1. MBBR ve MBBR Tam Form Nedir?
2. MBBR sürecinin tasarımı
2.1 Biyofilm taşıyıcının tanıtılması
2.2 Karbonlu maddelerin uzaklaştırılması
2.3 Yüksek yük MBBR'nin tasarımı
2.4 Geleneksel yük MBBR'nin tasarımı
2.5 Düşük yüklü MBBR tasarımı
2.6 MBBR Teknolojisinin Nitrifikasyonu
2.7 MBBR Tankının Denitrifikasyonu
2.7.1 Ön denitrifikasyonlu hareketli yataklı biyofilm reaktörü
2.7.2 Denitrifikasyon sonrası hareketli yataklı biyofilm reaktörü
2.7.3 Kombine denitrifikasyon öncesi/sonrası hareketli yataklı biyofilm reaktörü
2.7.4 Denitrifikasyonun çalkalanması
2.8 Ön işleme
2.9MBBR'nin katı-sıvı ayrımı
2.10 MBBR tasarlarken dikkat edilmesi gerekenler
2.10.1 MBBR Hareketli akış hızı (yatay akış hızı)
2.10.2 MBBR Tank Köpüğü sorunları
2.10.3 Taşıyıcı yatağın açıklığı ve geçici depolama
1.MBBR ve MBBR Tam Form Nedir?
Geçtiğimiz 20 yılda Hareketli Yataklı Biyofilm Reaktörü (MBBR) basit, sağlam, esnek ve kompakt bir atık su arıtma prosesine dönüştü. MBBR'nin farklı konfigürasyonları BOD giderimi, amonyak oksidasyonu ve nitrojen giderimi için başarıyla kullanılmıştır ve katı besin sınırlamaları dahil olmak üzere farklı atık su kalite kriterlerini karşılayabilir.
Hareketli yataklı biyofilm reaktörü, biyofilm taşıyıcı olarak özel olarak tasarlanmış plastik kullanır ve havalandırmayla karıştırılarak sıvı
Taşıyıcı, geri akışla veya mekanik karıştırma yoluyla reaktör içinde süspanse edilebilir. Çoğu durumda taşıyıcı reaktörün 1/3'ü ile 2/3'ü arasında doldurulur. MBBR'nin çok yönlülüğü tasarım mühendisinin hayal gücünü sonuna kadar kullanmasına olanak tanır. MBBR ile diğer biyofilm reaktörleri arasındaki en büyük fark, aktif çamur ve biyofilm yöntemlerinin birçok avantajını bir araya getirirken dezavantajlarından da mümkün olduğunca kaçınmasıdır.
1) Diğer batık biyofilm reaktörleri gibi MBBR de reaktör içindeki belirli koşullara uyarlanabilen son derece uzmanlaşmış aktif biyofilmler oluşturma kapasitesine sahiptir. Son derece uzmanlaşmış aktif biyofilm, reaktörün birim hacmi başına yüksek verim sağlar ve prosesin stabilitesini artırarak reaktörün boyutunu azaltır.
2) MBBR'nin esnekliği ve proses akışı, aktif çamurunkine çok benzer olup, çoklu arıtma hedeflerini (örneğin BOD giderme, nitrifikasyon, ön veya denitrifikasyon sonrası) karşılamak için birden fazla reaktörün akış yönü boyunca sıralı olarak düzenlenmesine olanak tanır. bir ara pompaya ihtiyaç vardır.
3) Aktif biyokütlenin çoğu kalıcı olarak reaktörde tutulur, dolayısıyla aktif çamur prosesinden farklı olarak MBBR MBBR çıkışındaki katı madde konsantrasyonu, en azından reaktördeki katı madde konsantrasyonu kadar yüksektir. MBBR, geleneksel çökeltme tankından bir kat daha düşüktür; bu nedenle, geleneksel çökeltme tankına ek olarak MBBR, çeşitli farklı katı-sıvı ayırma Proseslerini kullanabilir.
4) MBBR çok yönlüdür ve reaktör farklı geometrilere sahip olabilir. Yenileme projeleri için MBBR, mevcut havuzların yenilenmesi için çok uygundur.
2. MBBR Sürecinin Tasarımı
MBBR'nin tasarımı, birden fazla MBBR'nin her biri belirli bir işleve sahip bir seri oluşturduğu ve bu MBBR'lerin atık su arıtma görevini gerçekleştirmek için birlikte çalıştığı konseptine dayanmaktadır. Bu anlayış uygundur çünkü sağlanan benzersiz koşullar altında (örneğin, mevcut elektron donörleri ve elektron alıcıları), her reaktör, belirli bir arıtma görevini gerçekleştirmek için kullanılabilecek özel bir biyofilm yetiştirme kapasitesine sahiptir. Bu modüler yaklaşım, her biri benzersiz bir arıtma amacına sahip birden fazla tamamen karıştırılmış reaktör dizisinden oluşan basit ve anlaşılır bir tasarım olarak görülebilir. Bunun aksine, aktif çamur sistemlerinin tasarımı çok karmaşıktır: rekabetçi reaksiyonlar her zaman meydana geldiğinden, tankın her bir parçası (havalandırmalı ve havalandırmasız bölgeler) ile sınırlı kalma süresi içerisinde istenen arıtma hedefine ulaşmak için, Toplam biyokatı kalma süresi (SRT), bakterilerin karışabilmesi (bakteriyel büyüme oranları ve ham su özelliklerine bağlı olarak) ve birlikte büyüyebilmesi için uygun bir seviyede tutulmalıdır.
Araştırmacıların, mühendislerin ve atık su arıtma tesisi operatörlerinin gözlemleri yoluyla MBBR'deki biyofilmi pratikte iyi anlamamızı sağlayan, MBBR'nin basitliğidir. Bu makalenin çoğunluğu MBBR gözlemlerinin örneklerini sunmakta ve böylece MBBR tasarımı ve işletiminde dikkate alınması gereken kritik bileşenler ve faktörleri göstermektedir.
2.1 Biyofilm Taşıyıcının Tanıtımı
Herhangi bir biyofilm reaktörünün başarısının anahtarı, reaktör içinde yüksek oranda biyoaktif hacim sağlamaktır. MBBR taşıyıcıları üzerindeki biyokütle konsantrasyonu askıda katı madde konsantrasyonuna dönüştürülürse değerler genellikle 1000 ila 5000 mg/l civarında olur. Birim hacim açısından MBBR'nin giderim oranı aktif çamur sistemlerine göre çok daha yüksektir. Bu aşağıdakilere bağlanabilir.
1) Karıştırma enerjisi (örn. havalandırma) tarafından taşıyıcıya uygulanan kesme kuvveti, taşıyıcı üzerindeki biyofilmin kalınlığını etkili bir şekilde kontrol eder, böylece yüksek bir toplam biyolojik aktivite korunur.
2) Sistemin toplam HRT'sinden bağımsız olarak, her reaktörde belirli koşullar altında yüksek düzeyde tahsis edilmiş biyokütleyi muhafaza etme yeteneği.
3) Reaktördeki türbülanslı akış durumu gerekli difüzyon hızını korur.
Hareketli yataklı reaktörler BOİ giderme, nitrifikasyon ve denitrifikasyon için kullanılabilir ve dolayısıyla farklı işlemlerle birleştirilebilir. Tablo 1-1, MBBR'nin çeşitli süreçlerini özetlemektedir. En verimli prosesin belirlenmesi aşağıdaki faktörlerle ilgilidir.
1) Atık su arıtma tesisinin yerleşimi ve hidrolik kesiti (yüksekliği) dahil olmak üzere yerel koşullar.
2) Mevcut arıtma prosesleri ve mevcut tesis ve havuzlarda değişiklik yapma imkanı.
3) Su kalitesini hedefleyin.
Tablo 1-1 MBBR Süreç Özeti
| İşleme amacı | İşlem |
|
Tek MBBR Aktif çamur prosesinden önce yerleştirilen yüksek yüklü MBBR |
|
| Nitrifikasyon |
Tek MBBR İkincil tedaviden sonra MBBR seti IFAS |
| Denitrifikasyon denitrifikasyonu |
Tek başına MBBR ve denitrifikasyon sonrası, Tek başına MBBR ve denitrifikasyon sonrası, Tek başına MBBR ve denitrifikasyon öncesi ve sonrası, Nitrifikasyon atıklarının denitrifikasyonu için MBBR sonrası. |
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), MBBR'nin substrat çıkarma oranı birinci dereceden bir reaksiyondur. Kontrollü koşullar altında, taşıyıcı yüzey alanı kaldırma hızı (SAAR), Denklem (1-1)'de gösterildiği gibi, taşıyıcı yüzey alanı yüklemesinin (SALR) bir fonksiyonu olarak ifade edilebilir.
r =rmaksimum-[L/(K+L)] (1-1)
r - kaldırma oranı (g/(m2 -d));
rmaksimum- maksimum kaldırma oranı (g/(m2 -d)).
L - yükleme hızı (g/(m2 -d)).
K - yarı doygunluk sabiti.
2.2 Karbonlu Maddelerin Uzaklaştırılması
Taşıyıcının karbon giderimi için gerekli yüzey alanı yükü (SALR), en önemli arıtma amacına ve çamurun su ayırma yöntemlerine bağlıdır.
Tablo 1-2, farklı uygulama amaçları için yaygın olarak kullanılan BOD yükleme aralıklarını vermektedir. Nitrifikasyon aşağı yönde olduğunda daha düşük yükleme değerleri kullanılmalıdır. Yüksek yükler yalnızca karbonlu giderimin düşünüldüğü durumlarda kullanılmalıdır. Deneyimler, karbonlu giderim için ana sıvı fazındaki 2-3 mg/L çözünmüş oksijenin yeterli olduğunu ve çözünmüş oksijen konsantrasyonunda daha fazla artışın, taşıyıcı yüzey alanı giderme oranını (SARR) iyileştirmek için anlamlı olmadığını göstermektedir.
Tablo 1-2 Tipik BOD yükleme değerleri
| Uygulama Amacı |
Taşıyıcı yüzey alanı birimi başına BOD (SALR) (g/m) karşılar2.d) |
| Yüksek yük (%75-80% BOD Kaldırma) | 20 |
| Yüksek yük (%80-90% BOD Kaldırma) | 5-15 |
| Düşük Yük (Nitrifikasyondan önce) | 5 |
2.3 Yüksek Yüklü MBBR'nin Tasarımı
İkincil arıtmanın temel standartlarını karşılamak ancak kompakt, yüksek yük sistemine ihtiyaç duymak için hareketli yataklı reaktör kullanmayı düşünün
MBBR yüksek yükte çalışırken taşıyıcı yüzey alanı yükleme (SALR) değeri yüksektir. MBBR yüksek yükte çalıştırıldığında, taşıyıcı yüzey alanı yükleme (SALR) değeri yüksektir ve ana amaç, çözünmüş ve kolayca parçalanabilen BOİ'yi giriş suyundan uzaklaştırmaktır. yüksek yükte, döken biyofilm çökelme özelliğini kaybeder, bu nedenle yüksek yük MBBR'nin atık suyundan askıdaki katıları çıkarmak için genellikle kimyasal pıhtılaşma, hava yüzdürme veya katılarla temas işlemi kullanılır. Ancak genel olarak bu süreç, kısa bir HRT ile ikincil tedavi için temel standartları karşılayabilecek basit bir süreçtir. Yüksek yüklü MBBR çalışmasının sonuçları Şekil 1-3'de sunulmaktadır. Şekil 1-3(a), MBBR'nin KOİ'nin giderilmesinde çok etkili olduğunu ve geniş bir yük aralığında temelde doğrusal olduğunu göstermektedir. Şekil 1- 3 (b), MBBR çıkış suyunun çökelmesinin, çok düşük yüzey taşma hızlarında bile çok zayıf olduğunu göstermektedir; bu da, gelişmiş bir katı yakalama stratejisinin gerçekten gerekli olduğunu göstermektedir. MBBR/katı temas prosesi Yeni Zelanda'daki Mao Point Atık Su Arıtma Tesisinde kullanıldı. Şekil 1-4 bu tesiste çözünmüş BOİ giderimi ile toplam içeri giren BOİ yüklemesi arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Şekil 1-4, yüksek yüklü MBBR için BOD gidermenin tipik değerlerinin %70 ila %75 olduğunu göstermektedir. Biyolojik flokülasyon ve katı madde temas prosesiyle daha ileri arıtma, prosesin ikincil arıtma için temel standartları karşılamasını sağlar.
● Şekil 1-3
(a) Yüksek yükte COD'nin giderilme oranı.
(b) Yüksek yük altında ayrılmış biyofilmin zayıf çökelmesi
● Şekil 1-4 Yüksek yüklü MBBR'de çözünmüş BOİ giderme oranı ile toplam BOİ yükü arasındaki ilişki
2.4 Geleneksel Yük MBBR'nin Tasarımı
Geleneksel geleneksel ikincil arıtma prosesi düşünüldüğünde hareketli yataklı bir reaktör seçilebilir. Bu durumda sıradaki 2 MBBR, arıtma gereksinimlerini karşılayabilir (ikincil arıtma seviyesi).
Tablo 1- 4 dört AAT'de BOİ7'nin kaldırılmasını özetlemektedir. Dört AAT'nin tümü, MBBR organik yükü 7-10 gBOD7 /( m2 -d) (10 derecede) olan geleneksel olarak yüklenen MBBR'yi kullandı; MBBR'den önce, flokülasyon ve fosfor giderimi için kimyasallar uygulanıyordu ve askıda kalan maddenin gelişmiş ayrımı da uygulanıyordu.
2.5 Düşük Yüklü MBBR'nin Tasarımı
MBBR nitrifikasyon reaktörünün önüne yerleştirildiğinde, en ekonomik tasarım seçeneği organik giderim için MBBR'nin kullanılmasının dikkate alınmasıdır. Bu, MBBR'nin aşağı akışındaki nitrifikasyon hareketli yatak reaktörünün yüksek bir nitrifikasyon oranına ulaşmasını sağlar. Nitrifikasyon MBBR'nin BOD yükü yeterince azaltılmazsa nitrifikasyon oranı önemli ölçüde azalacak ve böylece reaktör verimsiz bir durumda kalacaktır.
Şekil {{0}} (a), artan BOİ yükünün taşıyıcı nitrifikasyon oranı üzerindeki etkisini göstermektedir. Bu, ön bölümden organik madde çıkarıldığında sonraki bölümde aşırı nitrifikasyon yüküne yol açan yüksek BOD yükünün bir örneğidir. Bu örnekte nitrifikasyon oranı 0,8 g/(m2 -d) idi. BOİ yükü 2 g/(m2 -d) ve ana sıvıdaki çözünmüş oksijen 6 mg/L olduğunda. Ancak BOİ yükü 3 g/(m2 -d)'ye yükseldiğinde nitrifikasyon oranı 0,8 g/(m2 -d) oldu. Ancak BOİ yükü 3 g/(m2 -d)'ye artırıldığında nitrifikasyon oranı yaklaşık %50 azaldı. Bunu ortadan kaldırmak için operatör, ana sıvı fazındaki çözünmüş oksijen konsantrasyonunu artırabilir veya yüzey yükleme oranını azaltmak için doldurma oranını artırabilir. Ancak ekonomiklik ve etkinlik eksikliği nedeniyle tasarımda böyle bir yaklaşımın kullanılmaması gerektiğini belirtmekte fayda var. Ayrıca, BOİ giderimi için bir MBBR tasarlarken, aşağı yöndeki nitrifikasyon MBBR'sinde maksimum verimliliği elde etmek amacıyla boyutlandırma için düşük bir yükleme oranı seçilerek ihtiyatlı bir yaklaşım benimsenmelidir.
Şekil 1-6(b), dizinin üç aerobik MBBR'sinin nitrifikasyon oranlarını göstermektedir. Şekil 6(b)'de, her MBBR içindeki taşıyıcı, küçük bir nitrifikasyon hızı denemesi için çıkarıldı. Alt testler 6 hafta sürmüş ve iki kez uygulanmıştır. Her alt testte, üç alt test reaktörünün koşulları hemen hemen aynıydı (örneğin, çözünmüş oksijen, sıcaklık, pH ve amonyak nitrojeninin başlangıç konsantrasyonu). Test sonuçları, birinci reaktörün en yüksek çözünmüş KOİ yüküne (5,6 g/(m2 -d)) sahip olduğunu ve nitrifikasyon etkisinin neredeyse hiç olmadığını, ancak KOİ yükünün giderilmesinde oldukça başarılı olduğunu gösterdi. Bu, aşağıdaki iki hususla kanıtlanmıştır.
(1) İkinci aşama reaktörünün nitrifikasyon oranı yüksektir ve üçüncü aşamanınkine yakındır.
(2) İkinci ve üçüncü aşamaların çözünmüş KOİ yüklemeleri önemli ölçüde farklı değildi.
Düşük yüklü reaktörlerin tasarımı için taşıyıcı yüzey alanı yükünün (SALR) ihtiyatlı bir şekilde seçilmesi önemlidir. Taşıyıcının yüzey alanı yükünü (SALR) atık suyun sıcaklığına göre düzeltmek için aşağıdaki denklem kullanılmıştır:
LT=L101.06(T-10)
LT - T sıcaklığındaki yük.
4,5 g/(m2 -d) yükte L10 -10 derece.
● Şekil 1-6
(a) BOİ yüklemesinin ve çözünmüş oksijenin 15 derecede nitrifikasyon oranı üzerindeki etkisi.
(b) MBBR serisindeki farklı MBBR'lerin nitrifikasyon oranlarındaki farklılıklar
2.6 MBBR Teknolojisinin Nitrifikasyonu
Nitro MBBR'nin performansı üzerinde önemli etkisi olan ve nitro MBBR tasarlanırken dikkate alınması gereken bazı faktörler vardır. En ağır Faktörler şunlardır.
(1) Organik yükleme.
(2) Çözünmüş oksijen konsantrasyonu.
(3) Amonyak konsantrasyonu.
(4) Atık su konsantrasyonu.
(5) pH veya alkalilik.
Şekil 1- 6, akış yönündeki bir nitrifikasyon MBBR'sinde tatmin edici nitrifikasyon oranları elde etmek için, akış yönündeki MBBR'deki atık sudan organik maddenin uzaklaştırılmasının önemli olduğunu göstermektedir; aksi takdirde heteroksik biyofilm, alan ve oksijen için kendisiyle rekabet edecek ve böylece biyofilmin nitrifikasyon aktivitesini azaltacak (söndürecektir). Nitrifikasyon oranı, çözünmüş oksijen sınırlayıcı faktör haline gelene kadar organik yükün azalmasıyla artar. Yalnızca çok düşük amonyak konsantrasyonlarında (<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.
Yeterli alkalinite ve amonyak konsantrasyonlarında (en azından başlangıçta), organik yüklemeyle nitrifikasyon oranları azalacaktır.
çözünmüş oksijen sınırlayıcı faktör haline gelinceye kadar artar. İyi gelişmiş bir nitrifikasyon biyofilmi içinde çözünmüş oksijen konsantrasyonu, yalnızca O2'nin NH4+-N'ye oranı 2.0'nin altında olduğunda taşıyıcı üzerindeki nitrifikasyon oranını sınırlayacaktır. Aktif çamur sistemlerinden farklı olarak, oksijenin sınırlı olduğu koşullar altında, hareketli yataklı reaktörlerdeki reaksiyon hızı, sıvı faz gövdesindeki çözünmüş oksijen konsantrasyonuyla doğrusal veya yaklaşık olarak doğrusal bir ilişki sergiler. Bunun nedeni, oksijenin sabit sıvı membrandan biyofilme geçişinin, oksijen transferini sınırlamada kritik bir adım olabileceği gerçeğinden kaynaklanabilir. Ana sıvı fazdaki çözünmüş oksijen konsantrasyonunun arttırılması, biyofilm içindeki çözünmüş oksijen konsantrasyon gradyanını arttırır. Daha yüksek havalandırma hızlarında, artan karıştırma enerjisi aynı zamanda oksijenin ana sıvı fazdan biyofilme transferine de katkıda bulunur. Şekil 1- 6(a)'da görülebileceği gibi, eğer organik yük sabit tutulursa (örneğin, sabit biyofilm kalınlığı ve bileşimi), nitrifikasyon hızı ile çözünmüş oksijen konsantrasyonu arasında doğrusal bir ilişki beklenebilir. Şekil 1-7, ana sıvı fazdaki çözünmüş oksijenin arttırılmasının, ana sıvı fazdaki amonyak konsantrasyonu çok düşük bir seviyeye düşene kadar nitrifikasyon oranına katkıda bulunduğunu açıklamaktadır.
● Şekil 1-7 Düşük amonyak konsantrasyonunda çözünmüş oksijenin etkisi
İyi gelişmiş bir "saf" nitrifikasyon biyofilmi için, ana sıvı fazdaki amonyak konsantrasyonu, O2:NH4+- N 2 ila 5'e ulaşana kadar reaksiyon hızını etkilemez. Bazı O2:NH{{6} örnekleri } N Tablo 1-5'da verilmiştir.
Tablo 1-5 Bazı O:NHa+- N örnekleri
| Referanslar | O2:NH4+- N |
| Etek(1994) |
＜2(Oksijen sınırlaması) 2,7(Kritik O2 konsantrasyon=9-20mg/L) 3.2(Kritik O2 konsantrasyon=6mg/L) ＞5 (Amonyak kısıtlaması) |
| Bonomo (2000) |
＞3-4 (Amonyak kısıtlaması) ＜1-2 (Oksijen sınırlaması) |
MBBR'nin tasarımı genellikle 3,2 eşik değeriyle başlar. Eşik değeri ayarlanabilir. Denklem (1-3) kullanılarak, bu eşik değerindeki amonyak konsantrasyonu, uygun nitrifikasyon oranının tahmin edilmesinde kullanılabilir ve tasarımın temeli olarak kullanılabilir.
rNH3-K= k × (SNH3-N) (n) (1-3)
rNH3-K-nitrifikasyon oranı (g rNH3-N /(m2 -d)
k - reaksiyon hızı sabiti (konuma ve sıcaklığa bağlı).
SNH3-N - reaksiyon hızını sınırlayan substrat konsantrasyonu.
n - reaksiyon aşamalarının sayısı (konum ve sıcaklığa bağlı).
Belirli bir çözünmüş oksijen konsantrasyonunda biyofilm kalınlığı ve sınırlayıcı substratın difüzyonu ile reaksiyon hızı sabiti (k). Katsayı, reaksiyon seviyelerinin sayısı (n) biyofilme bitişik sıvı film ile ilgilidir. Türbülanslı akış güçlü olduğunda ve sabit sıvı film tabakası ince olduğunda reaksiyon seviyesi {{0},5; Türbülanslı akış yavaş olduğunda ve sabit sıvı filmi kalın olduğunda reaksiyon seviyesi 1,0'a yaklaşır. Bu noktada difüzyon hız sınırlayıcı faktör haline gelir.
Kritik değerdeki (SNH3-N) amonyak konsantrasyonu, aşağıda gösterildiği gibi kritik orandan ve ana sıvı fazdaki tasarım çözünmüş oksijen konsantrasyonundan tahmin edilebilir. Ana sıvı fazdaki çözünmüş oksijen konsantrasyonunun arttırılması, kritik oranın azaltılmasına yardımcı olabilir, ancak çok az başarı elde edilir. Ayrıca, heterotrofik bakterilerin belirli reaktör yükleri ve karışım koşulları altında alan için rekabet ettiği, dolayısıyla biyofilm üzerindeki heterotrofik katmandan oksijen geçişini azalttığı durumu da göz önünde bulundurun.
(SNH3-N)=1.72mg-N/L=(6mgO2/L - 0.5O2/L)/3.2
SNH{{0}}N'yi 1,72 olarak alarak, reaksiyon hızı sabiti k=0,5 ve reaksiyon aşamasının 0,7 olduğu varsayılarak, denklem (1- 3) aşağıdaki gibi hesaplanabilir.
rNH3-N=0.73g/(m2 -d)=0.5×1.720.7
Sıcaklığın nitrifikasyonlu MBBR üzerindeki etkisi dikkate alındığında çeşitli faktörler önemlidir. MBBR içindeki çıkış sıcaklığının biyolojik nitrifikasyonun kinetik sürecini doğal olarak etkileyebileceği dikkate alınmalıdır; biyokütlenin içine ve dışına substrat difüzyon hızı; ve sıvının viskozitesi, bu da biyofilm kalınlığı üzerindeki kayma enerjisi üzerinde bir dalgalanma etkisine sahip olabilir. Sıcaklığın yukarıda açıklanan makroskopik reaksiyon hızları üzerindeki etkisi aşağıdaki ilişki ile ifade edilebilir.
kT2= kT1-θ(T2-T1) (1-4)
kT1 - T1 sıcaklığında reaksiyon hızı sabitidir.
kT2 - T2 sıcaklığında reaksiyon hızı sabitidir.
θ - sıcaklık katsayısı.
Kış tasarım sıcaklığında nitrifikasyon kinetiğinin sıcaklığa bağlılığı MBBR'nin nitrifikasyon oranını azaltsa da, düşük sıcaklıklarda taşıyıcı üzerindeki biyofilm konsantrasyonunda bir artış gözlemlenebilir ve buna ek olarak reaktördeki çözünmüş oksijen konsantrasyonu arttırılabilir, bu da her ikisinin de etkisini azaltır. Sıcaklığın nitrifikasyon hızına olumsuz etkisi. Daha düşük çıkış sıcaklıklarında biyokütlenin (g/m2) daha yüksek olduğu gözlendi. Ayrıca ana sıvı fazdaki çözünmüş oksijen konsantrasyonu, havalandırma hızı artırılmadan artırılabilir çünkü buradaki oksijen, düşük sıcaklıktaki sıvıların çözünürlüğünün daha yüksek olmasından kaynaklanmaktadır. Bu, biyofilm aktivitesi biyofilm aktivitesinden daha yüksek olduğunda (g NH3-N/(m{2 -d) ÷ g SS/ m2) azaldığı, ancak birim başına nitrifikasyon aktivitesinin azaldığı sonucuna yol açmaktadır. taşıyıcı yüzey alanı hala yüksek bir seviyede tutulabilir. Üçüncül nitrifikasyon MBBR'si için biyokütlenin atık su sıcaklığı ile mevsimsel değişimi Şekil 1- 8(a)'da verilmiştir. Atık su sıcaklığı Mayıs ve Haziran ayları arasında 15 dereceden 15 dereceye yükseldiğinde, biyokütle konsantrasyonu hızla düştü. Şekil 1- 8 (b), çıkış suyu sıcaklığına göre (〈15 derece ve 〉15 derece) verileri iki bölgeye ayırmaktadır. Her ne kadar biyofilm spesifik aktivitesi ~15 derece bölgesinde azalsa da, reaktörün makroskopik performansı, daha yüksek toplam biyokütle konsantrasyonu ve daha yüksek çözünmüş oksijen konsantrasyonu (düşük sıcaklıklarda gaz çözünürlüğünün artması nedeniyle) nedeniyle yüksek kalır. Gözlemlenen bu olgu, biyofilm adaptasyonu nedeniyle nitrifikasyon bakterilerinin büyüme hızının azalmasına rağmen, taşıyıcı üzerindeki makroskopik yüzey reaksiyon hızının düşük sıcaklık koşullarında yüksek bir seviyede tutulabileceğini göstermektedir.
● Şekil 1-8 (a) Üçüncül nitrifikasyon ile MBBR'de biyokütle konsantrasyonunun ve sıcaklığın mevsimsel değişimi.
(b) Farklı sıcaklık koşullarında nitrifikasyon aktivitesi ile çözünmüş oksijen konsantrasyonu arasındaki ilişki
2.7 MBBR Tankının Denitrifikasyonu
Hareketli yataklı reaktörler ön, son ve kombine denitrifikasyon proseslerinde başarıyla kullanılmaktadır. Diğer bio malzeme denitrifikasyon proseslerinden farklı olarak tasarımda dikkate alınması gereken faktörler şunlardır.
1) Reaktörde uygun bir karbon kaynağı ve uygun bir karbon/nitrojen oranı.
2) Arzu edilen denitrifikasyon derecesi.
3) Çıkış suyunun sıcaklığı.
4) Dönüş veya yukarı akış suyundaki çözünmüş oksijen.
2.7.1 Ön Denitrifikasyonlu Hareketli Yataklı Biyofilm Reaktörü
BOİ giderimi, nitrifikasyon ve orta derecede nitrojen giderimi gerektiğinde, ön denitrifikasyonlu MBBR çok uygundur. Anoksik reaktörün hacmini tam olarak kullanmak için, besleme suyunun uygun bir biyolojik olarak kolayca parçalanabilen KOİ ve amonyak nitrojen (C) oranına sahip olması gerekir. /N). MBBR'nin nitrifikasyon aşaması yüksek çözünmüş oksijen gerektirdiğinden, geri akıştaki çözünmüş oksijenin MBBR'nin performansı üzerinde önemli bir etkisi vardır. Bu, üretimdeki en ekonomik geri akış oranının (Q geri akış/Q içeri giren) bir üst sınırıyla sonuçlanır. Bu değerin üzerinde, geri dönüş akışı daha da artırıldığında denitrifikasyonun genel verimliliği azalır. Atık suyun doğası ön uç denitrifikasyon için uygunsa, nitrojen giderme oranı genellikle (1:1) ila (3:1) dönüş oranında %50 ila %70 arasındadır. Üretim uygulamasında denitrifikasyon oranları, konum, atık su özelliklerindeki mevsimsel farklılıklar (örn. C/N), reaktöre getirilen çözünmüş oksijen konsantrasyonu ve atık su sıcaklığı gibi faktörlerden etkilenebilir.
2.7.2 Denitrifikasyon Sonrası Hareketli Yataklı Biyofilm Reaktörü
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 (>Kısa bir HRT'de %80.
Atık BOİ ve nitrat gereklilikleri daha katı ise, küçük havalandırmalı MBBR'den sonra denitrifikasyon sonrası bir işlem gerekebilir. Operasyonel deneyimler, yukarı yönde bir sedimantasyon süreci varsa, denitrifikasyon sonrası hücre sentezi için yeterli olmayan fosfor konsantrasyonlarının olabileceğini ve bu noktada denitrifikasyon performansının engellenebileceğini göstermektedir.
Karbon aşırı doldurulduğunda, uygulanan karbon kaynağının maksimum nitrat taşıyıcı yüzey alanı giderme oranı (SARR), 2g/(m2 -d)'den daha büyük olabilir. Farklı karbon kaynakları ve farklı sıcaklıklar için nitrat yüzey alanı giderme oranları Şekiller 2-9'de verilmiştir.
● Şekil 1-9 Sıcaklığın bir fonksiyonu olarak farklı karbon kaynaklarına sahip taşıyıcıların yüzey alanı giderme oranı
2.7.3 Kombine Ön/Son Denitrifikasyon Hareketli Yataklı Biyofilm Reaktörü
Ön ve arka denitrifikasyona sahip hareketli yataklı reaktörler birleştirilebilir, böylece ön denitrifikasyonun ekonomisinden faydalanılır. Ön denitrifikasyon reaktörünün tasarımı kışın havalandırma tankı olarak düşünülebilir. Tasarımda ön denitrifikasyon reaktörünün kışın havalandırma tankı olarak kullanılması düşünülebilir. Bunun nedeni.
1) Havalandırma reaksiyon tankının hacminin arttırılması nitrifikasyonun iyileştirilmesine yardımcı olur.
2) Daha düşük su sıcaklıkları, çözünmüş oksijen konsantrasyonlarının artmasına ve çözünmüş KOİ'nin azalmasına neden olabilir, bu da ön uç denitrifikasyonun etkinliğini etkileyebilir.
3) Kışın, denitrifikasyon sonrası reaktör tüm denitrifikasyon görevlerini üstlenebilir.
2.7.4 Denitrifikasyonun Karıştırılması
Denitrifikasyon MBBR'de, reaktördeki sıvıyı dolaştırmak ve karıştırmak için raya monteli dalgıç mekanik karıştırıcı kullanıldı
gövde ve taşıyıcı. Karıştırıcıyı tasarlarken aşağıdaki hususlar özellikle dikkate alınmalıdır: (1) karıştırıcının yeri ve yönü; (3) Karıştırıcı tipi; (3) karıştırma enerjisi.
Biyofilm taşıyıcının bağıl yoğunluğu yaklaşık 0.96'dır, dolayısıyla aktif çamur işleminden farklı olarak enerji uygulanmadan suda yüzer. Aktif çamur prosesinde uygulanan enerji olmadığında katılar (çamur) çökelir.
Sonuç olarak MBBR'de karıştırıcının su yüzeyine yakın yerleştirilmesi ancak su yüzeyine çok yakın olmaması gerekir, aksi takdirde yeniden su yüzeyinde bir girdap oluşturacak ve dolayısıyla reaktöre hava getirecektir. Şekil 1-10'de gösterildiği gibi, taşıyıcının reaktörün daha derinlerine itilebilmesi için karıştırıcının hafifçe aşağı doğru eğilmesi gerekir. Genel olarak, havalandırılmamış bir MBBR, tüm taşıyıcıyı karıştırmak için 25 ila 35 w/m3 enerji gerektirir. Denitrifikasyon MBBR'nin çalkalanması özellikle dikkate alınmalıdır. Tüm karıştırıcılar MBBR'de uzun süre kullanılmaya uygun değildir. Karıştırıcı üreticisi (ABS), birkaç MBBR ünitesi kullanarak, özellikle hareketli yataklı reaktörler için uygun olan ABS123K karıştırıcıyı geliştirdi. Bu karıştırıcı, karıştırıcının taşıyıcı tarafından aşınmasına dayanabilen, geriye doğru kavisli bir karıştırıcıya sahip paslanmaz çelikten yapılmıştır. Taşıyıcının hasar görmesini ve karıştırıcının aşınmasını önlemek için ABS123K karıştırıcı, pervanenin kanatları boyunca kaynaklanmış 12 mm'lik yuvarlak çubuklara sahiptir. Hareketli yataklı reaktörde kullanıldığında ABS123K karıştırıcının hızı oldukça düşüktür (50 Hz'de 90 rpm ve 60 Hz'de 105 rpm). Denitrifikasyon MBBR'sini çalkalamak için gereken karıştırma enerjisi, taşıyıcı doldurma oranı ve beklenen biyofilm büyümesiyle ilgilidir. Pratik deneyimler, düşük taşıyıcı dolum oranlarında (örn.<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.
● Şekil 10
(a) Taşıyıcıyı reaktörün daha derinlerine itmek için su yüzeyine bakan ve 30 derece aşağıya doğru eğilen ABS123K karıştırıcı;
(b) bir atık su arıtma tesisinde faaliyette olan denitrifikasyon MBBR'si
2.8 Ön İşleme
Diğer batık biyofilm teknolojilerinde olduğu gibi MBBR'ye giden besleme suyu da uygun ön arıtma gerektirir. İyi bir ızgaralama ve çökeltme için, MBBR'de enkaz, plastik ve kum gibi kötü inert malzemelerin uzun süreli birikmesini önlemek için gereklidir. MBBR kısmen taşıyıcılarla dolu olduğundan, bu inert malzemelerin MBBR'ye girdikten sonra çıkarılması zordur. Birincil arıtma mevcut olduğunda, MBBR üreticileri genellikle ızgara aralığının 6 mm'den büyük olmamasını tavsiye eder ve herhangi bir birincil arıtma mevcut değilse 3 mm veya daha az ince bir ızgara takılması gerekir. Ayrıca mevcut prosese MBBR eklenirse, mevcut arıtma seviyesi zaten yüksekse daha fazla ızgara eklenmesine gerek kalmaz.
2.9 MBBR'nin Katı-Sıvı Ayırımı
Aktif çamur prosesi ile karşılaştırıldığında, hareketli yatak prosesi daha sonraki katı-sıvı ayrımı açısından oldukça esnektir. Hareketli yatak prosesinin biyolojik arıtma etkisi, katı-sıvı ayırma adımından bağımsızdır, dolayısıyla katı-sıvı ayırma birimleri değiştirilebilir. Ayrıca MBBR atık suyunun katı madde konsantrasyonu, aktif çamur prosesininkinden en az bir kat daha düşüktür. Bu nedenle, arazinin öncelikli olduğu hava yüzdürme veya yüksek yoğunluklu sedimantasyon tankları gibi basit ve etkili katı-sıvı ayırma teknolojileriyle birleştirilebilen çeşitli katı-sıvı ayırma teknolojileri MBBR'ye başarıyla uygulanmıştır. Mevcut atık su arıtma tesislerinin yenilenmesinde, mevcut çökeltme tankları MBBR'de katıların ayrılması için kullanılabilir.
2.10 MBBR Tasarlarken Dikkat Edilmesi Gerekenler
MBBR'nin tasarımı için aşağıdakiler çok önemlidir.
2.10.1 MBBR Hareketli Akış Hızı (Yatay Akış Hızı)
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. >35m/h), taşıyıcılar önleyici ızgarada birikecek ve büyük yük kayıpları oluşturacaktır. Bazen en yüksek akış hızındaki hidrolik koşullar MBBR'nin geometrisini ve seri sayısını belirleyecektir. Üreticiye danışılması ve uygun ilerleme akış hızının belirlenmesi MBBR tasarımı için önemlidir. Reaktörün en boy oranı da bir faktördür. Genel olarak, küçük bir en-boy oranı (örneğin, 1:1 veya daha az), en yüksek akış hızlarında taşıyıcının önleyici ızgaraya doğru sürüklenmesini azaltmaya yardımcı olur ve reaktör içinde taşıyıcıların daha düzgün bir dağılımına izin verir.
2.10.2 MBBR Tank Köpüğü Sorunları
MBBR'de köpük sorunları yaygın değildir, ancak kötü başlatma veya çalışma sırasında ortaya çıkma olasılığı yüksektir. Sürekli havuzun ortasındaki iki bölme duvar su yüzeyinden yüksek olduğundan köpük MBBR ile sınırlı olacaktır. Köpüğün kontrol edilmesi gerekiyorsa köpük önleyici maddelerin kullanılması tavsiye edilir. Köpük gidericilerin kullanımı taşıyıcıyı kaplayacak ve substratın biyofilme difüzyonunu engelleyecek, bu da MBBR'nin performansını etkileyebilecektir. Silisitli köpük kesiciler plastik taşıyıcılarla uyumlu olmadığından kullanılmamalıdır.
2.10.3 Taşıyıcı Yatak Açıklığı ve Geçici Depolama
İyi tasarlanmış ve inşa edilmiş hareketli yataklı reaktörler için, arızalar nadir olmasına rağmen, reaktör bakım vb. nedenlerle kapatıldığında taşıyıcının reaktörden nasıl çıkarılacağı ve depolanacağı sorununun çözülmesi ihtiyatlı bir yaklaşım olacaktır. . Taşıyıcılar da dahil olmak üzere reaktördeki tüm sıvılar, 10 cm'lik içbükey çarklı bir vorteks pompasıyla boşaltılabilir. Tasarlanan dolum oranının uygun olması durumunda bir reaktördeki taşıyıcı geçici olarak başka bir reaktöre taşınabilir. Ancak bu yöntemin dezavantajı, taşıyıcıları geri hareket ettirirken her iki reaktörü de orijinal dolum oranlarına döndürmenin zor olmasıdır. Taşıyıcılar reaktöre geri pompalandıktan sonra, taşıyıcı dolum oranını doğru bir şekilde ölçmenin tek makul yolu, reaktörü boşaltmak ve her iki reaktördeki taşıyıcı yüksekliğini ölçmektir. İdeal olarak, taşıyıcılar için geçici bir depolama kabı olarak kullanılabilecek başka bir havuz veya kullanılmayan başka bir birim olacaktır, böylece orijinal reaktör dolum taşıyıcı oranı kolaylıkla temin edilebilecektir.