Из-за компактности процесса, время пребывания в реакторах с движущимся слоем для
удаление углеродистого вещества будет довольно низким (15–90 минут), в зависимости от органического
нагрузка и сила сточных вод. Биоразлагаемые растворимые органические вещества быстро
деградирует. Частицы органического вещества частично улавливаются неровностями прикрепленного
биомасса, гидролизованная и разложившаяся, и, частично, она проходит более или менее неизменным через
реактор. Чтобы оценить деградацию органического вещества независимо от биомассы
На этапе разделения можно посмотреть на скорость удаления растворимого ХПК (SCOD). Это демон
на рисунке 5 (а) было установлено, что максимальная скорость удаления составляет около 30 г.
Шкод / ​​м 2 д. SCOD фильтруется (1 мм) ХПК ( Ødegaard и др., 2000). Это не так, как
когда-либо, дайте истинную картину, так как биоразлагаемые растворимые органические вещества также производятся в
процесс гидролизом.
Скорость загрузки отфильтрованного ХПК (г SCOD / м 2 * d)
Отфильтрованная скорость удаления ХПК
Общая скорость загрузки ХПК (г ХПК / м 2 * д)
Достижимая скорость удаления
Альтернативой является оценка так называемой «достижимой» скорости удаления, т.е.
скорость удаления общего ХПК при 100% разделении биомассы. Рисунок 5 (б), который дает
«Достижимая» скорость удаления в сравнении с общей скоростью загрузки ХПК, демонстрирует, что высокая степень удаления
Эффективность может быть достигнута даже при чрезвычайно высоких скоростях нагружения, если хорошее разделение биомассы
Действие может быть гарантировано.
Однако у растений с высокой нагрузкой осветление биомассы представляет собой
блек, так как оседаемость биомассы уменьшается с увеличением органической нагрузки
Ødegaard et al., 2000). Ключом к решению этой проблемы является либо флокуляция биомассы путем
добавление коагулянта (солей металлов или катионных полимеров) и / или использование другого типа био-
массовое разделение, такое как флотация или фильтрация.
В большинстве европейских стран удаление фосфатов требуется и осуществляется химическими
осадков. Поэтому очень распространено использование процесса 4 a, b, когда целью является
BOD / COD и P-удаление. Эти заводы будут оснащены соответствующим
резервуары, и они могут использовать квасцы, хлорид железа или предварительно полимеризованный
Иде как коагулянты.
Результаты обработки 2000–2002 гг. На четырех норвежских заводах основаны на этом процессе
Схемы приведены в Таблице 1, Это все растения с нормальной скоростью, состоящие из двух MBBR
последовательно с последующей коагуляцией / флокуляцией и осаждением. Дизайн органический
скорости нагружения находятся в диапазоне 7–10 г БПК 7 / м 2 д при температуре 108 ° С. Результаты, достижения
продемонстрировать, что были достигнуты высокая эффективность удаления и низкие концентрации стоков
для реактора с подвижным слоем, используемого в этой технологической схеме.
Обновление от химической обработки до биохимической обработки
Для установки прямого осаждения TAU в Тонсберге, Норвегия, пилотные испытания и анализ затрат
для повышения до вторичного лечения ( Rusten and Nedland, 2003,
2004). Завод должен будет удалить более 90% фосфора в дополнение к
выполнение требований по вторичной очистке в директиве ЕС по сточным водам.
Обновление с обычным активным илом потребует больших аэротенков и
новые отстойники для активного ила. Для обновления с помощью процесса MBBR, пилотные тесты
показали, что существующие отстойники более чем адекватны, так как биохимические
Каловый шлам хорошо оседал при скоростях перелива до 2,9 м / ч. При расчетной температуре 88С,
Таблица 1 Результаты за 2000–2002 гг. Для четырех норвежских предприятий по удалению БПК / ХПК и Р
Очистные

Будущие требования обработки были выполнены при органических нагрузках на MBBR до 25 г
ХПК / м 2 / сут. Это ограничит модернизацию новой насосной станцией и компактным MBBR.
процесс между песколовками и флокуляционными бассейнами существующего завода. Биологический
Этот процесс также сократит химические затраты как минимум на 30%, что означает
экономия затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание.
Проектная нагрузка для завода составляет 130 000 человек. Затраты на модернизацию с использованием технологии MBBR
или с обычным активным илом показаны в таблице 2, O & M стоит шоу
разница между существующим и модернизированным заводом, и они низкие из-за
экономия на химических затратах для биохимического завода.
Огромная экономия затрат при использовании процесса MBBR типична для модернизации химического
очистные сооружения, где процесс MBBR может использовать существующие отстойники, в то время как
Процесс откачки ила потребует новых отстойников.
Высокая скорость процесса для вторичного лечения
В настоящее время разрабатывается новая концепция процесса вторичного лечения на основе
комбинация высокоскоростного процесса с подвижным слоем в сочетании с коагуляцией при низких дозах
Ødegaard et al., 2004 ). В сочетании с тонким просеиванием для предварительной обработки и флотации для
разделение биомассы, это дает чрезвычайно компактный процесс с общим временем пребывания
менее 1 часа (Рисунок 6).
Процесс основан на том факте, что очень значительная доля органического
Вещество (65–85%) и значительная доля (35–55%) фосфора в сточных водах
появляется в виде коллоидного и взвешенного вещества ( Levine et al., 1985Ødegaard, 1998 ; фургон
Nieuwenhuisen and Mels, 2002 ). Прямое разделение взвешенных и коллоидных частиц
следовательно, при химической коагуляции обычно происходит удаление органического вещества в
Диапазон 65–75% ( Ødegaard, 1992 ). У традиционной коагуляции есть два недостатка
сточных вод с учетом стандарта вторичной очистки, однако; (а) действительно растворимый
органическое вещество не удаляется, и (b) осаждение гидроксида металла (Al или Fe) приводит к
производство сильного ила ( Ødegaard, 1998). Процесс состоит из предварительной обработки штрафом
Таблица 2 Относительные затраты на модернизацию до биохимической очистки на СОС ТАУ. Инвестиционные расходы
для обновления MBBR установлено на 100
Относительные расходы
Обновление MBBR
Обновление активированного ила
Инвестиционные расходы сито (или существующее первичное осаждение), за которым следует высоконагруженный биопленочный реактор с подвижным слоем
после чего добавляют полимер- и железоагулянт в низких дозах и биомассу / хлопье
агрегат отделяется от воды флокуляцией / флотацией.
Основная идея заключается в том, что разделение полимера / железа при коагуляции / хлопье позаботится о
взвешенные и коллоидные органические вещества, в то время как биопленка будет заботиться о низкой
молекулярный вес, легко биоразлагаемый, растворимое органическое вещество. Катионный полимер
выбран в качестве основного коагулянта, чтобы иметь возможность работать с очень низкой дозировкой
железо и тем самым сводит к минимуму осаждение гидроксида и, следовательно, производство ила.
Флотация выбрана потому, что высоконагруженный биореактор может привести к плохой
легко всплывающий осадок, а также потому, что это метод разделения с низким отпечатком.
Это было продемонстрировано ( Ødegaard et al., 2004) в довольно крупномасштабной опытно-промышленной установке
(5 м 3 / ч), чтобы процесс мог благоприятно действовать при дозировках до 5 г полимера / г SS
и 35 г Fe / г SS — соответствует дозировке 1 мг полимера / л и 7 мг Fe / л при типичной
200 мг SS / л в стоках биореактора. Эти дозировки привели к образованию осадка
который был очень близок к взвешенным твердым веществам, удаленным из сточных вод, т.е.
небольшое дополнительное образование осадка, вызванное осадками.
В таком высокоскоростном процессе распределение времени пребывания биореактора будет
очень важно, и реактор должен быть разделен на этапы, чтобы предотвратить короткое замыкание.
Чтобы быть уверенным в достижении стандарта вторичной обработки, общая загрузка реактора не должна
превышать 20–25 г ХПК, фильтрованного / м 2
площадь биопленки d (или 15–20 г БПК 5, фильтрованная / м 2
область биопленки d). Это соответствует
пруды, однако, к нагрузкам как высоко как 65-85g ХПК TOT / м 2
площадь биопленки d (45–60 г БПК 5tot /
м 2
площадь биопленки d) в типичных сточных водах, которая в 2–4 раза выше нормальной проектной нагрузки
для традиционных биопленочных реакторов (т.е. эритроцитов), ориентированных на стандарт вторичной обработки.
Проектирование высокоскоростного MBBR будет осуществляться путем выбора требуемого потока MBBR.
Концентрация FCOD и расчет необходимого объема и площади роста биопленки.
это включает в себя влияние гидравлики и инертного фильтрованного ХПК. Всего приостановлено
Концентрация твердых веществ в стоках MBBR может быть рассчитана как сумма входящего SS
концентрация и производство биологического ила (0,5 г SS / г FCOD деградировали ) в
MBBR. Было установлено, что удельное производство ила в разделительной части процесса
было удалено 1,0 г DS / г SS , что указывает на минимальное дополнительное образование осадка из-за
осадки. Таким образом, общий проект производства ила для процесса может быть основан на
на входящие взвешенные твердые частицы плюс значение ила MBBR для производства, при условии
что используется низкая доза металлического коагулянта.
нитрификация
Процесс с биопленочным реактором с подвижным слоем использовался в целях нитрификации в
различные схемы процесса (см. Рисунок 4 (г) — (е)). Традиционно нитрификация получается
добавление объема реактора к реакторам, которые уже удалили большую часть органического вещества
Рисунок 4 (г) ). В отличие от системы активного ила, гетеротрофы будут доминировать в
начало процесса (первый реактор) и нитрификаторы в конце процесса (последний
тор). Это позволяет оптимизировать каждый процесс независимо от другого. В
В некоторых скандинавских растениях удаление P и значительное удаление BOD достигается
химически улучшенная первичная обработка, таким образом уменьшая размер биореактора, необходимого
получить нитрификацию. В этом случае нагрузка частиц (биомассы) на реакцию нитрификации
будет меньше, что приводит к более высокой скорости нитрификации, чем при прекоагуляции
не используется (Rusten et al., 1995b).
Три фактора: нагрузка органического вещества, концентрация аммония и кислород
Концентрация, в первую очередь, определяет скорость нитрификации. Влияние этих параметров
схематично показано на рисунке 7 ( Хем и др., 1994). Рисунок 7 (а) демонстрирует, что
органическая нагрузка контролирует нитрификацию и должна быть как можно ниже. При органической нагрузке
ЧАС.
выше примерно 4 г БПК 7 / м 2 , высокая концентрация кислорода (0,6 мг О 2 / л)
требуется для того, чтобы нитрификация прошла вообще. На рисунке также демонстрируется
линейная зависимость между скоростью нитрификации и концентрацией кислорода с фактическим
диапазон концентрации. Как показано на рисунке 7 (б) , концентрация аммония является только предельной
скорость нитрификации при низких концентрациях (1–3 мг NH 4 -N / л). Выше объема
концентрация 3 мг NH 4 -N / л, скорость нитрификации определяется концентрацией кислорода
трация и органическая нагрузка.
Гораздо важнее влияние концентрации кислорода, которая может ограничивать нитрифи
скорость катионов даже при концентрациях выше 2–3 мг O 2 / л. Скорость нитрификации найдена
быть близко к линейно зависимым от концентрации кислорода, до более чем 10 мг
O 2 / l ( Ødegaard et al., 1994 ; øsøy et al., 1998). Преимущество линейных отношений
между концентрацией кислорода и скоростью нитрификации является то, что это может быть очень благоприятно
используется для управления процессом.
Высокая концентрация кислорода требуется только для нитрификации. Для углеродистых
удаление 2–3 мг O 2 / л оказалось достаточным на практике.
На рисунке 8 показаны экспериментальные данные из КОС Гиводана в Швейцарии, которые были
работать при 108 ° С и доле заполнения 60%. Они демонстрируют, что сточные
1 мг NH 4 -N можно поддерживать при нагрузках до 0,35 г NH 4 -N / м 3 д (1,17 г
NH 4 -N / м 2 д).
В 2003 году еще один швейцарский завод — Dürrenroth WWTP, модернизированный завод RBC — демон-
Ежегодно проводится нитрификация, близкая к полной (97%), средним содержанием аммония.
2.5
2,0
1,5
1,0
0,5
0.0
0
2
4
6
8
10
(А)
(Б)
Скорость удаления аммиака
г NH
4- Н / м
2 д
Концентрация кислорода, мг О 2 / л
2.5
2,0
1,5
1,0
0,5
0.0
0
Концентрация аммония, мг NH 4 -N / л
Скорость нитрификации, г NH
4- Н / м
2 д
DO = 9 мг / л
DO = 6 мг / л
DO = 3 мг / л
Органическая нагрузка = 0,0 г БПК
7
/ м
2 д
1,0
2,0
3.0
4,0
5.0
6,0
7,0
1
2
3
4
0,4 г БПК 7 / м 2 д
Рисунок 7 Влияние БПК 7 , кислорода и аммония на скорость нитрификации
600
500
400
300
200
100
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Объемная аммонийная нагрузка (г NH 4 -N / м 3 .d)
Скорость нитрификации (г NH
4- Н / м
3 .d)
Удаление NH 4
НЕТ 3 -Производство
Поли. ( Удаление NH 4 )
Предел нагрузки для
концентрация стоков
<1 мг / л / NH 4 -N
Рис. 8 Эффективность нитрификации 10 8C на очистных сооружениях Гиводана ( Tschui, 2004))
ЧАС.
Odegaard
26
Скачано с https://iwaponline.com/wst/article-pdf/53/9/17/432865/17.pdf
гостем
08 ноября 2018 года

концентрация в стоке 0,2 мг NH 4 -N / л и предельное значение 90% 0,6 мг NH 4 —
Н / л, хотя температура в течение года колебалась от 5 до 188 ° С ( Штольц, 2004 ).
На одном итальянском заводе (Бергамо WWTP) нитрифицирующий биореактор расположен ниже по течению
завод по производству активного ила (см. Рисунок 4 (д)) и из-за низкого производства ила, нет
отделение биомассы после использования нитрифицирующего реактора. Если строгий стандарт СС должен быть
соблюдается, прямая фильтрация песка может быть использована для удаления биомассы. Из-за низкого
органическая нагрузка на МБР, наблюдаемые скорости нитрификации на этом заводе высоки, как правило,
1,2–1,5 г NH 4 -N / м 2 д (при 158 ° С и DO. 5 мг O 2 / л).
Схема процесса изображена на рисунке 4 (е), часто называемый гибридным процессом нитрификации,
не широко используется в Европе, но стал популярным в США. В этом процессе
последняя часть аэротенка установки активного ила переоборудована в движущуюся
постельный процесс. Таким образом, нитрифицирующая биомасса системы увеличивается и нитрифицируется.
Это может быть достигнуто в объеме, который в противном случае не мог бы соответствовать нитрификации
стандарт.
Удаление азота
Удаление азота в установках MBBR может быть достигнуто несколькими комбинациями процессов, для
экземпляр предденитрификации (Рисунок 4 (г)), после денитрификации ( рисунок 4 (ч)) или комбинация
нация двух — так называемый комбинированный процесс денитрификации (Рисунок 4 (я)).
Процесс MBBR может также использоваться на установках с активным илом в качестве постденитрификации
процесс ( Рисунок 4 (J)) или как гибридный активный ил / биопленка. Последний необычный
в Европе, но распространено в США.
Скорость денитрификации может быть ограничена концентрацией нитратов, биоразлагаемых
концентрация органического вещества или концентрация кислорода (или, скорее, наличие
кислород). При концентрации NO 3 -N выше приблизительно 3 мг NO 3 -N / л денитрификация
скорость удаления будет полностью зависеть от типа и наличия легко
градуированный источник углерода (Rusten et al., 1995b ). Если кислород подается в реактор с
вода на входе или оборотная вода, биоразлагаемые органические вещества будут использоваться для
дыхание кислородом и, таким образом, уменьшить доступное количество для денитрификации.
Ограничение процесса преденитрификации (Рисунок 4 (г) ) вытекает из того факта, что
богатая кислородом вода со стадии нитрификации должна быть возвращена
шаг. Источник углерода в сырой воде очень часто недостаточен, и денитрификация
Скорость в системах предденитрификации обычно ограничивается наличием источника углерода.
способность и, следовательно, быть довольно низким. В постденитрификационных системах (Рисунок 4 (h) — (j) ),
можно добавить легко биоразлагаемый источник углерода с очень высокой скоростью денитрификации
в следствии.
Режим после денитрификации имеет несколько преимуществ по сравнению с режимом предденитрификации.
Это может привести к значительному снижению общего объема биореактора (40–50%) и
лучший контроль процесса. Основным недостатком является необходимость добавления источника углерода. В
Для того чтобы свести к минимуму использование источника углерода, схема потока на рисунке 4 (я)в сочетании
денитрификация, — была предпочтительна на нескольких норвежских заводах. Комбинация про
Cess предлагает большую гибкость в отношении работы установки. В периоды, когда
органическая нагрузка высокая или вода очень холодная, можно уменьшить органическую нагрузку, используя
precoagulation. Органическое вещество в предварительно очищенных сточных водах будет частично состоять из
молекулярный вес, легко биоразлагаемые органические вещества, которые могут денитрифицировать определенное количество
нитрата в предварительной денитрификации при умеренном рециркуляционном потоке (0,25–0,5 раза Q),
таким образом сводя к минимуму рециркуляцию кислорода. Остальная часть нитрата удаляется в пост-дени
этап трификации, на котором измеренная концентрация нитрата в стоках контролирует углерод
дополнение источника.

Поскольку существует хорошая документация, мы будем ссылаться на опыт трех
очистные сооружения wegian, которые спроектированы в соответствии с комбинированной денитрификацией
схема (см. рисунок 9). Проектные данные для растений приведены в таблице 3., Лиллехаммер
работает немного под расчетной нагрузкой, Nordre Follo при расчетной нагрузке и Gardermoen
выше расчетной органической нагрузки в разы (при расчетной нагрузке на азот).

Завод в Лиллехаммере был построен в 1994 году в связи с зимней Олимпиадой.
Во многих отношениях это был прототип рекомендуемой концепции комбинированной дентрификации
процесса движущегося слоя. До 1994 года завод был вторичным осадительным заводом
с основной целью удаления фосфора для предотвращения эвтрофикации
озеро Гест (Мьоса). В 1994 году он был переоборудован, чтобы стать заводом полного удаления питательных веществ с
удаление азота. Завод получает типичные городские сточные воды.
Завод Nordre Follo изначально был первичной очистной установкой, которая была модернизирована до
вторичная установка, основанная на химической обработке в 1985 году и модифицированная в 1997 году биологическим
шаг, который включал удаление азота на основе процесса с подвижным слоем. Завод получает
сточные воды из жилых и промышленных районов, которые, как известно, трудно поддаются очистке.
Этот завод был одним из первых, кто использовал флотацию для разделения биомассы (с 1985 года).
Поскольку это было испытано, то плавание прошло очень хорошо вместе с движущейся кроватью
процесс, этот процесс разделения был также выбран для новейшего завода из трех, Garder-
МОСВ, которая очищает сточные воды из жилых районов, а также из Осло
международный аэропорт Гардермуэн. Это включает в себя отходы противообледенительной жидкости (монопропилен
гликоль), что отчасти является причиной гораздо более
это растение (см. таблицу 3 ). Очевидно, что отходящий гликоль используется в качестве внешнего источника углерода при
это растение в то время как этанол используется в Лиллехаммере и метанол в Нордре Фолло. Сточные воды
Стандарт на Gardermoen WWTP требует дезинфекции, и завод оснащен ультрафиолетом
дезинфекция в дополнение к тем единичным процессам, которые изображены на рисунке 9 .
Все растения разделены на две линии и проходят предварительную обработку, состоящую из скрининга,
удаление песка и жира и предварительная настройка (расчетная скорость перелива 2,5 м / ч). Растения могут быть
оперируется с химически усиленной первичной обработкой, при необходимости, для уменьшения
нагрузка на биореактор и увеличение мощности нитрификации при необычайно низких
туры или высокая органическая нагрузка (как во время зимних Олимпийских игр в Лиллехаммере). MBBR
старейшего завода (Лиллехаммер WWTP) состоит из девяти реакторов, в то время как Nordre Follo
WWTP и Gardermoen WWTP имеют семь реакторов в серии. Первый реактор (два первых
в Лиллехаммере) бескислородный, имеет смеситель и не аэрирует. Следующий реактор оборудован
как со смесителем, так и с аэратором. Это дает гибкость работы. Когда больше нитрификации
объем (зимой при низких температурах), реактор будет работать с
аэрация — будет доступен меньший объем предварительной денитрификации — и, следовательно, больше углерода
источник должен быть добавлен на этапе после денитрификации. Два больших реактора в
В центре находятся как аэробные (нитрификационные реакторы), так и аэраторы. Затем следует
другой комбинированный реактор, оборудованный как аэратором, так и смесителем. Первый может быть запущен
аэробно, однако с перемешиванием и без аэрации (или с очень малой аэрацией). Это к
потреблять как можно больше кислорода, так как этот реактор является той, из которой фракция
(0,25–1,0, — в зависимости от наличия источника углерода в притоке биореактора) нитрифицированного
вода возвращается в резервуар для предварительной денитрификации. При необходимости для целей нитрификации это
Реактор также может работать с более высокой концентрацией кислорода, но это увеличит
спрос на внешний источник углерода на этапе после денитрификации, который следует в
реакторный поезд. Этот этап состоит из одного реактора (два в Лиллехаммере), оборудованного смесителем
только. На всех станциях имеется небольшой аэрированный реактор в конце реакторной цепи для подачи кислорода.
воды, а также для удаления любых остаточных биоразлагаемых веществ.
В частности, завод в Лиллехаммере тщательно отслеживался, и данные из этого
Завод будет использоваться для демонстрации производительности процесса. В таблице 4 показаны
результаты гарантийного испытания установки при работе в режиме после DN. Только один из
два поезда работали, что приводило к нагрузкам, близким или превышающим расчетную нагрузку ( Ødegaard
и др., 1999 ).
Рисунок 10 (а) показывает общую эффективность удаления N для каждого дня в гарантийный период
график зависимости от общего времени пребывания биореактора. Повседневное удаление общего количества
показано на рисунке 10 (б) , вместе с фактическим расходом, фактической общей нагрузкой N и соответствующей
проектные значения.
В таблице 5 приведены результаты обработки на том же заводе, который в настоящее время используется в
Режим денитрификации при 60% расчетной нагрузки, но при очень низких температурах. В 1999,
На заводе проводились интенсивные эксплуатационные испытания для определения нитрифика-
и денитрификации. Фигура 11 показывает зависимость нитрификации
скорости в реакторах 4 и 5 по концентрации аммония.
Были продемонстрированы очень высокие скорости нитрификации даже при такой низкой температуре, как 118 ° С.
При расчете только для одного реактора 4 максимальная скорость составляла около 1,5 г NH 4 -N / м 2. D.
Рисунок 10. Результаты обработки на очистной установке Лиллехаммера при расчетной нагрузке и выше — когда
эксплуатируется в постденитрификационном режиме. (а) Эффективность обработки в зависимости от общего времени пребывания биореактора
(на основе пустого реактора); (b) Эффективность извлечения общего N при повседневной нагрузке по сравнению с расчетной нагрузкой.
Таблица 4 Общее удаление N на очистных сооружениях Лиллехаммера, работающих при расчетной нагрузке
режим денитрификации без предварительной коагуляции)

При расчете в обоих реакторах 4 и 5 он составлял около 1,2 г NH 4 -N / м 2 , до которых нитрификация была близка к завершению.
На рисунке 12 показана зависимость скорости денитрификации от нитратной нагрузки в реакторах денитрификации.
(7 и 8) во время того же теста. Хотя эта цифра имеет только три очка, они дать довольно хорошую демонстрацию того, что происходит.
В нижней точке при нагрузке около 2 г NO 3 -N экв. / м 2 д, денитрификация близка к завершен, потому что есть избыток биоразлагаемого, растворимого ХПК. Второй момент
Лиллехаммер, поезд 1, ноябрь 1999

демонстрирует ситуацию, когда недостаточное количество биоразлагаемого, растворимого ХПК был добавлен. Это, очевидно, привело к ограничению BSCOD и уменьшению (около 60%) денитрификации. В ситуации третьего пункта, даже если отношение C / N незначительно выше, очень высокая степень денитрификации (3,5 г NO 3 -N экв. / м 2 была достигнута г), вероятно , потому что никакое ограничение BSCOD не преобладало.
Различные внешние источники углерода дают разные скорости денитрификации. Это демон strated в рисунке 13 , в котором скорость денитрификации в зависимости от температуры с различными сим-
бон источники показаны. Эти тесты были проведены на очистных сооружениях Gardermoen ( Rusten
и др., 1996 ).
Выводы
Биопленочный реактор с подвижным слоем (MBBR) зарекомендовал себя как хорошо зарекомендовавший себя надежный
и компактный реактор для очистки сточных вод. Эффективность реактора была продемонстрировано во многих комбинациях процессов, как для удаления БПК, так и для питательных веществ
удаление. Это использовалось для маленьких, а также больших заводов. Хотя эта статья сфокусированный на муниципальных сточных водах, реактор также широко использовался для очистки промышленных сточных вод, особенно в пищевой промышленности и целлюлозе бумажная промышленность. В настоящее время в 22 более чем 300 очистных сооружениях страны, основанные на процессах MBBR.
Основным преимуществом процесса по сравнению с реакторами с активным илом является его компактность и отсутствие необходимости в рециркуляции осадка. Преимущество перед другими биопленками это его гибкость. Можно использовать практически любую форму реактора, а можно выбрать другой
рабочие нагрузки в заданном объеме реактора, просто путем выбора фракции наполнения носителя.
В Скандинавии процессы MBBR обычно сочетаются с химическим удалением P
и эта комбинация процессов может привести к чрезвычайно компактным растениям с высокой скоростью биомассы /
используются процессы разделения хлопьев (т.е. флотация). Процессы MBBR имеют
был использован для нитрификации, а также для денитрификации. Высокая нитрификация и денитри
Степень фиксации была продемонстрирована даже при низких температурах. При использовании MBBR
Процесс удаления азота, как правило, комбинированный процесс до и после денитрификации
рекомендуется, потому что эта комбинация процессов лучше, когда дело доходит до процесса
контроль и производительность.