Etid sou Pèfòmans Retire Azòt MBBR pou Amelyorasyon Quasi-IV nan Plant Tretman Dlo Ize nan Sidwès Lachin pandan sezon livè

Etid sou Pèfòmans Retire Azòt MBBR pou Amelyorasyon Quasi-IV nan yon izin tretman dlo ize nan sidwès Lachin pandan sezon livè

Rejyon sidwès Lachin nan vas, ak diferans enpòtan nan klima ak kondisyon jewolojik. Sous yo lajè nan bon jan kalite dlo ize mennen nan gwo fluctuations nan bon jan kalite dlo. Malgre ke rejyon sa a sitiye nan sid la, akòz altitid an jeneral segondè ak tèren, tanperati dlo ize a ka desann anba a 10 degre pandan sezon fredi a frèt. Konbine ak tèren an konplèks nan rejyon an, ak tise mòn yo ak fon fon, ti mòn ak plenn, ak gwo diferans tanperati ant lajounen ak lannwit, fluctuation chak jou nan tanperati dlo ize tou evidan. Karakteristik enfliyan konplèks yo ak tanperati dlo ki twò ba nan sezon fredi enpoze kondisyon ki pi wo sou konsepsyon ak operasyon plant tretman dlo ize nan rejyon sa a. Kontre background nan amelyorasyon ak rekonstriksyon izin tretman dlo ize domestik, li pi enpòtan toujou pou chwazi yon pwosesis tretman apwopriye pou amelyore nan plant sidwès yo pou asire konfòmite ki estab pandan sezon tanperati ba-.

Pwosesis Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR), lè yo ajoute transpòtè sispann nan yon zòn fiks, amelyore anrichisman bakteri fonksyonèl ak amelyore rezistans tanperati ki ba -. Li te lajman itilize nan amelyore pwojè nan plant tretman dlo ize. Kounye a, echèl aplikasyon an nan pwosesis MBBR nan Lachin te depase 2.5 × 10⁷ m³·d⁻¹, ak MBBR te enkli kòm yon "pwosesis lajman itilize epi ki an sekirite ak serye" nan "Deyò Drenaj Estanda Design" (GB 50014-2021) ki fèk revize. Aplikasyon toupatou nan pwosesis la te ankouraje tou rapid swivi rechèch -. Rechèch otspo sou pwosesis MBBR sitou konsantre sou analiz konsepsyon pwosesis, rechèch mekanis laboratwa, ak swiv efè jeni. Konklizyon ki enpòtan sitou gen ladan MBBR amelyore efikasite byochimik, biofilm amelyore rezistans enpak ak amelyore rezistans tanperati ba -, MBBR amelyore anrichisman bakteri fonksyonèl, ak biofilm SND amelyore retire nitwojèn. Pou egzanp, Huang Qing et al. te jwenn ke apre amelyore ak pwosesis MBBR, rezistans enpak la nan plant tretman dlo ize yo te siyifikativman amelyore, ak efluan an te kapab toujou satisfè nòm yo stab menm anba alontèm enfliyan BOD ak depase TN. Liu Qiang et al. te jwenn ke pwosesis MBBR siyifikativman amelyore kapasite tretman plant la nan tanperati ki ba, ak efluan an te kapab stab satisfè estanda konsepsyon yo nan tanperati ki ba nan 9-11 degre. Luan Zhixiang et al. te jwenn ke apre amelyore yon izin tretman dlo ize nò ak pwosesis MBBR, zòn aerobic MBBR te kapab retire 20.12% nan TN atravè SND nan transpòtè sispann. Han Wenjie et al. te konpare senk izin tretman dlo ize minisipal ak pwosesis ibrid MBBR nan rejyon Yangtze River Delta anba tanperati ivè ki ba epi li te jwenn ke adisyon a nan transpòtè sispann siyifikativman ogmante byomass bakteri nitrifying nan sistèm nan, ak transpòtè yo sispann anrichi 86.12%-95.36% nan bakteri nitrifying yo. Sepandan, rechèch ki deja egziste toujou gen sèten limit. Pou egzanp, yon gwo kantite etid separe konsepsyon MBBR ak pèfòmans operasyonèl, manke verifikasyon konparatif nan konsepsyon ak pèfòmans pou menm pwojè a. Konsènan rezistans enpak MBBR, sèlman konklizyon "kalitatif, men pa quantitative" ki disponib, san yo pa enferans quantitative chaj tolerans maksimòm lan. Konsènan fenomèn SND la, li se sèlman "mezirab men pa kontwole," manke verifikasyon dirèk nan sous la nan retire nitwojèn nan eksperyans macro ki fèt, ni sijesyon operasyon rasyonèl nan pèspektiv nan kontwòl jeni.

Dapre limit rechèch ki egziste deja, etid sa a pran amelyorasyon yon izin tretman dlo ize CASS nan Sidwès Lachin kòm yon egzanp pou eksplike prensip konsepsyon ak lojik pwosesis MBBR la. Konbine ak pèfòmans aktyèl sistèm nan anba kondisyon sezon fredi ki pi favorab yo, yo te analize rationalité nan konsepsyon MBBR. Potansyèl tretman sistèm lan te analize quantitativeman atravè chanjman nan kalite dlo nan tank byolojik la ak tès laboratwa segondè-substra. Yon tès laboratwa denitrifikasyon ki itilize biofilm aerobic te fèt pou verifye dirèkteman sous fenomèn SND nan sistèm ibrid MBBR la. Enfliyans paramèt operasyon jeni sou efè SND nan sistèm MBBR te etidye, ak konbine avèk done Fitting, sijesyon operasyon optimize pou SND yo te pwopoze. Diferans ki genyen nan distribisyon kominote mikwòb ant depo ak biofilm yo te analize nan pèspektiv nan konpozisyon bakteri, ak faktè sa yo enfliyanman mikwoskopik nan SND yo te analize soti nan kalite yo ak abondans relatif nan bakteri denitrifying aerobic. Li espere ke rechèch sa a ka bay yon referans pou konsepsyon pwosesis MBBR nan lòt plant tretman dlo ize ki sanble, bay done debaz pou operasyon ki estab nan plant MBBR, epi bay sijesyon operasyon pou pèfòmans efikas nan SND nan sistèm MBBR.

1 Materyèl ak Metòd

1.1 Apèsi sou pwojè a

Yon izin tretman dlo ize nan Sidwès Lachin, ak yon kapasite konsepsyon de 1 × 10⁵ m³·d⁻¹, efluan an te oblije satisfè estanda Klas A nan "Estanda Egzeyat nan Polyan pou Plant Tretman Dlo Minisipal" (GB 18918 -2002). Akòz restriksyon sou itilizasyon tè pandan konstriksyon bonè, yo te adopte yon pwosesis CASS san tank sedimantasyon segondè tradisyonèl yo. Sepandan, pandan operasyon an, pwoblèm tankou ensifizan nitrifikasyon nan tanperati sezon fredi ki ba, pòv settleability depo, ak diminye efikasite tretman ki te fèt. Nan 2019, plant la te modènize nan estanda kazi-Klas IV. Amelyorasyon an te dwe konsidere tou de ogmantasyon nan konsantrasyon nitwojèn enfliyan ak amelyorasyon estanda efluan yo. Konsepsyon enfliyan ak bon jan kalite efluan anvan ak apre rekonstriksyon yo montre nanTablo 1. Sou baz chaj enfliyan NH₃-N ak TN yo te ogmante pa 66.67% ak 62.16% respektivman, yo te bezwen amelyore efluan kabòn, nitwojèn, fosfò, elatriye, soti nan Klas A nan GB 18918-2002 rive nan Klas IV nan "Kòm Kalite Anviwònman an" 3838-2002), ki ekivalan a ogmante chaj nitrifikasyon ak denitrifikasyon pa 127.27% ak 94%, respektivman. Pwojè sa a te adopte pwosesis Bardenpho-MBBR, konvèti tank CASS orijinal la nan yon tank byolojik ak yon tank sedimantasyon.

Apre rekonstriksyon, pou retire nitwojèn, aktive depo kontinye jwe wòl prensipal la. Tan an retansyon denitrifikasyon nan tank orijinal CASS la te pwolonje soti nan 3.78 h a 6.35 h, ak chaj la volumetrik denitrifikasyon nan depo aktive a ogmante soti nan 0.140 a 0.189 kg·(m³·d)⁻¹. Pou amelyore denitrifikasyon labou aktive, yo te etabli zòn pre-anoksik ak pòs-anoks ak tan retansyon 4.23 è ak 2.12 èdtan, respektivman. Zòn pòs-anoksik te itilize yon sous kabòn ekstèn pou amelyore denitrifikasyon pou rezoud pwoblèm sous kabòn ki pa ase nan dlo kri. Pou nitrifikasyon, tan an retansyon nitrifikasyon nan tank CASS orijinal la te redwi soti nan 7.55 h a 4.23 h, pandan y ap chaj la nitrifikasyon bezwen ogmante anpil soti nan 0.079 a 0.275 kg·(m³·d)⁻¹. Pou amelyore efè nitrifikasyon, transpòtè sispann yo te ajoute nan zòn aerobic pou fòme yon zòn MBBR aerobic. Pòtè yo te itilize yo se SPR-III kalite, ak yon dyamèt (25±0.5) mm ak yon epesè nan (10±1) mm. Apre atachman biofilm, dansite a te tou pre sa ki nan dlo, ak efektif sifas espesifik sifas la te pi gran pase 800 m²·m⁻³, satisfè estanda endistri a "High -polyethylene dansite sispann konpayi asirans pou tretman dlo" (CJ/T461-2014). Biofilm sou transpòtè yo sispann parèt gri fonse apre atachman (Figi 1). Zòn MBBR itilize sèlman aere detache pou bay taye idwolik, kontwole epesè biofilm nan (208.82±37.57) μm, bay bon kondisyon pou transfè mas ak transfè oksijèn.

1.2 Detèminasyon retire Azòt nan tank byolojik la

Pou konprann chemen pou retire nitwojèn nan chak zòn fonksyonèl tank byolojik la anba tanperati ivè ki ba apre rekonstriksyon an, yo te kontwole bon jan kalite dlo nan tank byolojik la chak jou soti 15 desanm 2020 rive 22 desanm 2020. Pandan peryòd sa a, tanperati dlo nan tank byolojik la te 9.5-10.2 degre. Echantiyon yo enkli efluan nan tank byolojik la, efluan nan zòn anaerobik la, efluan nan zòn anoksik la, efluan nan zòn MBBR, efluan nan pòs-zòn anoksik, efluan nan pòs-zòn aerobic, ak efluan nan tank sedimantasyon an. Yo te pran echantiyon chak 2-3 èdtan. Apre koleksyon yo, echantiyon yo te pretrete san pèdi tan. Apre sedimantasyon, yo te kolekte supernatant la, epi twa echantiyon yo te melanje nan kantite egal pou detèmine NH₃-N, NO₃{-N, TN, ak COD, pou verifye chemen pou retire polyan ak chaj nitrifikasyon/denitrifikasyon chak zòn fonksyonèl.

1.3 Detèminasyon potansyèl nitrifikasyon sistèm MBBR ak pousantaj kontribisyon transpòtè ki sispann

Pou verifye chaj maksimòm tolerans sistèm MBBR ki deja egziste a, yo te fè yon tès laboratwa nitrifikasyon nan dat 27 ak 28 fevriye 2021. Yo te kolekte transpòtè ki sispann ak labou aktive ki soti nan zòn aerobic plant la chak jou pou similye rezistans enpak sistèm MBBR a lè chaj enfliyan an te ogmante nan sezon fredi. Tès laboratwa a te simulation aktyèl enfliyan zòn MBBR a sou chemen koule a. Supernatant nan effluent nan zòn anoksik apre sedimantasyon yo te itilize, ak NH₃-N ak alkalinite yo te konplete lè yo ajoute klori amonyòm ak bikabonat sodyòm kòm enfliyan pou tès la. Yo montre aparèy tès nitrifikasyon anFigi 2. Pi -biofim, pi-boue, ak sistèm ibrid yo te etabli an sekans. Konsantrasyon boue a ak rapò ranpli konpayi asirans lan te konsistan avèk kondisyon aktyèl yo nan tank byolojik la. Pou itilize totalman potansyèl nitrifikasyon sistèm MBBR a epi amelyore transfè mas ak transfè oksijèn, konsantrasyon NH₃-N enfliyan an te ogmante soti nan apeprè 10 mg·L⁻¹ sou chemen koule a pou apeprè 25 mg·L⁻¹, epi DO a te ogmante soti nan 2-4 mg·L⁻¹ sou chemen koule a apeprè ⁻¹. Pandan tès la, tanperati dlo a te 9.7-10.4 degre. Yo te itilize ponp aere ak mizisyen vag pou kenbe oksijenasyon sistèm ak fluidizasyon transpòtè. Yo te pran echantiyon chak 30 minit epi yo te pretrete pou detèmine chanjman nan konsantrasyon nitwojèn amonyak. Dapre metòd rapòte, metòd kalkil chaj biofilm nan sistèm ibrid MBBR yo montre nan ekwasyon (1) ak (2).

Ki kote: N₂ se chaj volim nitrifikasyon biofilm nan sistèm ibrid la, kg·(m³·d)⁻¹; N₁ se chaj volim nitrifikasyon an jeneral nan sistèm ibrid MBBR, kg·(m³·d)⁻¹; N₃ se chaj volim nitrifikasyon nan depo aktive, kg·(m³·d)⁻¹; η se pousantaj kontribisyon nitrifikasyon transpòtè yo sispann, %.

1.4 Verifikasyon ak Optimizasyon Kontwòl Analiz SND nan sistèm MBBR

Pou fenomèn similtane nitrifikasyon ak denitrifikasyon (SND) nan sistèm MBBR a, pou verifye dirèkteman sous efè SND, yo te fè yon tès laboratwa denitrifikasyon lè l sèvi avèk pi bon kalite biofilm MBBR nan dat 28 fevriye 2021. Sispansyon transpòtè ki soti nan zòn aerobic yo te kolekte. Rapò ranpli konpayi asirans lan te konsistan avèk kondisyon aktyèl yo nan tank byolojik la. Enfliyan pou tès la te prepare lè yo ajoute nitrat potasyòm nan enfliyan dlo kri plant la. Echantiyon yo te pran chak 20 minit ak pretrete pou detèmine konsantrasyon nitrat nitwojèn.

Soti 1ye desanm 2020 rive 28 fevriye 2021, yo te swiv kalite dlo ak paramèt fonksyònman zòn MBBR apre rekonstriksyon an chak jou pandan tout sezon fredi a. Echantiyon yo enkli efluan nan zòn anoksik ak efluan nan zòn MBBR. Yo te pran echantiyon chak 2-3 èdtan. Apre koleksyon yo, echantiyon yo te pretrete san pèdi tan. Apre sedimantasyon, yo te kolekte sipènatant la, epi twa echantiyon yo te melanje nan kantite egal pou detèmine TN, NH₃-N, NO₃-N, ak COD. An menm tan an, yo te mezire nivo DO nan zòn MBBR aerobic la. Done yo mezire yo te sibi analiz prensipal eleman (PCA) pou verifye paramèt repons prensipal yo ki afekte efè SND nan zòn aerobic la. Paramèt kontwòl pi bon yo te detèmine atravè analiz adapte yo pou bay yon baz pou kontwòl echèl -up SND.

1.5 Sekans gwo -debi mikwo-òganis nan plant tretman dlo ize a

Pou analize diferans ki genyen ant faz labou ak biofilm nan sistèm MBBR an tèm de divèsite mikwòb, espès dominan yo, ak efikasite anrichisman bakteri fonksyonèl, epi pou verifye mikwoskopik sous SND yo, yo te kolekte depo aktive ak transpòtè sispann nan sistèm MBBR nan 28 fevriye 2021, ak yon seri echantiyon paralèl, pou gwo sekans{{162}}}. anplikon. Nan moman sa a, sistèm nan te fè eksperyans tout sezon fredi a, ak konpozisyon kominote mikwòb la te kapab pi byen reflete sitiyasyon aktyèl la nan kondisyon tanperati ki ba -. Metòd espesifik yo pou detèminasyon ak analiz gwo-debi, yo fè referans a literati yo te rapòte deja.

1.6 Metòd Konvansyonèl Detèminasyon Kalite Dlo

Tout paramèt bon jan kalite dlo ki enplike nan etid sa a te detèmine ak metòd estanda. COD te detèmine pa metòd estanda nasyonal la; NH₃-N te detèmine pa metòd espektwofotometrik reyaktif Nessler a; NO₃-N te detèmine pa metòd espektrofotometri iltravyolèt la; TN te detèmine pa dijesyon alkalin potasyòm persulfate - UV spectrophotometric method; TP te detèmine pa metòd espektrofotometrik molibdat amonyòm; Yo te mezire DO ak tanperati dlo lè l sèvi avèk yon mèt oksijèn ki fonn pòtab.

2 Rezilta ak Diskisyon

2.1 Efè tretman an jeneral anba kondisyon tanperati ki ba anvan ak apre rekonstriksyon

Premyèman, yo te konpare efè tretman jeneral sistèm nan anba tanperati ivè ki ba anvan ak apre rekonstriksyon (2018-12-01 rive 2019-02-28, 2020-12-01 ak 2021-02-28). Anvan ak apre rekonstriksyon, tanperati dlo sezon fredi a te fondamantalman kenbe nan 9-13 degre. Anvan rekonstriksyon, koule sezon fredi a te (9.12±0.58)×10⁴ m³·d⁻¹, epi apre rekonstriksyon, li te ogmante a (9.42±0.44)×10⁴ m³·d⁻¹. Jan yo montre nanFigi 3(a)-(d), apre rekonstriksyon an, chaj mwayèn enfliyan COD ak BOD₅ ogmante pa 16.82% ak 26.97%, respektivman, konpare ak anvan rekonstriksyon, men efluan an diminye a (20.04±2.38) ak (4.47±0.84) mg·L⁻, respektivman. Apre rekonstriksyon an, chaj mwayèn TP enfliyan an ogmante pa 23.40% konpare ak anvan rekonstriksyon an, men TP efluan an ta ka toujou ba ke (0.26±0.02) mg·L⁻¹. Apre rekonstriksyon, chay SS enfliyan an te yon ti kras pi ba pase anvan, men SS la efluan diminye pa plis pase 17.51% konpare ak anvan, a (3.44±1.17) mg·L⁻¹, ak yon maksimòm de sèlman 4.75 mg·L⁻¹.

Prensipal prensipal pwojè sa a apre rekonstriksyon se amelyorasyon kapasite pou retire nitwojèn. Apre rekonstriksyon an, chaj mwayèn enfliyan NH₃-N ak TN ogmante pa 21.56% ak 19.79%, respektivman, konpare ak anvan rekonstriksyon, men efluan an diminye a (0.94±0.22) ak (8.59±0.64) mg·L⁻¹, respektivman. Efluan maksimòm NH₃-N te sèlman 1.33 mg·L⁻¹, ak TN maksimòm lan te sèlman 9.7 mg·L⁻¹. Pou retire nitwojèn, depi aktive depo toujou jwe wòl debaz apre rekonstriksyon an, ki baze sou ekstansyon enpòtan nan tan retansyon anoksik, aktyèl chaj volim denitrifikasyon sezon fredi a nan sistèm nan anvan ak apre rekonstriksyon an pa t chanje anpil. Pou nitrifikasyon, apre rekonstriksyon, efè nitrifikasyon an te amelyore lè yo ajoute transpòtè sispann pou fòme yon sistèm ibrid MBBR pou ranfòse retire NH₃-N. Ki baze sou rediksyon enpòtan nan tan retansyon aerobic, chaj aktyèl nitrifikasyon sezon fredi a ogmante soti nan 0.081 a 0.182 kg·(m³·d)⁻¹ apre rekonstriksyon, yon ogmantasyon de 124.69% konpare ak anvan rekonstriksyon an. Aplikasyon pwosesis MBBR nan pwojè sa a te reyalize yon amelyorasyon siyifikatif nan pèfòmans nitrifikasyon.

2.2 Analiz pèfòmans, potansyèl ak wòl transpòtè yo sispann retire nitwojèn

Pou detèmine plis efè pou retire nitwojèn nan chak zòn fonksyonèl nan seksyon byolojik la apre rekonstriksyon an, yo te swiv bon jan kalite dlo a ansanm ak tank byolojik la, epi yo te analize chemen pou retire nitwojèn nan chak zòn fonksyonèl apre rekonstriksyon atravè paramèt kalite dlo mwayen chak seksyon fonksyonèl. Jan yo montre nanFigi 4, pandan peryòd mezi a, mwayèn aktyèl enfliyan TN, NH₃-N, ak COD konsantrasyon nan tank byolojik la te 43,59, 38,50, ak 278,00 mg·L⁻¹, respektivman, ak effluent TN, NH₃{-N, ak COD3 diminye, ak 07, ak COD3. 24.46 mg·L⁻¹, respektivman. Pou retire TN, pousantaj retire sistèm TN kalkile nan konsantrasyon TN enfliyan ak efluan te 78.95±6.01%, ak retire sitou te fèt nan zòn pre-anoksik, ak yon kantite lajan pou retire nitwojèn nan 27.51 mg·L⁻¹. Chaj la denitrifikasyon ak pousantaj kontribisyon yo te 0.149 kg·(m³·d)⁻¹ ak 79.16%±2.24%, respektivman. Konbine ak chanjman nan konsantrasyon COD, COD/TN konsome pou denitrifikasyon nan zòn pre-anoksik la te 5.22±0.21. Zòn pòs-anoksik te itilize acetate sodyòm ekstèn pou denitrifikasyon, ak yon kantite lajan pou retire nitwojèn ak chaj 4.35 mg·L⁻¹ ak 0.024 kg·(m³·d)⁻¹, respektivman. Kalkile COD/TN konsome pou denitrifikasyon te 4.66±0.57. Acetate sodyòm, kòm yon ti sèl molekilè asid òganik, fasil itilize pa mikwo-òganis e li gen pi wo efikasite denitrifikasyon pase sous konplèks kabòn òganik nan dlo anvan tout koreksyon. Apre rekonstriksyon an, enfliyan an te gen yon bon biodégradabilite, epi kondisyon denitrifikasyon yo te kapab fondamantalman satisfè sèlman nan zòn pre-anoksik, kidonk diminye presyon an sou denitrifikasyon pòs-anoks ak kantite sous kabòn ekstèn. Pou retire NH₃-N, DO a nan zòn MBBR pandan operasyon aktyèl la te 2–4 mg·L⁻¹, ak pousantaj pou retire sistèm NH₃-N yo kalkile apati konsantrasyon NH₃-N enfliyan ak efluan yo te 98.67%±3.14%.

Nan operasyon aktyèl nan izin tretman dlo ize, chòk kalite enfliyan souvan rive akòz faktè natirèl tankou lapli ak fonn nèj, faktè endistriyèl tankou ogmante antrepriz endistriyèl oswa anomali biznis tanporè, ak faktè sosyal tankou jou ferye ak evènman espesyal. Amelyore rezistans enpak nan sistèm tretman byolojik la vin kle nan operasyon an san danje epi ki estab nan plant la. Pou verifye chaj maksimòm tolerans sistèm lan, yo te fè yon tès laboratwa nitrifikasyon anba substra segondè ak segondè DO. An menm tan an, pou verifye wòl aktyèl transpòtè sispann nan sistèm MBBR ibrid la, twa gwoup eksperyans (ibrid, pi -biofilm, ak pi -boue) yo te mete kanpe de fwa. Yo montre chanjman ki fèt nan NH₃-N nan chak sistèm pandan tès laFigi 5. Avèk NH₃-N enfliyan nan 25 mg·L⁻¹, sistèm ibrid ak pi bon kalite -biofilm yo te redwi NH₃-N a pi ba pase 1.5 mg·L⁻¹ nan 2.5 ak 3.0 h, respektivman, alòske sistèm labou pi {-pi bon kalite a te gen yon diminisyon pi dousman pandan tout peryòd NH9}N₃{{{{-diminisyon. Chaj volim nitrifikasyon mwayèn kalkile yo nan pi bon kalite -boue, pi -biofim, ak sistèm ibrid yo te 0.072, 0.215, ak 0.286 kg·(m³·d)⁻¹, respektivman. Dapre ekwasyon (1), anba prezans depo aktive, chaj volim nan transpòtè yo sispann nan sistèm MBBR a te 0.214 kg·(m³·d)⁻¹, ki pa t 'siyifikativman diferan de chay la mezire nan gwoup la biofilm pi -. Konpare ak lòt plant lè l sèvi avèk pwosesis ibrid MBBR la, ak rapò ranpli transpòtè menm jan an, chaj maksimòm nitrifikasyon transpòtè yo sispann nan pwojè sa a te tou nan yon nivo relativman wo, ki ka gen rapò ak amelyorasyon an plis nan transfè mas nan transpòtè yo sispann ak ogmante aktivite nan bakteri fonksyonèl anba kondisyon chaj gwo enfliyan. Anplis de sa, ak konbinezon an nan aktive depo, chaj la maksimòm nitrifikasyon volumetrik anba substra segondè ak kondisyon segondè DO rive nan 0.286 kg·(m³·d)⁻¹, satisfè ak depase chaj la konsepsyon (0.275 kg·(m³·d)⁻¹), satisfè atant konsepsyon.

Pou analize kantite maksimòm chaj tolerans sistèm byolojik la nan pwojè sa a, ki baze sou chaj volumetrik sistèm ibrid ki mezire nan tès laboratwa a, konbine avèk done bon jan kalite dlo enfliyan sou chemen koule a, sistèm nan te kapab kenbe tèt ak yon kapasite tretman maksimòm 1.23 × 10⁵ m³·d⁻¹ (kalkile sipoze yon relasyon pozitif lineyè retansyon ak tan ki estab nan sistèm idwolik) efluent NH₃-N konfòmite. Sa a se yon ogmantasyon de 30.57% konpare ak aktyèl kapasite tretman sezon fredi a nan pwojè sa a, ak sistèm nan retansyon idwolik tan pi lwen redwi a 3.43 h. Menm jan an tou, ki baze sou kapasite tretman aktyèl la apre rekonstriksyon an, konsantrasyon NH₃-N tolerab nan tank byolojik la te osi wo ke 55 mg·L⁻¹, yon ogmantasyon de 56.96% konpare ak NH₃-N nan pwojè sa a.

Konsènan wòl transpòtè sispann nan sistèm MBBR ibrid pwojè sa a, dapre ekwasyon (2), pousantaj kontribisyon nitrifikasyon biofilm transpòtè sispann nan pwojè sa a te 74.83%. Li ka wè ke anba kondisyon tanperati ki ba -, transpòtè yo sispann vin faktè dominan pou nitrifikasyon nan sistèm ibrid MBBR la. Konbine ak rapò literati, li analize ke anba tanperati sezon fredi ki ba, sistèm nan boue aktive, limite pa estrikti ki lach li yo ak gwo zòn sifas espesifik, gen bon pèfòmans chalè dissipation ak pòv izolasyon tèmik pou mikwo-òganis entèn, ki mennen nan redwi pèfòmans nitrifikasyon. Kontrèman, biofilm sou transpòtè yo sispann, benefisye de estrikti dans li yo ak segondè pwoteksyon EPS, bay bon izolasyon tèmik pou kouch enteryè biofilm a, kidonk asire bon pèfòmans nitrifikasyon anba kondisyon tanperati ki ba -. Anplis de sa, rezilta mezi koule ansanm-pwojè sa a te montre yon fenomèn enpòtan pou retire TN nan zòn MBBR. Konbine ak chanjman nan konsantrasyon NH₃-N ansanm zòn aerobic ak rapò resikilasyon an, retire TN kalkile a te (3.42±0.11) mg·L⁻¹, ak yon pousantaj kontribisyon 9.83%±0.67%, ki endike egzistans yon efè SND nan sistèm nan.

2.3 Verifikasyon Efè SND ak Analiz Faktè Enfliyanman

Kounye a, pifò plant tretman dlo ize k ap aplike pwosesis MBBR ka obsève retire nitwojèn nan zòn aerobic, jeneralman retire 3-8 mg·L⁻¹ TN. Rezon ki fè fenomèn sa a sitou atribiye nan efè SND biofilm la. Sa vle di, kòm kapasite nan pénétration nan oksijèn ki fonn febli, yon kouch anoksik / ipoksik fòme nan kouch enteryè a nan biofilm a, bay kondisyon pou anrichisman nan bakteri denitrifyan, konsa mete fondasyon an pou retire SND nitwojèn.

Pou plis konfime sous aerobic SND, yo te fè yon tès laboratwa denitrifikasyon lè l sèvi avèk biofilm aerobic, jan yo montre nanFigi 6. Pandan tout peryòd tès la, diminisyon nan NO₃-N te relativman dou ak inifòm, ak sistèm nan retire 3.72 mg·L⁻¹ azòt nitrat nan 120 min. Mwayèn C/N konsome pa sistèm lan te 3.43±0.05. Teyorikman, C/N ki nesesè pou denitrifikasyon se 2.86. Lè ou konsidere konsomasyon an pa asimilasyon byolojik ak DO nan dlo a anvan tout koreksyon, C/N obligatwa a jeneralman rive pi wo a 4. Sepandan, C/N ki nesesè pou retire nitwojèn pa transpòtè yo sispann nan pwojè sa a te pi ba pase sa ki konsome pa jeneral denitrifikasyon microbienne. Li espekile ke lè transpòtè yo sispann nan zòn MBBR fè egzèsis SND nitwojèn retire, yo sitou itilize sous kabòn entèn ki te pwodwi nan aje ak liz biofilm a kòm donatè elèktron, kidonk to itilizasyon matyè òganik (sous kabòn ekstèn) nan dlo anvan tout koreksyon an jeneralman ba. Itilizasyon biofilm ki gen laj kòm yon sous kabòn entèn pou denitrifikasyon tou sijere ke pwosesis MBBR ka gen pi ba pwodiksyon depo. Sèvi ak peryòd tès la tout antye kòm yon ne, chay volim denitrifikasyon kalkile nan biofilm aerobic la te (0.045±0.003) kg·(m³·d)⁻¹. Biofilm sou transpòtè yo sispann ajoute nan zòn aerobic te gen yon efè denitrifikasyon, bay prèv pou ensidan an similtane nitrifikasyon ak denitrifikasyon nan biofilm la.

SND, kòm yon efè benefik apre aplikasyon an nan pwosesis MBBR pou amelyore nan pwojè sa a, plis amelyore sistèm nan pousantaj retire TN ak redwi depandans nan sous kabòn ekstèn pou denitrifikasyon nan yon sèten limit. Pou plis anplifye efè aerobic SND, nan pèspektiv nan operasyon optimize, enfliyans nan bon jan kalite dlo enfliyan ak efluan ak paramèt kontwòl sou efè a SND nan zòn MBBR te eksplore plis. Atravè swiv alontèm paramèt kontwòl tankou azòt nitrat enfliyan (NO₃-Ninf), azòt nitrat efluan (NO₃-Neff), matyè òganik enfliyan (CODinf), matyè òganik efluan (CODeff), nitwojèn amonyak enfliyan (NH₃-), nitwojèn amonyak enfliyan (NH₃-). (NH₃-Neff), retire total nitwojèn (ΔTN), ak DO nan zòn MBBR pandan sezon fredi a, yo te itilize analiz prensipal eleman (PCA) pou eksplore korelasyon ki genyen ant paramèt sa yo. Rezilta yo montre nanFigi 7. ΔTN nan zòn aerobic te montre yon korelasyon negatif relativman enpòtan ak DO, pandan y ap korelasyon ak CODinf, CODeff, ak NO₃-Ninf pa t evidan. Twò wo DO mennen nan transfè mas apwofondi nan biofilm a, sa ki fè li difisil yo fòme yon zòn anoksik andedan, ki se favorab pou pwosesis la denitrifikasyon ak inibit efè a SND. Anplis de sa, CODinf ak NO₃-Ninf nan zòn MBBR pa t gen yon enpak enpòtan sou efè SND transpòtè yo sispann. Sou yon bò, sa a ankò verifye ke pwosesis SND nan biofilm a sitou itilize sous kabòn entèn olye ke sous kabòn ekstèn. Nan lòt men an, li endike tou ke NO₃-N retire pa SND nan zòn MBBR a pa soti nan NO₃-N enfliyan, men sitou nan NO₃-N ki te pwodwi pa nitrifikasyon nan tank aerobic la. NO₃-Neff gen yon relasyon negatif ak ΔTN nan zòn aerobic la. Kòm rezilta a nan aksyon an konbine nan nitrifikasyon ak SND nan zòn nan aerobic, sou yon bò, pi wo DO mennen nan pi bon nitrifikasyon ak pi wo efluent NO₃-Neff; an lòt men an, pi wo DO mennen nan pi pòv SND ak plis inibit retire nitwojèn, plis mennen nan pi wo efluent NO₃-Neff.

Pou reyalize "mezirab ak kontwole" SND ak bay konsèy pou kontwòl operasyon plant, DO, ki ka manyèlman kontwole, te chwazi kòm varyab endepandan an, ak ΔTN te itilize kòm varyab depandan an pou analiz regression lineyè. Rezilta yo montre nanFigi 8(a). Lè DO aktyèl la nan zòn MBBR nan plant la te 2.06-3.67 mg·L⁻¹, yon efè SND te egziste, ak retire nitwojèn nan 2.36-4.10 mg·L⁻¹, ak ΔTN ak DO fondamantalman satisfè ΔTN=6.0040 - 0.9579 DO} (R). Anplis de sa, lè l sèvi avèk koub la ekipe, li te kalkile ke teyorikman, lè DO kontwole anba a 6.27 mg·L⁻¹, zòn MBBR ka egzèse yon efè retire nitwojèn SND. Sa a se ki konsistan avèk konklizyon Wang Xuejiang et al. nan etidye efè DO sou efè SND nan yon sistèm MBBR, kote yo te jwenn ke pousantaj la retire TN te kapab toujou depase 30% lè DO te osi wo ke 6.0 mg·L⁻¹. Sepandan, li ta dwe remake ke valè sa a se yon valè teyorik jwenn pa Fitting, ak efè aplikasyon aktyèl la bezwen plis etid nan operasyon ki vin apre. Anplis de sa, li ta dwe konsidere ke règleman DO an menm tan afekte efè a nitrifikasyon nan sistèm nan, kidonk afekte efikasite retire NH₃-N. Kidonk, rezilta analiz regression lineyè lè l sèvi avèk DO kòm varyab endepandan ak ΔNH₃-N kòm varyab depandan yo montre nan Figi 8(b). Dapre mwayèn enfliyan NH₃-N nan zòn MBBR nan sezon fredi (10.47 mg·L⁻¹) ak estanda efluan konsepsyon an (1.50 mg·L⁻¹), yo kalkile ke ΔNH₃-N ta dwe kontwole pa mwens pase 8.97 mg¹·L⁻¹. Konbine ak rezilta regression lineyè yo, DO ta dwe kontwole pi wo pase 2.47 mg·L⁻¹. An rezime, lè DO nan pwojè sa a te 2.06–3.67 mg·L⁻¹, yon efè SND te egziste. Sepandan, ki baze sou prensip satisfè estanda nitwojèn amonyak efluan pandan y ap diminye konsomasyon enèji aere, DO ka kontwole alantou 2.47 mg·L⁻¹, kote efè SND sistèm lan pi bon, retire 3.64 mg·L⁻¹ nan TN.

Pou verifye enfliyans paramèt fonksyònman yo sou efè SND biofilm a epi jwenn yon modèl jeneral, yo te konpare efè SND sis izin tretman dlo ize k ap aplike pwosesis MBBR nan diferan kondisyon fonksyònman. Rezilta yo montre nanTablo 2. Premyèman, DO nan zòn aerobic chak plant te kontwole sitou nan 2-3 mg·L⁻¹, ak konsantrasyon boue a te 3.0-4.0 g·L⁻¹. Nan kondisyon sa yo, yon efè SND relativman evidan ka reyalize. Dapre rezilta apwopriye ΔTN ak DO nan pwojè sa a, lè DO te kontwole anba a 6.27 mg·L⁻¹, yon efè SND ka rive. Pwojè sa a, ak yon biofilm relativman pi epè nan sezon fredi, te gen yon tolerans pi fò nan DO. Dezyèmman, Plant B, ak pi ba konsantrasyon boue, te gen pi bon efè SND. Plant A, D, ak E, ak pi wo rapò ranpli konpayi asirans, te gen plis evidan efè SND, tout ki endike ke nan sistèm nan ibrid MBBR, fenomèn nan SND sitou soti nan biofilm la.

An rezime, anplis amelyore efè SND pa kontwole DO, pwojè sa a ta ka eseye tou piti piti diminye depo nan sistèm nan apeprè 3.0 g·L⁻¹, bay pi bon kondisyon pou kiltivasyon epesè biofilm ak fòmasyon kouch anoksik atravè konsantrasyon depo ki ba, kidonk bay kondisyon pou plis pèfòmans SND.

2.4 Analiz Azòt-Retire Konpozisyon Kominote Bakteri

An tèm de diferans ki genyen nan richès espès ak divèsite ant faz boue ak biofilm, ki baze sou ti diferans nan rezilta yo nan de kouri sekans anplikon, yo te chwazi yon seri done pou analiz. Jan yo montre nanFigi 9, Chao, Ace, ak Simpson endis karakterize richès ak distribisyon inifòmite nan kominote a mikwòb, pandan y ap endèks la Shannon reprezante divèsite nan kominote a mikwòb. Endis Chao ak Ace ki pi wo yo endike pi gwo richès OTU, yon endèks Simpson ki pi ba yo endike pi bon inifòmite distribisyon espès, epi yon endèks Shannon ki pi wo endike pi gwo divèsite nan kominote a. Rezilta yo te montre ke tou de richès espès ak divèsite yo te siyifikativman pi wo nan biofilm a pase nan depo aktive a, ak distribisyon an espès nan biofilm a te tou plis inifòm pase nan depo aktive a. Kantite total OTUs nan biofilm ak depo aktive yo te 1,652 ak 1,372, respektivman, ak 770 OTUs pataje, kontablite pou 46.6% ak 56.1% nan OTU total yo nan biofilm ak aktive depo, respektivman. Biofilm a te gen 882 OTU inik, ki reprezante prèske 40% nan OTU total yo. Li ka wè ke biofilm an rich yon pòsyon nan mikwo-òganis ki pa te prezan nan depo orijinal la aktive. Anplis de sa nan transpòtè sispann siyifikativman ogmante richès ak divèsite nan kominote a mikwòb nan sistèm nan, ak konpozisyon nan kominote mikwòb ki pi konplèks tou te mete fondasyon an pou rezistans nan enpak nan sistèm nan MBBR.

Pou plis konprann diferans ki genyen nan espès dominan yo ak konpozisyon bakteri fonksyonèl ant biofilm ak depo aktive ak bay sipò mikwoskopik pou fenomèn SND nan biofilm a, yo te analize konpozisyon mikwòb la nan nivo genus. Jan yo montre nanFigi 10, espès dominan nan sistèm byolojik pwojè sa a enkli norank_f_Caldilineaceae, norank_f_JG30-KF-CM45, Nitrospira, Pedomicrobium, ak SWB02. Pami yo, norank_f_Caldilineaceae ak norank_f_JG30-KF-CM45 ta ka rich nan tou de biofilm ak aktive depo, ak abondans relatif nan biofilm a ak aktive depo nan 3.05, 5.69% ak 7.06, 3.08%, respektivman. norank_f_Caldilineaceae yo se sitou bakteri filaman, ak kèk jenera gen kapasite denitrifikasyon. Yo te rich nan biofilm a paske biofilm a ka sekrete plis EPS pou pwopagasyon yo. Nan lòt men an, yo kapab tou rich nan depo aktive kòm PAOs, ankouraje retire fosfò. norank_f_JG30-KF-CM45 ka patisipe nan pwosesis transfòmasyon kabòn ak nitwojèn, amelyore retire matyè òganik ak nitwojèn.

Dapre rapò literati yo, li te jwenn ke pwosesis MBBR ka reyalize anrichisman efikas nan bakteri nitrifyan tankou Nitrospirota, Nitrosomonas, ak Nitrolancea nan tanperati ki ba. Genus prensipal nitrifikasyon nan pwojè sa a te Nitrospira, ki gen kapasite konplè nitrifikasyon. Abondans relatif li yo nan biofilm ak depo aktive yo te 4.73% ak 0.39%, respektivman. Dapre rapò literati yo, abondans relatif bakteri nitrifyan nan lòt plant lè l sèvi avèk sistèm depo aktive anba tanperati ivè ki ba se sitou anba a 1%. Apre rekonstriksyon ibrid MBBR nan pwojè sa a, abondans relatif bakteri nitrifyan nan depo aktive a te relativman ba, sa ki bay prèv pou redistribisyon bakteri nitrifyan nan sistèm MBBR nan kondisyon tanperati ki ba -, jan mansyone pi bonè. Abondans relatif Nitrospira nan biofilm pwojè sa a te plis pase 10 fwa ke nan depo aktive a, epi li te kalkile ke plis pase 92% nan bakteri nitrifying nan sistèm nan te rich nan biofilm la. Sa a se avantaj nan pwosesis MBBR nan kondisyon tanperati ki ba -, asire operasyon an ki estab nan sistèm nan.

Konsènan fenomèn SND nan biofilm a, transpòtè yo sispann te montre tou yon kapasite anrichisman pi fò pou kèk bakteri denitrifyan pase depo aktive a. Etid yo montre ke tou de SWB02 ak Pedomicrobium ka patisipe nan pwosesis denitrifikasyon an, ak SWB02 ka sekrete C6-HSL, ki gen yon bon efè inhibition sou bulking depo. Abondans relatif SWB02 ak Pedomicrobium nan biofilm a te 3.68% ak 3.78%, respektivman, pi wo pase abondans relatif yo nan depo aktive (0.21% ak 0.22%). Anplis, li te kalkile ke pwopòsyon yo nan SWB02 ak Pedomicrobium nan tout sistèm ibrid la te tou de plis pase 94.5%. Malgre ke transpòtè yo sispann yo te sèlman ajoute nan zòn nan aerobic, biofilm nan matirite gen yon epesè sèten. Akòz limit transfè mas ak transfè oksijèn, yon anviwònman anoksik / ipoksik egziste nan kouch enteryè a nan biofilm, anrichi bakteri denitrifyan, kidonk dote biofilm a ak kapasite denitrifikasyon. Sa a se baz mikrobyolojik pou nitrifikasyon similtane ak kapasite denitrifikasyon biofilm la. Anplis de sa, li te jwenn ke Hyphomicrobium kapab tou rich nan anviwònman ki ba-tanperati. Genus sa a ka itilize konpoze òganik toksik ak refractory pou denitrifikasyon. Abondans relatif li nan biofilm a te 1.80%, tou pi wo pase abondans relatif li nan depo aktive (0.12%).

Konparezon bakteri denitrifyan dominan yo (DNB) ak abondans relatif yo nan biofilm lòt plant yo, rezilta yo montre nanTablo 3. Premyèman, an tèm de konpozisyon bakteri denitrifying nan byofilm aerobic, kalite bakteri denitrifying rich nan byofilm aerobic nan chak pwojè pa t konsistan. Sèl jenere renouvlab yo te Terrimonas ak Hyphomicrobium. Terrimonas se tou yon bakteri denitrifyan komen nan sistèm aktive boue, ak menm jan ak Hyphomicrobium, li ka degrade konpoze anthracene, ak kèk yo klase kòm bakteri denitrifying aerobic. De bakteri sa yo te parèt nan Plants F, H, ak pwojè sa a. Plant H ak pwojè sa a te souvan afekte pa dlo ize endistriyèl pandan operasyon aktyèl la, ak kalite dlo espesifik dlo endistriyèl yo ka youn nan rezon ki fè anrichisman de gwoup bakteri sa yo. Se poutèt sa, li ka dedwi ke jenera espesifik denitrifying nan byofilm aerobic la se pa yon kondisyon ki nesesè pou SND, ak diferans ki genyen nan bon jan kalite dlo nan mitan diferan pwojè yo ka rezon prensipal pou diferans ki genyen nan gwoup bakteri denitrifying. Dezyèmman, an tèm de abondans relatif nan bakteri denitrifying nan byofilm aerobic, eksepte pou Plant F, H, ak pwojè sa a, lòt pwojè reyalize yon abondans relatif nan bakteri denitrifying nan byofilm aerobic nan apeprè 8%, ak SND retire nitwojèn depase 2 mg·L⁻¹. Anba enpak dlo endistriyèl, byenke abondans relatif bakteri denitrifikasyon nan biofilm aerobic Plant H ak pwojè sa a te relativman wo, efikasite denitrifikasyon an pa t 'partikilyarman eksepsyonèl. Li ka wè ke bon jan kalite dlo a enfliyan gen yon gwo priyorite nan chwazi kalite bakteri denitrifyan nan byofilm aerobic la, ak enpak la nan dlo endistriyèl inibit efikasite nan denitrifikasyon nan byofilm aerobic la.

An rezime, pwosesis MBBR ka siyifikativman ogmante richès ak divèsite kominote microbienne nan sistèm lan. Kapasite anrichisman biofilm pou nitrifying genus Nitrospira se plis pase 10 fwa sa ki nan depo aktive, anpil amelyore efè a nitrifikasyon nan sistèm nan. Jenere denitrifikasyon tankou SWB02, Pedomicrobium, ak Hyphomicrobium yo pi byen rich nan biofilm aerobic, bay baz mikwoskopik pou pèfòmans SND ak amelyore retire TN. Sepandan, akòz enpak dlo endistriyèl, efikasite denitrifikasyon SND pa enpòtan.

3 Konklizyon

① Yon izin tretman dlo ize nan Sidwès Lachin te modènize tank CASS orijinal li a nan yon tank byolojik Bardenpho-MBBR ak tank sedimantasyon pou reyalize amelyorasyon soti nan Klas A nan estanda kazi-Klas IV. Apre rekonstriksyon an, anba tanperati dlo sezon fredi 9.3–13.1 degre ak chaj mwayèn enfliyan NH₃-N ak TN ogmante pa anviwon 20% konpare ak anvan rekonstriksyon an, endikatè efluan yo te satisfè estanda dlo kasi-Klas IV yo. Chaj maksimòm nitrifikasyon sistèm MBBR te rive nan 0.286 kg·(m³·d)⁻¹, satisfè atant konsepsyon. Pousantaj kontribisyon nitrifikasyon transpòtè yo sispann te 74.83%, okipe yon pozisyon dominan. Sistèm nan toujou gen potansyèl pou ogmante kalite dlo a 56.96% ak koule pa 30.57%.

② Nan zòn MBBR, transpòtè yo sispann sèvi ak sous kabòn entèn pou fè egzèsis yon efè SND, reyalize yon pousantaj kontribisyon pou retire nitwojèn nan 9.83%±0.67%. Pou anplifye efè SND, DO ta dwe kontwole otank posib nan 2.47 mg·L⁻¹ nan operasyon aktyèl, kote SND ka retire 3.64 mg·L⁻¹ nan TN. Apre sa, yo ka fè tantativ pou redwi konsantrasyon boue a apeprè 3.0 g·L⁻¹ pou bay kondisyon pou plis anplifikasyon efè SND biofilm a.

③ Pwosesis MBBR siyifikativman ogmante richès ak divèsite kominote mikwòb nan sistèm nan. Kapasite anrichisman biofilm pou nitrifying genus Nitrospira a te plis pase 10 fwa sa a aktive depo, bay baz mikrobyolojik pou nitrifikasyon amelyore nan pwojè sa a. Jenere yo denitrifyan anrichi nan byofilm aerobic, tankou SWB02, Pedomicrobium, ak Hyphomicrobium, te mete fondasyon mikwoskopik pou ensidan an nan fenomèn SND nan biofilm la.