Kísérleti-léptékű tanulmány egy több-lépcsős A/O-MBBR rendszeren a nitrogén eltávolítására közepes-alacsony hőmérsékleten
Áttekintés
Az elmúlt években Kína jelentős eredményeket ért el a vízi környezet gazdálkodásában, de még mindig olyan problémákkal kell szembenéznie, mint a vízkészlet hiánya, a víz környezetszennyezése és a vízökológiai környezet károsítása. A vízkészletek védelme, a vízszennyezés megelőzése és a vízökológia helyreállítása szempontjából a szennyvíztisztítás hatékonyságának és eredményességének javításának folyamatos elősegítése nagy jelentőséggel bír a vízkészlet-felhasználás növelésében, a vízkörnyezet minőségének javításában, az országos életminőség javításában, az ökológiai környezet építésének felgyorsításában és a tiszta vízért folyó csata megnyerésében. Jelenleg a meglévő nemzeti „Kisszennyezőanyag-kibocsátási Szabvány a települési szennyvíztisztító telepekre” (GB18918-2002) alapján a helyi önkormányzatok egymás után új követelményeket javasoltak a települési szennyvíztisztító telepek szennyvíz minőségére vonatkozóan, különösen szigorúbb követelményeket támasztanak az olyan mutatók tekintetében, mint a szervesanyag, az ammónia-nitrogén és az összes nitrogén. Az eleveniszapos eljárás által képviselt hagyományos vízkezelési technológiák olyan szűk keresztmetszetekkel néznek szembe, mint például a korlátozott biológiai nitrifikáció alacsony hőmérsékleten. Számos tanulmány kimutatta, hogy az eleveniszap-eljárás nitrifikációs teljesítménye jelentősen csökken alacsony-hőmérsékletű körülmények között, amihez olyan problémák társulnak, mint a súlyos iszaptömeget és a biológiai söpredék. Ezért az alacsony hőmérsékletű szűk keresztmetszet áttörése, a stabil és hatékony biológiai nitrogéneltávolítás elérése sürgető megoldandó problémává vált a szennyvíztisztítás területén. A Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) technológiát több száz szennyvíztisztítóban alkalmazták világszerte. A biofilm reaktoron belüli növekedési állapotának és folyamatos megújulási képességének köszönhetően nemcsak nagy biomasszával rendelkezik, hanem magas aktivitást is fenntart. A skandináv országokban végzett alkalmazási eredmények azt is jelzik, hogy az eleveniszapos eljáráshoz képest jobban alkalmazkodik az alacsony hőmérsékletekhez.
Emiatt ez a kínai városi szennyvíz jellemzőit célzó tanulmány az MBBR és a többlépcsős anoxikus/oxikus (A/O) eljárás előnyeit használja fel a biológiai nitrogén eltávolítására.egy három-lépcsős A/O-MBBR pilot-léptékű rendszer. Megvizsgálták a rendszer szervesanyag-, ammónia-nitrogén- és összes szervetlen nitrogén-eltávolító képességét közepesen{1}}alacsony hőmérsékleten. Elemezték a biofilm nitrifikációs képességét és morfológiai változásait statikus kísérleti körülmények között, technikai támogatást nyújtva a stabil és hatékony nitrogén eltávolításhoz a városi szennyvízből alacsony hőmérsékletű körülmények között, valamint több-lépcsős A/O-MBBR rendszerek kiépítéséhez és szabályozásához.
1. Anyagok és módszerek
1.1 Kísérleti-rendszer kísérleti beállítás és működési mód
A felépített három-lépcsős A/O-MBBR pilot-léptékű rendszer folyamatfolyama a1. ábra. A kísérleti-skálarendszer három anoxikus/oxikus (A/O) fokozatból áll, összesen 10 reakciózónára osztva.Az első-szakaszAz A/O-MBBR alrendszer anoxikus reakciózónákból (A1, A2) és aerob reakciózónákból (O3, O4) áll.A második-szakaszAz A/O-MBBR alrendszer anoxikus reakciózónákból (A5, A6) és aerob reakciózónákból (O7, O8) áll.A harmadik-szakaszAz A/O-MBBR alrendszer egy anoxikus reakciózónából (A9) és egy aerob reakciózónából (O10) áll. Az effektív térfogatmindegyik fent említett reakciózóna 1,4 m³ (1 m * 1 m * 1,4 m), effektív vízmélysége 1,4 m. 500 m²/m³ fajlagos felületű szuszpendált biofilm hordozót (közeget) adtunk minden reakciózóna-szegmenshez, 35%-os hordozótöltési arány mellett.. Az anoxikus reakciózónákban mechanikus keverést alkalmaztak a hordozók fluidizáltságának megőrzésére, míg az aerob reakciózónákban perforált csőszellőztetést alkalmaztak, szabályozva aoldott oxigén koncentrációja 3-9 mg/l.
A kísérleti-méretarányú rendszer tényleges beáramlási sebessége (23.6 + 5.4) m³/d volt, két-pontos befolyási eloszlást alkalmazva, a bemeneti pontokat az A1 és az O5 reakciózónáknál és 1:1-es beáramlási arányt alkalmazva. A kísérleti-mérlegrendszer két nitrifikált folyadék-visszavezetéssel rendelkezett (O4-ről A1-re és O8-ról A5-re), 100% és 200% közötti recirkulációs aránnyal (az egyes fokozatok beáramlási sebessége alapján). A megfelelő utódenitrifikáció biztosítása érdekében 50-90 mg/l nátrium-acetátot (KOI-ként számolva) adtak külső szénforrásként az A9 reakciózónába. A teljes kísérleti vizsgálatot 2 fázisra osztották: I. fázis - Normál hőmérséklet (18-29 fok); II. fázis - Közepes-alacsony hőmérséklet (10-16 fok).
1.2 Vizsgálati víz
A kísérleti tesztet a helyszínen, -egy városi szennyvíztisztító telepen végezték Csingdao városában. A tesztvizet az üzem elsődleges ülepítő tartályának elfolyó vizéből vettük, és flotációval végzett fokozott előkezelést követően került a kísérleti rendszerbe. A fokozott flotációs előkezelést követő vízminőségi feltételek az alábbi ábrán láthatók1. táblázat.
1.3 Észlelési mutatók és módszerek
1.3.1 Hagyományos mutatók
Az olyan hagyományos mutatókat, mint a SCOD, NH₄⁺-N, NO₂⁻-N, NO₃⁻-N, SS, MLSS és MLVSS, a "Víz és szennyvíz megfigyelési és elemzési módszerek" szabvány módszereivel mérték. Az oldott oxigént, a hőmérsékletet, a pH-t és az ORP-t ahordozható oldott oxigén mérő (HACH HQ40d). A biofilm vastagságát anfordított fluoreszcens mikroszkóp (Olympus, IX71).
1.3.2 Statikus nitrifikációs kísérlet
A rendszer működése során az aerob zónák hordozóiból időszakonként mintát vettek, hogy megmérjék a biofilm nitrifikációs kapacitását statikus reakciókörülmények között. Mindegyik aerob reakciózónából egy 5 literes reaktorba helyeztük a vivőanyagokat, 35%-os töltési aránnyal megegyező kísérleti rendszerrel. A tesztvíz mesterségesen konfigurált NH₄Cl-oldat volt, amelynek tömegkoncentrációja 20-25 mg/l (N-nek számítva). A kísérlet során egy kis levegőszivattyút használtunk a levegőztetésre, hogy a hordozóanyagokat fluidizáltan tartsuk, miközben az oldott oxigént 7-11 mg/l-en szabályozzuk. A teszt időtartama 2 óra volt, 30 perces mintavételi időközökkel, az NH4+-N koncentráció változásának mérésével, hogy kiszámítsuk a biofilm nitrifikációs kapacitását statikus reakciókörülmények között.
2. Eredmények és elemzés
2.1 A három-lépcsős A/O-MBBR kísérleti rendszer működési teljesítménye
A három-lépcsős A/O-MBBR pilotrendszer működési teljesítményét a2. ábra. Normál hőmérsékleti fázisban (I. fázis), 18-29 fokos reakcióhőmérséklet mellett (23.6+5.4) m³/d kezelési áramlási sebesség és 50 mg/l szénforrás-dózis (KOI-ként számítva, ugyanez alább) a harmadik -szakasz A/O-MBBR alrendszerének anoxikus zónájában, Az NH₄⁺-N és a TIN koncentrációja (160±31), (35,0±7,2) és (35,8±7,0) mg/l volt, a kezelt szennyvíz koncentrációja pedig (27±8), (0,6±0,5) és (2,7±2,2) mg/l volt.átlagos eltávolítási arány eléri a 83,1%-ot, a 98,3%-ot és a 92,5%-ot. Közepes -alacsony hőmérsékletű fázisban (II. fázis), 10-16 fokos reakcióhőmérséklet mellett (23.6+5.4) m³/d azonos kezelési áramlási sebesség mellett 50-90 mg/L szénforrás-dózis a SC BROD harmadik -fázisú A/O-MBOD alrendszerének anoxikus zónájában, Az NH₄⁺-N és a TIN koncentrációja (147±30), (38,3±2,1) és (39,6±2,3) mg/l volt, a szennyvíz koncentrációja pedig (26±6), (0,4±0,6) és (6,8±3,6) mg/l volt.az átlagos eltávolítási arány eléri a 82,3%-ot, a 99,0%-ot és a 82,8%-ot. Továbbá a rendszer működésének 56-62. napján, amikor a szénforrás dózisa 50 mg/L volt, jelentős NO₂⁻-N-felhalmozódás jelent meg az A9 reakciózónában. A szénforrás dózisának 90 mg/l-re történő fokozatos emelése után azonban az A9 reakciózónában az NO2-N felhalmozódása fokozatosan megszűnt, és a kifolyó TIN koncentrációja ésszerű szintre csökkent.
2.2 A biofilm nitrifikációs kapacitásának változása minden aerob reakciózónában különböző reakcióhőmérsékletek mellett
A három-fokozatú A/O-MBBR rendszer nitrifikációs kapacitásában bekövetkezett változások átfogó perspektívából való értékeléséhez minden aerob reakciózónában elemezték az NH₄⁺-N nitrifikációs képességét és a biofilm nitrifikációs kapacitását különböző reakcióhőmérsékleten, és az eredményeket a3. és 4. ábra, ill.
4. ábra Nitrifikáció eltávolítási terhelés és illesztési görbék az 1. és 2. szakasz A/O-MBBR alrendszer aerob zónáiban különböző reakcióhőmérsékleteken
Tól3. ábra, látható, hogy a három-szakaszos A/O-MBBR rendszeren belül a két-pontos befolyás miatt az első-fokozatú A/O-MBBR alrendszer O3 és O4 reakciózónái, valamint a második{{9}{}{10}OMB főfokozatú A/O-MBBR alrendszer O7 és O8 reakciózónái terhelik a rendszerről. Normál és közepesen alacsony hőmérsékleti körülmények között is aE két alrendszer NH₄⁺-N nitrifikációs hozzájárulási aránya 43,1%, 49,6% és 33,8%, 54,0% volt. Ez azt mutatja, hogy közepes-alacsony hőmérsékleti körülmények között a második-szakasz alrendszerének NH₄⁺-N nitrifikációs hozzájárulása 20,2%-kal volt magasabb, mint az első-szakasz alrendszerében.
Tól4(a) és (c) ábra, látható, hogy az O3 és O7 aerob reakciózónákban normál hőmérsékleten lévő biofilmek esetében ezek a fő reakciózónák a három-szakaszos A/O{-MBBR rendszerben a szerves anyagok lebontására, nitrifikációs funkcióval kombinálva. Ha a hordozófelületre jutó SCOD-eltávolítási terhelés (rövidítve: "SCOD-eltávolítási terhelés", KOI-ként számítva) kisebb volt, mint 2,0 g/(m²·d) és a hordozófelületre jutó nitrifikációs terhelés (rövidítve: "nitrifikációs terhelés", N-ként számolva) kisebb volt, mint 1,6 g/(m²·d), akkor az összefüggés a hordozófelületre eső nitrifikációs terhelés (eltávolítási terhelés) számítva N) és a nitrifikációs terhelés első -sorrendű lineáris reakciót követett, 0,83 és 0,84 meredekséggel. Amikor a nitrifikációs terhelés 1,6-6,0 g/(m²·d) értékre nőtt, a nitrifikáció eltávolítási terhelés és a nitrifikációs terhelés közötti összefüggés nulla -rendű reakciót követett, a megfelelő átlagos nitrifikációs eltávolítási terhelés 1,31 és 1,34 g/(m²·d). Amikor az SCOD-eltávolítási terhelés 2,0-4,0 g/(m²·d) és a nitrifikációs terhelés 1,6-6,0 g/(m²·d) volt, bár a nitrifikációs eltávolítási terhelés és a nitrifikációs terhelés közötti nulladrendű reakciókapcsolat nem változott, a megfelelő átlagos nitrifikációs eltávolítási terhelés 0-ra csökkent.95 g/(m²·d), ill. Az O3 és O7 aerob reakciózónában lévő biofilmek esetében közepes-alacsony hőmérsékleten, amikor az SCOD eltávolítási terhelés kisebb, mint 2,0 g/(m²·d) és a nitrifikációs terhelés kisebb, mint 1,1 g/(m²·d), a nitrifikációs eltávolítási terhelés és a nitrifikációs terhelés lineáris meredeksége 0,71-re, illetve 0-ra csökkent. Amikor a nitrifikációs terhelés 1,1-6,0 g/(m²·d) értékre nőtt, a megfelelő átlagos nitrifikációs eltávolítási terhelés 0,78, illetve 0,94 g/(m²·d) értékre csökkent, ami 40,4%-os és 19,4%-os csökkenést jelent a normál hőmérsékleti viszonyokhoz képest. Amikor az SCOD eltávolítási terhelés 2,0-4,0 g/(m²·d) értékre emelkedett, a megfelelő átlagos nitrifikációs eltávolítási terhelés 0,66, illetve 0,91 g/(m²·d) értékre csökkent, ami 30,5%-os és 6,2%-os csökkenést jelent a normál hőmérsékleti viszonyokhoz képest. A biofilm nitrifikációs képessége az O3 reakciózónában megegyezett HEM et al. kutatási eredményeivel. megfelelő feltételek mellett. Figyelemre méltó azonban, hogy közepes-alacsony hőmérsékleti körülmények között az O3 reakciózóna biofilmhez képest az O7 reakciózóna biofilm erősebb nitrifikációs kapacitást mutatott.
Tól4(b) és (d) ábra, látható, hogy az O4 és O8 aerob reakciózónákban normál hőmérsékleten lévő biofilmek a három-lépcsős A/O-MBBR rendszer reakciózónái, amelyek elsősorban kiegészítő nitrifikációs funkciót látnak el. Amikor az SCOD eltávolítási terhelés kisebb volt, mint 1,0 g/(m²·d) és a nitrifikációs terhelés kevesebb, mint 1,3 g/(m²·d), a nitrifikációs eltávolítási terhelés és a nitrifikációs terhelés közötti összefüggés egy elsőrendű lineáris reakciót követett, 0,86 és 0,88 meredekséggel. Amikor a nitrifikációs terhelés 1,3-3,0 g/(m²·d) értékre nőtt, a nitrifikáció eltávolítási terhelés és a nitrifikációs terhelés közötti összefüggés nulla -rendű reakciót követett, a megfelelő átlagos nitrifikációs eltávolítási terhelés 1,11 és 1,13 g/(m²·d). Közepes-alacsony hőmérsékleti körülmények között, amikor az SCOD eltávolítási terhelés kisebb volt, mint 1,0 g/(m²·d) és a nitrifikációs terhelés kevesebb, mint 1,0 g/(m²·d), a nitrifikációs eltávolítási terhelés és a nitrifikációs terhelés lineáris meredeksége 0,72-re, illetve 0,84-re csökkent. Amikor a nitrifikációs terhelés 1,0-3,0 g/(m²·d) értékre nőtt, a megfelelő átlagos nitrifikációs eltávolítási terhelés 0,72, illetve 0,86 g/(m²·d) volt, ami 35,1%-os és 23,9%-os csökkenést jelent a normál hőmérsékleti viszonyokhoz képest.
A fenti elemzésből látható, hogy közepes-alacsony hőmérsékleten a nitrifikációs eltávolítási terhelés és a nitrifikációs terhelés közötti összefüggés inflexiós pontjai a biofilmre az egyes reakciózónákban korábban jelentkeztek a normál hőmérséklethez képest. Ez a jelenség viszonylag összhangban van a SAFWAT kutatási eredményeivel. Összességében, bár a biofilm nitrifikációs kapacitása a rendszer minden aerob zónájában csökkenő tendenciát mutatott közepes-alacsony hőmérsékleten,a második -szakasz A/O-MBBR alrendszer O7 reakciózónájában a biofilm nitrifikációs kapacitása 20,5%-37,9%-kal nőtt az O3 reakciózónához képest, az O8 reakciózónában a biofilm nitrifikációs kapacitása pedig mintegy 19,4%-kal nőtt az O4 reakciózónához képest. Ez azt jelzi, hogy a második-lépcsős reakciózóna beállítása a három-lépcsős A/O{-MBBR rendszerben előnyös a rendszer általános nitrifikációs kapacitásának javítása szempontjából.
2.3 A biofilm denitrifikációs kapacitásának változásai az egyes anoxikus reakciózónákban különböző reakcióhőmérsékletek mellett
A három-fokozatú A/O-MBBR rendszer denitrifikációs kapacitásában bekövetkezett változások általános perspektívából való értékelése érdekében ez a tanulmány elemezte a biofilm denitrifikációs kapacitását az egyes anoxikus reakciózónákban különböző reakcióhőmérsékletek mellett, az eredményeket pedig5. ábra.
5. ábra A denitrifikáció eltávolítási terhelése a három-lépcsős A/O-MBBR rendszer minden anoxikus zónájában eltérő reakcióhőmérsékleten
Tól5(a) és (c) ábra, látható, hogy az A1 és A5 anoxikus reakciózónák esetében ezek a fő denitrifikációs zónák a nyersvíz szénforrásokat használó három -lépcsős A/O-MBBR rendszerben. Normál és közepesen{5}}alacsony hőmérsékleti körülmények között is, amikor a megfelelő anoxikus denitrifikációs szén-/-nitrogén arány (ΔCBSCOD / CNOx--N) nagyobb volt, mint 5,0, és a hordozófelületre jutó denitrifikációs terhelés (rövidítve: "denitrifikációs terhelés") kisebb volt, mint a NO 7}}{x{{2}. 0,95 g/(m²·d), a denitrifikációt eltávolító terhelés hordozófelületre vonatkoztatva (rövidítve: "denitrifikációs eltávolító terhelés", NOx--N-ként számolva) és a denitrifikációs terhelés közötti összefüggés egy első -rendű lineáris reakciót követett, 0,87, 0,8, illetve 0,8, illetve 0,8 meredekséggel. Amikor a denitrifikációs terhelés 0,95 g/(m²·d) fölé nőtt, a denitrifikációs eltávolítási terhelés és a denitrifikációs terhelés közötti összefüggés nulladrendű reakciót követett, a megfelelő átlagos denitrifikációs eltávolítási terhelés 0,82, 0,82 g/(m²·d) és 0,78, 0,77 g/(m²) A ΔCBSCOD / CNOx--N csökkenésével a denitrifikációs eltávolítási terhelés és a denitrifikációs terhelés közötti kapcsolat inflexiós pontja előretolódott, a lineáris meredekség alacsony terhelés mellett csökkenő tendenciát mutatott, és ezzel párhuzamosan az átlagos denitrifikációs eltávolítási terhelés nagy terhelés mellett is csökkenő tendenciát mutatott. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy az A1 és A5 reakciózónák biofilm denitrifikációjához nyersvíz-szénforrással a szén-nitrogén arány a fő denitrifikációs függvényt meghatározó tényező, és a tesztvízminőségi feltételek mellett az ideális szén-nitrogén arány az A1 és A5 anoxikus reakciózónák esetében 5-nél nagyobb legyen.
Az 5(b) és (d) ábrából, látható, hogy az A2 és A6 anoxikus reakciózónák esetében, mivel az A1 és A5 anoxikus reakciózónák eltávolították és elfogyasztották a nyers szennyvíz szénforrásait és a recirkulációs áramlás által szállított nitrát nagy részét, az A2 és A6 anoxikus reakciózónák hosszú távú-szubsztráthiányos-}alacsony terhelési állapotúak voltak. Ezért mind normál, mind közepesen alacsony hőmérsékleti körülmények között, amikor a ΔCBSCOD / CNOx--N 1,0-2,0 között volt, és a denitrifikációs terhelés kisebb volt, mint 0,50 g/(m²·d), a denitrifikációs eltávolítási terhelés és a denitrifikációs terhelés lineáris meredeksége csak 0,51, 0,40, illetve 0,7, illetve 0,7 volt. Ezen túlmenően, amikor a denitrifikációs terhelés 0,50-1,50 g/(m²·d) értékre nőtt, a megfelelő átlagos denitrifikációs eltávolítási terhelés csak 0,25, 0,20 és 0,20, 0,17 g/(m²·d) volt. A tanulmány statikus kísérleti eredményei azonban azt mutatták, hogy elegendő szénforrás és nitrát szubsztrát mellett a biofilm denitrifikációs eltávolítási terhelése az A2 és A6 anoxikus reakciózónában elérheti a (0,66±0,14) és a (0,68±0,11) g/(m²·d) értéket. Ez az eredmény azt tükrözi, hogy az A2 és A6 anoxikus reakciózónában lévő biofilm valójában viszonylag erős denitrifikációs kapacitással rendelkezik, amelyet a szénforrás és a nitrát szubsztrátok hiánya korlátoz ebben a kísérleti rendszerben.
Tól5(e) ábra, látható, hogy az A9 anoxikus reakciózóna esetében viseli a denitrifikációs terhelést a három-szakasz A/O-MBBR rendszer első két szakaszából kiáramló összes nitrát esetében, denitrifikációs szénforrásként külsőleg hozzáadott nátrium-acetátot használva. Normál és közepes -alacsony hőmérsékleti körülmények között is, amikor a ΔCBSCOD / CNOx--N nagyobb volt, mint 5, és a denitrifikációs terhelés kisebb volt, mint 2,5 g/(m²·d), a denitrifikációs eltávolítási terhelés és a denitrifikációs terhelés közötti összefüggés egy első -rendű lineáris reakciót követett, 9.3, illetve 0,9 meredekséggel. A ΔCBSCOD / CNOx--N csökkenésével azonban a denitrifikáció eltávolítási terhelés és a denitrifikációs terhelés közötti kapcsolat lineáris meredeksége csökkenő tendenciát mutatott. Ez az eredmény azt is jelzi, hogy az A9 reakciózónában külső szénforrást használó biofilm denitrifikációnál a szén-nitrogén arány is a denitrifikációs függvényt meghatározó fő tényező, a szükséges denitrifikációs szén-nitrogén arány 3-nál nagyobb. Ezzel egyidejűleg a reakció hőmérséklet-változásainak hatása a denitrifikációs funkcióra viszonylag kicsi.
2.4 A biofilm nitrifikációs kapacitása és morfológiai jellemzői minden aerob reakciózónában statikus kísérleti körülmények között
A biofilm nitrifikációs képessége minden aerob reakciózónában statikus kísérleti körülmények között a következő ábrán látható6. ábra. A 6. ábrán látható, hogy normál hőmérsékleten a biofilm nitrifikációs kapacitása az O3, O4, O7 és O8 aerob reakciózónákban rendre (1,37±0,21), (1,23±0,15), (1,40±0,20), illetve (1,25±0,13) g/(m²d). Közepes -alacsony hőmérsékleten a megfelelő aerob reakciózónákban a biofilm nitrifikációs kapacitása (1,07±0,01), (1,00±0,04), (1,08±0,09), illetve (1,03±0,05) g/(m²·d) volt, 21,9%-kal, 21,9%-kal csökkenve. 17,6% a normál hőmérséklethez képest. Ezek a statikus kísérleti eredmények összhangban vannak a kísérleti rendszerben mért értékek trendjével. Megfigyelhető továbbá, hogy a biofilm mért nitrifikációs kapacitása minden aerob zónában statikus kísérleti körülmények között valamivel magasabb volt, mint a pilot rendszerben a tényleges értékek. Az elemzés ennek tulajdonítható, hogy a statikus kísérletek során egyetlen ammónium-nitrogénszubsztrátot és közel telített, magas oldott oxigéntartalmú körülményeket alkalmaztak, ami magasabb szintű biofilm nitrifikációs kapacitást eredményezett. Normál hőmérsékleten a tényleges nitrifikációs kapacitások az O3, O4, O7 és O8 reakciózónákban a három -szakaszos A/O-MBBR rendszerben a statikus kísérletek maximális nitrifikációs kapacitásának 95,6%-a, 90,6%-a, 95,7%-a, illetve 90,4%-a volt. Közepes -alacsony hőmérsékleten a tényleges nitrifikációs kapacitás az O3, O4, O7 és O8 reakciózónákban 72,9%-ra, 72,0%-ra, 87,0%-ra, illetve 84,5%-ra csökkent.
A további elemzések azt mutatták, hogy normál hőmérsékleten a biofilm fajlagos ammónia oxidációs sebessége (nitrifikációs sebesség egységnyi tömegben MLVSS, N-ben számolva) az O3, O4, O7 és O8 aerob reakciózónákban (0,062±0,0095), (0,059±0,0072), (0,059±0,0072), (0,0860), (0,0060) ± 0,0. (0,060±0,0063) g/(g·d), ill. Közepes-alacsony hőmérsékleten a biofilm fajlagos ammónia oxidációs sebessége az O3 és O4 aerob reakciózónákban csak (0,046±0,0004) és (0,041±0,0016) g/(g·d) volt, 25,8%-kal, illetve 30,5%-kal csökkent a normál hőmérséklethez képest. Ezzel szemben a biofilm fajlagos ammónia oxidációs sebessége az O7 és O8 aerob reakciózónákban (0,062±0,0051) és (0,060±0,0029) g/(g·d) volt. A normál hőmérsékleti viszonyokhoz képest az O8 reakciózóna biofilm ammónia oxidációs képessége változatlan maradt, míg az O7 aerob reakciózóna biofilm ammónia oxidációs kapacitása még 3,3%-kal is nőtt. Ez az eredmény jól mutatja, hogy közepes-alacsony hőmérsékleti körülmények között a kísérleti rendszer második-szakasz reakciózónájában lévő biofilm jobb nitrifikációs kapacitással rendelkezik, és ésszerűbb a második-szakasz alrendszer hozzájárulása a rendszer általános nitrifikációjához.
A biofilm morfológiájának megfigyelési eredményei az első és második szakasz A/O-MBBR alrendszereinek aerob reakciózónáiban7. ábra. Normál hőmérsékleten a biofilm vastagsága az O3, O4, O7 és O8 aerob reakciózónákban (217,6±54,6), (175,7±38,7), (168,1±38,2) és (152,4±37,8) μm volt. Közepes -alacsony hőmérsékleten az O3 és O4 reakciózónák biofilmvastagsága (289,4±59,9) és (285,3±61,9) μm volt, ami 33,0%-os és 62,4%-os növekedést jelent a normál hőmérsékleten mért biofilmvastagsághoz képest. Ezzel szemben az O7 és az O8 reakciózónában a biofilm vastagsága (173,1±40,2) és (178,3±31,2) μm volt, mindössze 3,0%-kal, illetve 17,0%-kal nőtt a normál hőmérséklethez képest. Egyes tanulmányok kimutatták, hogy a vékonyabb biofilmek erősebb ammónia oxidációs kapacitással rendelkeznek, ami viszonylag összhangban van e tanulmány kísérleti eredményeivel. Az elemzés ezt annak tulajdonítja, hogy a biofilmben lévő nitrifikáló baktériumok függőlegesen oszlanak el a biofilm réteges szerkezetében; a túlzott biofilm vastagság csökkenti a szubsztrátum tömegátviteli hatékonyságát és a szubsztrát affinitását. Ezen túlmenően közepes-alacsony hőmérsékleti körülmények között az oldott oxigén koncentrációja a kísérleti rendszer minden aerob zónájában jóval alacsonyabb volt, mint a statikus kísérleti reaktorban (3,0-5,0 mg/l-rel tért el). Különösen az O3 és O4 reakciózónában található vastagabb biofilmek esetében a biofilmen belüli oxigén tömegátadó képesség csökkenése tényleges nitrifikációs kapacitásuk csökkenéséhez vezetett (a statikus körülmények között mért maximális nitrifikációs kapacitásnak csak kb. 70%-a). Ezért egy tiszta biofilm MBBR esetében a nyírási intenzitás növelésével fokozni kell a biofilm megújulását, és ésszerűen szabályozni kell a biofilm vastagságát a biofilm nitrifikációs kapacitásának fenntartása érdekében.
3. Következtetés
① 10-16 fokos reakcióhőmérséklet (közepes-alacsony hőmérséklet), (23,6±5,4) m³/d kezelési áramlási sebesség és 50-90 mg/L (KOI-ként számolva) szénforrás-dózis mellett a {8. szakasz A,{}MB}{8}MB} alrendszerének anoxikus zónájában, A háromlépcsős A/O-MBBR pilot rendszer kifolyó SCOD, NH₄⁺-N és TIN koncentrációi rendre (26±6), (0,4±0,6) és (6,8±3,6) mg/l voltak.az átlagos eltávolítási arány eléri a 82,3%-ot, a 99,0%-ot és a 82,8%-ot.
② Közepes-alacsony hőmérsékleti viszonyok között az aerob reakciózónák biofilmjének különbségei miatt az első-szakasz és a második-szakasz A/O-MBBR alrendszere között különbség alakult ki a biofilm nitrifikációs képességében a két alrendszer között. Különösen az első -szakasz A/O-MBBR alrendszerénél csökkent a nitrifikációs kapacitás a megnövekedett biofilm vastagság miatt. A biofilm nitrifikációs kapacitásának fenntartásához szükséges a biofilm vastagságának ésszerű szabályozása.
③ A három-lépcsős A/O-MBBR pilotrendszerben a reakcióhőmérséklet-változások hatása a denitrifikációs függvényre viszonylag csekély volt. Különböző reakció-hőmérsékleten a denitrifikációs szén-:- nitrogén aránynak nyers vizet használva szénforrásként 5-nél nagyobbnak kell lennie, és a denitrifikációs szén-:- nitrogén arányának külsőleg hozzáadott nátrium-acetátot szénforrásként 3-nál nagyobbnak kell lennie.