Pwogrè rechèch sou operasyon pwosesis ak aplikasyon MBBR Sistèm nan tanperati ki ba
Apèsi sou lekòl la
Pwosesis Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) se youn nan teknoloji tretman dlo ize biofilm ki lajman itilize kounye a. Konpare ak pwosesis konvansyonèl aktive boue, MBBR ofri avantaj tankou bon jan kalite efikas efluan, gwo rezistans nan chaj chòk, epi pa gen okenn kondisyon pou retounen depo oswa backwashing. Pandan peryòd ba-tanperati a nan sezon fredi, espesyalman nan rejyon nò yo ak plato sidwès yo, tanperati lè a ka fasil desann anba 5 degre, ak tanperati dlo a ka tonbe anba 15 degre. Tanperati ki ba yo ka lakòz non -konfòmite endikatè efluan yo tankou Demand Chimik Oksijèn (COD), nitwojèn amonyak, ak nitwojèn total nan sistèm MBBR. Biofilm retire nitwojèn gen ladan nitrifikasyon aerobic ak denitrifikasyon anoksik, ak tanperati se youn nan faktè kle ki afekte pwosesis sa yo. Kòm tanperati diminye, pousantaj nitrifikasyon bakteri nan sistèm depo aktive piti piti diminye, ak yon rediksyon enpòtan nan kapasite nitrifikasyon lè tanperati desann pi ba pase 8 degre. Atik sa a elabore sistematikman sou operasyon pwosesis MBBR nan kondisyon tanperati ki ba-apati aspè tankou kominote mikwòb yo, teknoloji amelyorasyon konpayi asirans yo, ak konbinezon pwosesis ak manipilasyon, bay referans pou plis rechèch ak aplikasyon.
1. Rechèch sou Kominote Mikwòb nan Sistèm MBBR Tanperati ki ba-
Kounye a, pwosesis debaz la nan plant tretman dlo ize se tretman byolojik.Tanperati ki ba nan sezon fredi (mwens pase oswa egal a 15 degre) anpeche aktivite a nan bakteri nitrifying nan bioreactors, ki afekte pwosesis la nitrifikasyon ak limite kapasite sistèm nan retire nitwojèn.. Bakteri nitrifyan yo ototwofik ak sik jenerasyon long epi yo sansib a chanjman tanperati, ak yon ranje tanperati kwasans optimal nan 20-35 degre.
1.1 Aktivite mikwòb
Biofilms nan réacteurs MBBR grandi tache ak sifas konpayi asirans yo, sipòte kwasans lan nan mikwo-òganis ak sik jenerasyon long, kidonk ogmante kontni an nan bakteri nitrifyan nan sistèm nan. Konpare ak pwosesis labou aktive, MBBR montre pi fò pèfòmans nitrifikasyon nan tanperati ki ba, sa ki fè li lajman itilize nan tretman dlo ize ki ba -tanperati. Tanperati ki ba se youn nan faktè enpòtan anviwònman ki afekte pèfòmans nitrifikasyon raktor sa a. Rediksyon Tanperati mennen nan diminye likidite manbràn selilè ak kataliz anzim, redwi transpò materyèl ak to metabolik, kidonk afekte estabilite nan estrikti segondè asid nikleyik ak anpeche replikasyon ADN, transkripsyon mRNA, ak tradiksyon. Lè tanperati tonbe anba pwen konjelasyon sitoplasmik la, kristal glas fòme nan selil yo, sa ki lakòz gwo domaj estriktirèl. Etid pa Qiu Tian et al. te montre saoksidasyon amonyak ak aktivite oksidasyon nitrit nan MBBR biofilm nan 10 degre yo te 55% ak 56% nan sa yo ki nan 20 degre, respektivman.. Zheng Zhijia et al. teste pousantaj yo nitrifikasyon nan depo aktive nanyon izin tretman dlo ize nan sezon lete (20 degre) ak sezon fredi (8 degre), jwenn ke pousantaj la nitrifikasyon nitwojèn amonyak nan 8 degre te 48.5% nan sa a nan 20 degre.. Enpak tanperati ki ba sou kapasite nitrifikasyon tank byochimik gen ladan de aspè: premyèman, tanperati ki ba afekte aktivite kominote bakteri nitrifyan yo, epi dezyèmman, tanperati ki ba pwolonje diminye popilasyon bakteri nitrifyan nan depo aktive.
1.2 Konpetisyon Kominote mikwòb
Kòm bakteri nitrifikasyon yo ototwofik, lòt kominote mikwòb yo gen yon enpak siyifikativ sou pwosesis nitrifikasyon an epi yo fè konpetisyon fò ak bakteri nitrifikasyon yo. Houweling et al. te fè eksperyans pwosesis MBBR, ki montre ke nan 4 degre, MBBR gen sèten potansyèl nitrifikasyon, men kwasans twòp nan mikwo-òganis eterotwofik nan sistèm nan redwi pousantaj la nitrifikasyon nan yon sèten mezi. Shao Shuhai et al. endike ke efè pou retire nitwojèn nan yon sèl etap MBBR pa ideyal akòz konpetisyon ant bakteri nitrifyan ak eterotwofik. Han Wenjie et al. te etidye chanjman nan kominote mikwòb ak modèl distribisyon byolojik nan yon izin tretman dlo ize lè l sèvi avèk pwosesis ibrid MBBR pandan sezon tanperati ba-, yo te jwenn ke kantite espès mikwòb nan biofilm transpòtè sispann te pi ba pase sa ki nan depo aktive ki soti nan menm sistèm nan, ak distribisyon espès inegal. Anplis de sa nan transpòtè sispann amelyore divèsite mikwòb nan sistèm nan, pandan y ap mòd enfliyan ak operasyonèl te gen yon selektivite sèten sou konpozisyon an kominote mikwòb. Wu Han et al. simulation tretman dlo ize domestik lè l sèvi avèk twa reyaktè MBBR pakèt sekans ak diferan kalite filler. Lè yo diminye tanperati piti piti (25, 20, 15, 10, 6, ak 5 degre) pou kiltive ak aklimate biofilm pou dlo ize tanperati ki ba-, yo te jwenn ke mikwo-òganis diferan domine nan twa réacteurs yo. Rezilta sekans gwo{21}}debi te montre ke nan 5 degre, mikwo-òganis ki degrade matyè òganik yo te domine nan tout twa réacteurs; yon sèl réacteurs te aklimate ak anrichi sikrofil nitritif bakteri, pandan de lòt yo te gen pi gwo abondans nan bakteri ki fikse nitwojèn-ki pa favorab pou retire nitwojèn.
1.3 Aklimatasyon mikwo-òganis psikrofil
Teknoloji amelyorasyon aklimatasyon ak anrichisman pou kominote mikwòb ki dominan tanperati ba -se yon metòd efikas pou amelyore efikasite operasyonèl ak estabilite MBBR nan kondisyon tanperati ki ba -. Atravè endiksyon pwogresif ak kiltivasyon optimize, yo analize epi aplike popilasyon dominan yo, lè yo itilize gwo tolerans kominote mikwòb yo pou diminye enpak tanperati ki ba yo, sa ki ofri potansyèl estabilite alontèm-. Wang Dan et al. te jwenn ke nan sezon fredi ba -kondisyon tanperati, ajoute aktive labou ki gen frèt -toleran kominote mikwòb yo reyalize yon depo aktive-biofilm senbyotik bioreaktè ibrid ofri avantaj tankou demaraj rapid, fòmasyon biofilm rapid, ak efè tretman ki estab. Delatolla et al. te dekouvri ke dekarbonize sistèm nan nan 1 degre ogmante nitrifying aktif byomass, epès biofilm a, efektivman ogmante kantite selil solid pandan operasyon tanperati ba -, ak amelyore pèfòmans nitrifikasyon sistèm lan. Anplis de sa, NO, N₂H₄, NH₂OH, elatriye, se entèmedyè kle ki ankouraje pwosesis anaerobik oksidasyon amonyòm (anammox) ak soulaje anpèchman bakteri anammox pa NO₂. Zekker et al., nan yon etid ki te trete dlo ize konsantrasyon wo -(konsantrasyon nitwojèn amonyak 740 mg/L) ak yon sistèm MBBR, te jwenn ke ajoute NO siyifikativman akselere pwosesis anammox la, ak abondans nan amonyak -oksidasyon bakteri ogmante pwopòsyonèl pandan operasyon sistèm lan.
2. Rechèch sou teknoloji amelyorasyon konpayi asirans pou MBBR nan tanperati ki ba
Seleksyon filler MBBR ki sispann se youn nan teknoloji debaz yo nan pwosesis sa a pou tretman dlo ize ak yon faktè kle ki afekte efikasite pwosesis ak pri jeni. Kalite filler yo itilize souvan yo enkli filler siwo myèl, semi-filler mou, ak filler konpoze, pami lòt moun. Aplikasyon pratik yo ka rankontre pwoblèm tankou bouche filler, aglomerasyon, ak aje. Anba kondisyon tanperati ki ba -, fòmasyon biofilm sou file MBBR se pi dousman, potansyèlman pwolonje peryòd demaraj ekipman yo, anpeche operasyon nòmal pwosesis, sa ki lakòz pòv rezistans chaj chòk, epi li pa reyalize efè tretman espere. Endistriyèl itilize MBBR sispansyon transpòtè yo varye nan gwosè ak fòm epi yo te fè soti nan polymère segondè molekilè tankou segondè -polyethylene dansite (HDPE), polyethylene (PE), oswa polypropylène (PP) atravè metòd tankou extrusion fonn oswa granulasyon. Avèk aplikasyon jeni gwo -echèl pwosesis sa a, varyete transpòtè komèsyal yo te ogmante piti piti. Konsepsyon ak pwosesis transpòtè yo ka adapte ak kalite dlo ak karakteristik kwasans mikwòb yo, sa ki pèmèt optimize vize ak amelyorasyon amelyore sistèm biofilm MBBR nan kondisyon tanperati ba-. Nan aplikasyon pratik, modifikasyon konpayi asirans prensipalman konsantre sou amelyore zòn sifas espesifik, idrofilisite, bio-affinite, pwopriyete mayetik, elatriye, amelyore transfè mas konpayi asirans, fòmasyon biofilm, ak pèfòmans tretman dlo ize.
2.1 Chajman mayetik
Rechèch aktyèl yo te eksplore lè l sèvi avèk chan mayetik pou optimize kapasite tretman dlo ize MBBR a nan tanperati ki ba.Jaden mayetik nan sèten fòs ka amelyore retire polyan nan pwosesis tretman byolojik. Anba jaden mayetik fèb, polyan òganik yo anrichi sou sifas transpòtè mayetik byolojik atravè agrégasyon mayetik ak adsorption, ak èd pa fòs mayetik, fòs Lorentz, ak efè koloidal mayeto-. Nan yon seri entansite apwopriye, jaden mayetik ka amelyore itilizasyon oksijèn mikwòb, amelyore metabolis kwasans mikwòb ak aktivite anzim, epi ogmante pèmeyabilite manbràn selilè. Jing Shuangyi et al. etidye efè konparatif nan ajoute transpòtè mayetik [polyethylene, neyodim fè bor mayetik poud (Nd₂Fe₁₄B), ak polyquaternium-10 (PQAS-10), elatriye] kont transpòtè komèsyal nan réacteurs MBBR. Rezilta yo te montre ke anba kondisyon tanperati ki ba -, transpòtè mayetik yo te amelyore siyifikativman aktivite nitrifikasyon biofilm, ankouraje sekresyon sibstans polymère ekstraselilè (EPS), epi kenbe ak amelyore mòfoloji ak estrikti biofilm. Pòtè mayetik anrichi plis nitritif jenerasyon bakteri, ak abondans relatif nan bakteri amonyak-oksidasyon ak bakteri nitrite-oksidasyon ogmante pa 1.82 fwa ak 1.05 fwa, respektivman, konpare ak transpòtè komèsyal yo, ak aklimate ak anrichi de jenera inik bakteri nitrifyan.
2.2 Modifikasyon konpayi asirans
Anplis loading mayetik, modifikasyon afinite nan materyèl konpayi asirans tradisyonèl tankou polyethylene se tou yon fason enpòtan amelyore pèfòmans fòmasyon biofilm filler. Sun Bo et al. te itilize nouvo nano sispansyon filler pou trete dlo ize domestik ki ba -tanperati. Nan 10-12 degre, peryòd fòmasyon biofilm pou file nano te mwens pase 18 jou, pi kout pase lòt file, ak sistèm COD retire pousantaj ki estab nan alantou 75%, demontre bon valè pwomosyon. Ren Yanqiang et al. itilize siwo myèl sispansyon file ki fèt ak materyèl alyaj polymère ki trè idrofil pou trete efluan ki soti nan tank sedimantasyon prensipal yon izin tretman dlo ize nan kondisyon tanperati ki ba-. Rezilta yo te endike ke filler sispann sa yo efektivman amelyore kapasite atachman mikwo-òganis sifas-aktif, sa ki ede amelyore efè tretman pwosesis MBBR la. Han Xiaoyun et al. te itilize mous an poliyiretàn ki gen yon estrikti pò devlope kòm yon konpayi transpò imobilize pou ranje kominote mikwòb efikas -toleran frèt ki separe ak depo aktive. Apre yo fin ajoute filler sa a nan raktor a, efè tretman polyan yo siyifikativman amelyore, ak pousantaj retire COD nan 82% ak to retire demann byochimik oksijèn (BOD) nan 92% anba kondisyon tanperati ki ba -. Chen et al. te itilize yon pwosesis MBBR ak filler jèl alkòl polyvinyl (PVA) vaksinen ak bakteri HN-AD pou trete dlo ize bèt ak bèt volay elvaj olye pou yo aktive depo. Anba diferan rapò kabòn-a-azòt (C/N), pèfòmans diferan transpòtè yo te varye anpil. Estrikti pore nan jèl PVA bay pwoteksyon pou bakteri, sa ki lakòz pèfòmans ki pi estab. Analiz mikwòb yo te montre ke pwosesis MBBR ak transpòtè jèl PVA te favorize kwasans bakteri ototwofik ak bakteri HN-AD (Paracoccus ak Acinetobacter).
3. Pwosesis Konbinezon ak Règleman MBBR nan tanperati ki ba
Sistèm sa a gen kondisyon inik pou fòmasyon biofilm sou sifas filler, mete aksan sou enpòtans ki genyen nan konbinezon pwosesis ak Règleman. Nitrifikasyon ki estab nan MBBR ka reyalize atravè Règleman nan paramèt pwosesis ak rapò; konpansasyon pou efè tanperati ki ba atravè kontrent pi sevè se yon metòd relativman dirèk ak efikas.
3.1 Aere
Pwosesis MBBR kounye a se sitou aplike nan anviwònman aerobic. Pousantaj aere ak metòd nan raktor a afekte dirèkteman kontni oksijèn ki fonn (DO) nan sistèm nan ak karakteristik fòmasyon biofilm, kidonk enfliyanse nivo degradasyon polyan yo. Chen Long et al., pandan tretman dlo ize endistriyèl, efektivman abòde difikilte nan fòmasyon biofilm lè l sèvi avèk mezi tankou Aerasyon pakèt, reyalize pousantaj retire COD nan 95.5% ak pousantaj retire nitwojèn amonyak nan 91%. Persson et al. itilize MBBR pou trete dlo ize melanje nan fatra kwizin ak dlo nwa apre pretretman anaerobik nan 10 degre, reyalize nitrifikasyon konplè atravè aere tanzantan. Bian et al. te jwenn ke kontwole yon rapò konstan ant DO ak total konsantrasyon nitwojèn amonyak optimize efè efluan nan tanperati ki ba; lè rapò kontwòl la pa depase 0.17, pwosesis nitrifikasyon an rete estab nan 6 degre.
3.2 Pwopòsyon kabòn-a-Azòt (C/N)
Gen konpetisyon evidan ant bakteri nitrifyan ak eterotwofik; Se poutèt sa, C/N règleman vin tounen yon paramèt enpòtan ki afekte balans ki genyen ant matyè òganik ak degradasyon nitwojèn nan sistèm nan. Chen et al. te montre ke nan sistèm MBBR, lè C/N te ant 4-15, COD retire pousantaj te pi wo pase 90%. Lè C / N diminye a 1, pousantaj retire COD tonbe anpil. Efikasite pou retire nitwojèn amonyak sistèm nan premye ogmante ak Lè sa a, diminye ak diminye C/N. Chen et al. te eksplore enpak C/N sou pèfòmans yon reyaktè A/O-MBBR ki trete dlo ize marikilti.Rezilta yo endike ke diminye C/N se benefisye amelyore COD ak efikasite retire nitwojèn amonyak.
3.3 Tan Retansyon idwolik
Tan Retansyon Idwolik (HRT) detèmine chaj la boue aktif nan sistèm reyaksyon an. Twò wo oswa twò ba HRT ka afekte efikasite tretman ak depans konstriksyon/operasyon sistèm MBBR yo. Chwazi yon HRT rezonab enpòtan pou operasyon sistèm ki estab. Van et al. te aplike MBBR pou kontwòl polisyon agrikòl ki pa-sous sous pwen nan tanperati ki ba. Rechèch te montre ke nan 5 degre, kòm HRT diminye, efikasite retire polyan siyifikativman te bese, ak 8 èdtan yo se tan an retansyon minimòm asire denitrifikasyon nitrat nan gaz nitwojèn. Wang Chuanxin et al. trete dlo ize domestik ak yon sistèm biofilm anoksik / aerobic, ki konsantre sou karakteristik yo nan nitrifikasyon similtane ak denitrifikasyon nan MBBR nan tanperati ki ba. Rezilta yo te montre ke sistèm nan adapte byen ak gout tanperati sezon an pa pwolonje HRT, estabilize COD efluan ak konsantrasyon nitwojèn amonyak pou satisfè nòm yo. Shitu te itilize yon nouvo eponj filler kòm yon MBBR biofilm transporteur pou etidye efè tretman dlo li nan diferan HRTs. Rezilta yo endike ke efè tretman dlo te pi bon nan HRT 6 h. Zhao Wenbin et al. te montre ke HRT la pi bon pou retire polyan nan dlo ize pa sistèm MBBR nan kondisyon tanperati ki ba -te 24 èdtan. Han Lei et al. te etidye pousantaj la retire polyan lè HRT te redwi soti nan 15.4 h a 11.0 h nan yon twou oksidasyon DE + pwosesis konbine MBBR. Rezilta yo te montre ke kòm HRT pi kout, efikasite retire polyan piti piti diminye, men bon jan kalite efluan te kapab toujou satisfè kondisyon sib kalite dlo, reflete fò rezistans chaj chòk nan sistèm MBBR la.
3.4 Konbinezon Pwosesis
Deng Rui et al. etidye yon pwosesis de-A/O-MBBR pou trete dlo ize minisipal yo. Anba kondisyon tanperati dlo ki ba ak konsantrasyon enfliyan ki ba, pwosesis konbine sa a demontre gwo rezistans chaj chòk ak adaptabilite tanperati, operasyon ki estab, ak operasyon pratik, ki montre bon kandida aplikasyon nan tretman dlo ize. Luostarinen et al. etidye efè tretman pwosesis MBBR sou dlo ize letye apre pretretman anaerobik nan tanperati ki ba. Rezilta yo te montre ke pwosesis la te kapab retire 40%-70% nan COD, 50%-60% nan nitwojèn, ak konbinezon an nan Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) ak MBBR te kapab retire 92% nan COD, 99% nan BOD, ak 65% -70% nan nitwojèn. Ru Chun et al. te itilize yon Bardenpho-MBBR + pwosesis presipitasyon chajman mayetik modifye pou renove yon izin tretman dlo ize. Lè yo ajiste pwen dòz sous kabòn yo epi mete ann aplikasyon milti-pwen enfliyan ak milti-pwen rflu nan sistèm nan, yo te reyalize itilizasyon efikas sous kabòn ki te ajoute deyò, ki te asire efè nitrifikasyon ak denitrifikasyon nan 8.7 degre, ak bon jan kalite efluan ki estab pi bon pase estanda egzeyat yo.
Konklizyon
Anba kondisyon tanperati ki ba -, aktivite mikwòb nan sistèm MBBR diminye, epi gen yon konpetisyon evidan ant mikwo-òganis eterotwofik ki trete matyè òganik ak mikwo-òganis ototwofik ki trete nitwojèn amonyak. Se poutèt sa, ki baze sou konpozisyon an nan polyan dlo anvan tout koreksyon ak kondisyon Endikatè efluan, apwopriye C / N yo ta dwe konplètman konsidere. Mezi tankou amelyore ak aklimate tansyon dominan tanperati ba -, anrichisman vize, ak ogmante abondans popilasyon dominan sou transpòtè yo ta dwe aplike pou endikatè kle yo asire bon jan kalite efluan.
Amelyorasyon transpòtè se yon mwayen enpòtan pou amelyore tolerans tanperati ba -nan sistèm MBBR yo epi amelyore efikasite degradasyon pwosesis yo. Mezi espesifik sitou gen ladan loading mayetik ak tretman estriktirèl nan transpòtè. Chajman mayetik ka amelyore atachman bakteri nitrifyan nan tanperati ki ba, ranfòse pwosesis sekresyon EPS, ak amelyore aktivite bakteri; optimize estrikti konpayi asirans ak pwopriyete sifas yo ka akselere efikasite transfè mas polyan, amelyore kapasite yo pou solidifye ak pwoteje kominote mikwòb yo, epi kenbe pèfòmans sistèm ki pi estab.
Pwosesis MBBR la li menm genyen sèten karakteristik rezistans tanperati ki ba -. Sepandan, ak kontinyèlman amelyore estanda kalite efluan pou plant tretman dlo ize, ajisteman kondisyon travay yo ak konbinezon pwosesis MBBR anba kondisyon tanperati ki ba -yo vin kontni rechèch enpòtan pou zouti pwosesis. Pou diferan kalite dlo ize, kondisyon pi bon kondisyon travay yo ta dwe detèmine baze sou sitiyasyon aktyèl yo. Pandan se tan, konbinezon pwosesis rezonab ka efektivman amelyore rezistans chaj chòk, adaptabilite tanperati, ak estabilite sistèm MBBR nan direksyon pou polyan.