MBBR طراحی فرآیند محاسبه و جزئیات

MBBR طراحی فرآیند محاسبه و جزئیات

توسط: کیت

 

Email:Kate@aquasust.com

 

تاریخ: 12 جولای 2021

 

---

 

 

 

فهرست مطالب

1. MBBR و MBBR Full Form چیست

 

2. طراحی فرآیند MBBR

 

2.1 معرفی حامل بیوفیلم

 

2.2 حذف مواد کربن دار

 

2.3 طراحی MBBR با بار بالا

 

2.4 طراحی بار معمولی MBBR

 

2.5 طراحی MBBR کم بار

 

2.6 نیتریفیکاسیون فناوری MBBR

 

2.7 نیترات زدایی مخزن MBBR

 

     2.7.1 راکتور بیوفیلم بستر متحرک با پیش نیتریفیکاسیون

 

     2.7.2 راکتور بیوفیلم بستر متحرک با پس از نیترات زدایی

 

     2.7.3 راکتور بیوفیلم متحرک بستر قبل و بعد از نیترات زدایی ترکیبی

 

     2.7.4 هم زدن نیترات زدایی

 

2.8 پیش پردازش

 

2.9جداسازی جامد-مایع MBBR

 

2.10 ملاحظات در هنگام طراحی MBBR

 

     2.10.1نرخ جریان سفر MBBR (نرخ جریان افقی)

 

     2.10.2 مشکلات فوم مخزن MBBR

 

     2.10.3 ترخیص تخت حامل و ذخیره سازی موقت

 

 

اگر به MBBR Process Excel نیاز دارید همین الان تماس بگیرید، چرا که نه؟ روی من کلیک کنید واتساپ یا تلفن:0086-15267462807 Email:Kate@aquasust.com

 

1. MBBR و MBBR Full Form چیست

 

در طول 20 سال گذشته، راکتور بیوفیلم بستر متحرک (MBBR) به یک فرآیند تصفیه فاضلاب ساده، قوی، انعطاف‌پذیر و فشرده تبدیل شده است. پیکربندی‌های مختلف MBBR با موفقیت برای حذف BOD، اکسیداسیون آمونیاک و حذف نیتروژن مورد استفاده قرار گرفته‌اند و می‌توانند معیارهای مختلف کیفیت پساب از جمله محدودیت‌های مواد مغذی شدید را برآورده کنند.

راکتور بیوفیلم بستر متحرک از پلاستیک با طراحی خاص به عنوان حامل بیوفیلم و از طریق هم زدن هوادهی، مایع استفاده می کند.

حامل را می توان با رفلاکس یا اختلاط مکانیکی در راکتور معلق کرد. در بیشتر موارد، حامل بین 1/3 و 2/3 راکتور پر می شود. تطبیق پذیری MBBR به مهندس طراح اجازه می دهد تا از تخیل خود نهایت استفاده را ببرد. تفاوت عمده بین MBBR و سایر راکتورهای بیوفیلم در این است که بسیاری از مزایای روش‌های لجن فعال و بیوفیلم را با هم ترکیب می‌کند و در عین حال از بسیاری از معایب آنها اجتناب می‌کند.

1) مانند دیگر راکتورهای بیوفیلم غوطه ور، MBBR قادر به تشکیل بیوفیلم های فعال بسیار تخصصی است که می توانند با شرایط خاص داخل راکتور سازگار شوند. بیوفیلم فعال بسیار تخصصی منجر به راندمان بالایی در واحد حجم راکتور می شود و پایداری فرآیند را افزایش می دهد و در نتیجه اندازه راکتور را کاهش می دهد.

2) انعطاف‌پذیری و جریان فرآیند MBBR بسیار شبیه به لجن فعال است و به چندین راکتور اجازه می‌دهد تا به‌طور متوالی در جهت جریان برای برآورده کردن اهداف تصفیه (مانند حذف BOD، نیتریفیکاسیون، قبل یا بعد از نیترات‌زدایی) بدون نیاز به پمپ میانی

3) بیشتر زیست توده فعال به طور مداوم در راکتور حفظ می شود، بنابراین برخلاف فرآیند لجن فعال، MBBR غلظت جامدات در پساب MBBR حداقل به اندازه غلظت جامدات در راکتور است. MBBR یک مرتبه بزرگی کمتر از مخزن ته نشینی سنتی است، بنابراین علاوه بر مخزن ته نشینی سنتی، MBBR می تواند از انواع مختلف فرآیندهای جداسازی جامد-مایع استفاده کند.

4) MBBR همه کاره است و راکتور می تواند هندسه های مختلفی داشته باشد. برای پروژه های مقاوم سازی، MBBR برای مقاوم سازی حوضچه های موجود مناسب است.

 

2.طراحی فرآیند MBBR

طراحی MBBR بر اساس این مفهوم است که چندین MBBR یک سری را تشکیل می دهند که هر کدام عملکرد خاصی دارند و این MBBR با هم کار می کنند تا وظیفه تصفیه فاضلاب را انجام دهند. این درک مناسب است زیرا تحت شرایط منحصر به فرد ارائه شده (مثلاً اهداکنندگان الکترون در دسترس و گیرنده های الکترون)، هر راکتور قادر به پرورش یک بیوفیلم تخصصی است که می تواند برای دستیابی به یک کار درمانی خاص استفاده شود. این رویکرد مدولار را می توان به عنوان یک طراحی ساده و سرراست متشکل از دنباله ای از چندین راکتور کاملاً مخلوط، که هر کدام یک هدف تصفیه منحصر به فرد دارند، مشاهده کرد. در مقابل، طراحی سیستم های لجن فعال بسیار پیچیده است: از آنجایی که واکنش های رقابتی همیشه رخ می دهد، به منظور دستیابی به هدف تصفیه مورد نظر در مدت زمان اقامت محدود شده توسط هر قسمت از مخزن (مناطق هوادهی و غیر هوادهی)، زمان ماند کل بیوسولیدها (SRT) باید در سطح مناسبی حفظ شود تا باکتری ها بتوانند (در رابطه با نرخ رشد باکتری ها و خواص آب خام) با هم مخلوط شوند و با هم رشد کنند.

این سادگی MBBR است که به ما امکان می دهد از طریق مشاهدات محققان، مهندسان و اپراتورهای تصفیه خانه فاضلاب، بیوفیلم موجود در MBBR را به خوبی درک کنیم. اکثر این مقاله نمونه‌هایی از مشاهدات MBBR را ارائه می‌کند، در نتیجه آن‌هایی را نشان می‌دهد که مؤلفه‌ها و عوامل مهمی هستند که در طراحی و عملیات MBBR در نظر گرفته می‌شوند.

 

● AquasustMBBRPراسFپایینDتصویر

 

اگر به MBBR Process Excel نیاز دارید همین الان تماس بگیرید، چرا که نه؟ روی من کلیک کنید واتساپ یا تلفن:0086-15267462807 Email:Kate@aquasust.com

 

2.1معرفی حامل بیوفیلم

کلید موفقیت هر راکتور بیوفیلم، حفظ درصد بالایی از حجم زیست فعال در راکتور است. در صورت تبدیل غلظت زیست توده در حامل های MBBR به غلظت جامدات معلق، مقادیر به طور کلی حدود 1000 تا 5000 میلی گرم در لیتر است. از نظر حجم واحد، سرعت حذف MBBR بسیار بیشتر از سیستم های لجن فعال است. این را می توان به موارد زیر نسبت داد.

1) نیروی برشی اعمال شده به حامل توسط انرژی اختلاط (به عنوان مثال هوادهی) به طور موثر ضخامت بیوفیلم بر روی حامل را کنترل می کند، بنابراین فعالیت بیولوژیکی کل بالایی را حفظ می کند.

2) توانایی حفظ سطح بالایی از زیست توده اختصاصی تحت شرایط خاص در هر راکتور، مستقل از کل HRT سیستم.

3) شرایط جریان آشفته در راکتور میزان انتشار مورد نیاز را حفظ می کند.

راکتورهای بستر متحرک را می توان برای حذف BOD، نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی استفاده کرد و بنابراین می توان آنها را در فرآیندهای مختلف ترکیب کرد. جدول 1-1 فرآیندهای مختلف MBBR را خلاصه می‌کند. تعیین کارآمدترین فرآیند با عوامل زیر مرتبط است.

1) شرایط محلی شامل طرح و سطح مقطع هیدرولیک (ارتفاع) تصفیه خانه فاضلاب.

2) فرآیندهای تصفیه موجود و امکان اصلاح تاسیسات و حوضچه های موجود.

3) کیفیت آب را هدف قرار دهید.

 

● جدول 1-1 خلاصه فرآیند MBBR

 

هدف پردازش	فرآیند
	تک MBBR MBBR با بار بالا قبل از فرآیند لجن فعال قرار می گیرد
نیتریفیکاسیون	تک MBBR MBBR پس از درمان ثانویه تنظیم می شود ایفاس
نیترات زدایی نیترات زدایی	MBBR به تنهایی و پس از نیترات زدایی، MBBR به تنهایی و پس از نیترات زدایی، MBBR به تنهایی و قبل و بعد از نیترات زدایی، Post-MBBR برای نیترات زدایی پساب نیتریفیکاسیون.

 

 

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)، سرعت حذف بستر MBBR یک واکنش مرتبه اول است. تحت شرایط کنترل شده، نرخ حذف سطح حامل (SAAR) را می توان به عنوان تابعی از بارگذاری سطح حامل (SALR) بیان کرد، همانطور که در معادله ({0}} نشان داده شده است).

r =r_حداکثر-[L/(K+L)] (1-1)

r - نرخ حذف (g/(m2 -d));

r_حداکثر- حداکثر سرعت حذف (g/(m2 -d)).

L - نرخ بارگذاری (g/(m2 -d)).

K - ثابت نیمه اشباع.

 

 

2.2 حذف مواد کربن دار

 

بارگذاری سطحی (SALR) حامل مورد نیاز برای حذف کربن به مهمترین هدف تصفیه آن و روشهای جداسازی آب لجن بستگی دارد.

جدول 1-2 محدوده های بارگذاری BOD متداول مورد استفاده را برای اهداف کاربردی مختلف نشان می دهد. زمانی که نیتریفیکاسیون در پایین دست است باید از مقادیر بارگذاری کمتر استفاده شود. تنها زمانی باید از بارهای بالا استفاده کرد که فقط حذف کربن در نظر گرفته شود. تجربه نشان می‌دهد که برای حذف کربن، اکسیژن محلول در فاز مایع اصلی 2-3 میلی‌گرم در لیتر کافی است و افزایش بیشتر در غلظت اکسیژن محلول برای بهبود سرعت حذف سطح حامل (SARR) معنی‌دار نیست.

 

● جدول 1-2 مقادیر بارگیری BOD معمولی

 

هدف برنامه	BOD در واحد سطح حامل (SALR) (g/m2.d)
بار بالا (75%-80% حذف BOD )	20
بار بالا (80%-90% حذف BOD)	5-15
بار کم (قبل از نیتریفیکاسیون)	5

اگر به MBBR Process Excel نیاز دارید همین الان تماس بگیرید، چرا که نه؟ روی من کلیک کنید واتساپ یا تلفن:0086-15267462807 Email:Kate@aquasust.com

 

 

 

2.3طراحی MBBR با بار بالا

برای برآورده کردن استانداردهای اولیه تصفیه ثانویه اما نیاز به یک سیستم فشرده بار بالا، استفاده از راکتور بستر متحرک را در نظر بگیرید.

هنگامی که MBBR با بار زیاد کار می کند، مقدار بارگذاری سطح حامل (SALR) آن بالا است. هنگامی که MBBR با بار زیاد کار می کند، مقدار بارگذاری سطح حامل (SALR) بالا است و هدف اصلی حذف BOD محلول و به راحتی قابل تجزیه از آب ورودی است. در بار زیاد، بیوفیلم ریخته شده خاصیت ته نشینی خود را از دست می دهد، بنابراین انعقاد شیمیایی، شناورسازی هوا یا فرآیند تماس با مواد جامد اغلب برای حذف جامدات معلق از پساب MBBR با بار بالا استفاده می شود. با این حال، به طور کلی، این فرآیند یک فرآیند ساده است که می تواند استانداردهای اولیه برای درمان ثانویه با HRT کوتاه را برآورده کند. نتایج مطالعه MBBR با بارگذاری بالا در شکل 1-3 ارائه شده است. شکل 1-3(الف) نشان می‌دهد که MBBR در حذف COD بسیار مؤثر است و اساساً در محدوده وسیعی از بارها خطی است. شکل 1- 3 (ب) نشان می‌دهد که ته‌نشینی پساب MBBR، حتی در نرخ‌های سرریز سطحی بسیار پایین، بسیار ضعیف است، که نشان می‌دهد که یک استراتژی جذب جامدات جامد واقعاً مورد نیاز است. فرآیند تماس MBBR/solids در کارخانه تصفیه فاضلاب Mao Point در نیوزیلند استفاده شد. شکل 1-4 رابطه بین حذف BOD محلول و بارگیری کل BOD ورودی در این نیروگاه را نشان می دهد. شکل {4}} نشان می‌دهد که مقادیر معمول حذف BOD برای MBBR با بارگذاری بالا 70 تا 75 درصد است. فلوکولاسیون زیستی و تصفیه بیشتر با فرآیند تماس با مواد جامد به فرآیند اجازه می دهد تا استانداردهای اساسی برای تصفیه ثانویه را برآورده کند.

 

 

● شکل 1-3

(الف) نرخ حذف COD در بار بالا.

(ب) رسوب ضعیف بیوفیلم جدا شده تحت بار زیاد

 

● شکل 1-4 رابطه بین سرعت حذف BOD محلول و بار کل BOD در MBBR بار بالا

 

2.4 طراحی بار معمولی MBBR

 

هنگامی که فرآیند تصفیه ثانویه مرسوم مرسوم در نظر گرفته می شود، می توان یک راکتور بستر متحرک را انتخاب کرد. در این حالت، یک 2 MBBR متوالی در ردیف می تواند نیازهای درمان (سطح درمان ثانویه) را برآورده کند.

جدول 1- 4 حذف BOD7 در چهار WWTP را خلاصه می کند. هر چهار WWTP از MBBR بارگذاری شده معمولی با بار آلی MBBR 7-10 gBOD7 /( m2 -d) (در 10 درجه) استفاده کردند. قبل از MBBR، مواد شیمیایی برای لخته سازی و حذف فسفر استفاده می شد و جداسازی افزایش یافته مواد معلق نیز اجرا شد.

 

● نتایج عملیاتی بار متداول MBBR با فرآیند حذف شیمیایی فسفر

اگر به MBBR Process Excel نیاز دارید همین الان تماس بگیرید، چرا که نه؟ روی من کلیک کنید واتساپ یا تلفن:0086-15267462807 Email:Kate@aquasust.com

 

 

 

2.5طراحی MBBR کم بار

هنگامی که MBBR قبل از راکتور نیتریفیکاسیون قرار می گیرد، مقرون به صرفه ترین گزینه طراحی استفاده از MBBR برای حذف آلی است. این به راکتور بستر متحرک نیتریفیکاسیون در پایین دست MBBR اجازه می دهد تا به نرخ نیتریفیکاسیون بالایی دست یابد. اگر بار BOD نیتریفیکاسیون MBBR به اندازه کافی کاهش نیابد، نرخ نیتریفیکاسیون به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و در نتیجه راکتور در حالت ناکارآمد باقی می ماند.

شکل {0}} (الف) اثر افزایش بار BOD را بر نرخ نیتریفیکاسیون حامل نشان می‌دهد. این نمونه ای از بار BOD بالا است که منجر به بار نیتریفیکاسیون بیش از حد در بخش بعدی هنگامی که مواد آلی در بخش جلویی حذف می شود، می شود. در این مثال، نرخ نیتریفیکاسیون 0.8 گرم در متر2 - روز بود. هنگامی که بار BOD 2 گرم در متر 2 - روز بود و اکسیژن محلول در مایع اصلی 6 میلی گرم در لیتر بود. با این حال، هنگامی که بار BOD به 3 گرم در (متر{8}} روز) افزایش یافت، نرخ نیتریفیکاسیون 0.8 گرم در متر2 - روز بود. با این حال، هنگامی که بار BOD به 3 گرم در (متر{13}} روز) افزایش یافت، نرخ نیتریفیکاسیون حدود 50٪ کاهش یافت. برای مقابله با این، اپراتور می تواند غلظت اکسیژن محلول را در فاز مایع اصلی افزایش دهد یا نسبت پر شدن را برای کاهش نرخ بارگذاری سطح افزایش دهد. با این حال، توجه به این نکته ضروری است که به دلیل صرفه جویی و اثربخشی، نباید از چنین رویکردی در طراحی استفاده کرد. علاوه بر این، هنگام طراحی یک MBBR برای حذف BOD، باید یک رویکرد محافظه کارانه اتخاذ شود، و نرخ بارگذاری کم را برای اندازه‌گیری انتخاب کرد تا حداکثر بازده در MBBR نیتریفیکاسیون پایین‌دست را به دست آورد.

شکل 1-6(ب) نرخ نیتریفیکاسیون سه MBBR هوازی دنباله را نشان می دهد. در شکل 6(b)، حامل در هر MBBR برای آزمایش کوچکی از نرخ نیتریفیکاسیون حذف شد. خرده‌آزمون‌ها 6 هفته به طول انجامید و دو بار انجام شد. در هر آزمون فرعی، شرایط سه راکتور فرعی تقریباً یکسان بود (به عنوان مثال، اکسیژن محلول، دما، pH و غلظت اولیه نیتروژن آمونیاکی). نتایج آزمایش نشان داد که راکتور اول دارای بالاترین بار COD محلول (5.6 g/(m{5}}d)) و تقریباً بدون اثر نیتریفیکاسیون بود، اما در حذف بار COD بسیار موفق بود. این امر با دو جنبه زیر نشان داده می شود.

(1) نرخ نیتریفیکاسیون راکتور مرحله دوم بالا و نزدیک به مرحله سوم است.

(2) بارهای COD محلول در مراحل دوم و سوم تفاوت معنی داری نداشتند.

برای طراحی راکتورهای کم بار، مهم است که بارگذاری سطح حامل (SALR) را محافظه کارانه انتخاب کنید. امکان پذیر است

از معادله زیر برای اصلاح بارگذاری سطح حامل (SALR) با توجه به دمای پساب استفاده شد: LT=L101.06(T-10)

LT - بار در دمای T.

L{0}} درجه در بار 4.5 گرم در متر2 - روز.

 

 

● شکل 1-6

 

(الف) اثر بارگذاری BOD و اکسیژن محلول بر نرخ نیتریفیکاسیون در 15 درجه.

 

(ب) تفاوت در نرخ نیتریفیکاسیون MBBR های مختلف در سری MBBR

 

 

اگر به MBBR Process Excel نیاز دارید همین الان تماس بگیرید، چرا که نه؟ روی من کلیک کنید واتساپ یا تلفن:0086-15267462807 Email:Kate@aquasust.com

 

 

2.6نیتریفیکاسیونفناوری MBBR

عواملی وجود دارند که تأثیر بسزایی در عملکرد یک نیترو MBBR دارند و باید هنگام طراحی نیترو MBBR در نظر گرفته شوند. سنگین ترین

عوامل هستند.

(1) بارگیری آلی.

(2) غلظت اکسیژن محلول.

(3) غلظت آمونیاک.

(4) غلظت پساب.

(5) pH یا قلیائیت.

شکل 1- 6 نشان می‌دهد که برای به دست آوردن نرخ‌های نیتریفیکاسیون رضایت‌بخش در یک MBBR نیتریف‌کننده که در پایین دست است، حذف مواد آلی از پساب در MBBR بالادست مهم است. در غیر این صورت، بیوفیلم هتروکسیک برای فضا و اکسیژن با آن رقابت می کند و در نتیجه فعالیت نیتریفیکاسیون بیوفیلم را کاهش می دهد (خاموش می کند). نرخ نیتریفیکاسیون با کاهش بار آلی افزایش می یابد تا زمانی که اکسیژن محلول به عامل محدود کننده تبدیل شود. فقط در غلظت های بسیار کم آمونیاک (<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.

در غلظت های قلیایی و آمونیاک کافی (حداقل در ابتدا)، نرخ نیتریفیکاسیون با بارگذاری آلی کاهش می یابد.

افزایش می یابد تا زمانی که اکسیژن محلول به عامل محدود کننده تبدیل شود. در یک بیوفیلم نیتریفیکاسیون خوب رشد کرده، غلظت اکسیژن محلول تنها در صورتی نرخ نیتریفیکاسیون حامل را محدود می کند که نسبت O2 به NH{2}}N کمتر از 2 باشد.{4}}. برخلاف سیستم‌های لجن فعال، در شرایط محدود اکسیژن، سرعت واکنش در راکتورهای بستر متحرک یک رابطه خطی یا تقریباً خطی با غلظت اکسیژن محلول در جسم فاز مایع نشان می‌دهد. این ممکن است به دلیل این واقعیت باشد که عبور اکسیژن از غشای مایع ثابت به داخل بیوفیلم ممکن است یک گام مهم در محدود کردن انتقال اکسیژن باشد. افزایش غلظت اکسیژن محلول در فاز مایع اصلی، گرادیان غلظت اکسیژن محلول در بیوفیلم را افزایش می دهد. در نرخ های هوادهی بالاتر، افزایش انرژی اختلاط نیز به انتقال اکسیژن از فاز مایع اصلی به بیوفیلم کمک می کند. همانطور که در شکل 1- 6(الف) مشاهده می شود، اگر بار آلی ثابت نگه داشته شود (به عنوان مثال، ضخامت و ترکیب بیوفیلم ثابت)، یک رابطه خطی بین نرخ نیتریفیکاسیون و غلظت اکسیژن محلول قابل انتظار است. شکل 1-7 توضیح می‌دهد که افزایش اکسیژن محلول در فاز مایع اصلی به میزان نیتریفیکاسیون کمک می‌کند تا زمانی که غلظت آمونیاک در فاز مایع اصلی به سطح بسیار پایین کاهش یابد.

 

 

● شکل 1-7 اثر اکسیژن محلول در غلظت کم آمونیاک

برای یک بیوفیلم نیتریف کننده "خالص" که به خوبی رشد کرده است، غلظت آمونیاک در فاز مایع اصلی بر سرعت واکنش تاثیر نمی گذارد تا زمانی که O2:NH4+- N به 2 تا 5 برسد. چند نمونه از O2:NH{{6} } N در جدول 1-5 آورده شده است.

● جدول 1-5 چند نمونه از O₂٪3aNH₄⁺- N

مراجع	O2٪3aNH4+- N
سجاف (1994)	＜2 (محدودیت اکسیژن) 2.7 (O بحرانی2 غلظت=9-20میلی گرم در لیتر) 3.2 (O بحرانی2 غلظت=6میلی گرم در لیتر) ＞5 (محدودیت آمونیاک)
بونومو (2000)	＞3-4 (محدودیت آمونیاک) ＜1-2 (محدودیت اکسیژن)

 

طراحی MBBR اغلب با مقدار آستانه 3.2 شروع می شود. مقدار آستانه قابل تنظیم است. با استفاده از معادله (1-3) می توان از غلظت آمونیاک در این مقدار آستانه برای تخمین نرخ نیتریفیکاسیون مناسب استفاده کرد و به عنوان مبنای طراحی استفاده کرد.

r_{NH٪7b٪7b0٪7d٪7dN}= k × (SNH3-N) (n) (1-3)

r_{NH٪7b٪7b0٪7d٪7dN}-نرخ نیتریفیکاسیون (g rNH3-N /(m2 -d)

k - ثابت سرعت واکنش (بسته به مکان و دما).

SNH{0}}N - غلظت سوبسترا که سرعت واکنش را محدود می‌کند.

n - تعداد مراحل واکنش (بسته به مکان و دما).

ثابت سرعت واکنش (k) با ضخامت بیوفیلم و انتشار بستر محدود کننده در غلظت اکسیژن محلول معین. این ضریب به تعداد سطوح واکنش (n) مربوط به فیلم مایع مجاور بیوفیلم است. هنگامی که جریان آشفته قوی است و لایه لایه مایع ثابت نازک است، سطح واکنش به {{0}}.5 میل می کند. هنگامی که جریان آشفته آهسته است و لایه مایع ثابت ضخیم است، سطح واکنش به 1.0 تمایل دارد. در این مرحله، انتشار به عامل محدود کننده سرعت تبدیل می شود.

غلظت آمونیاک در مقدار بحرانی (SNH{0}}N) را می توان از نسبت بحرانی و غلظت اکسیژن محلول طراحی شده در فاز مایع اصلی تخمین زد، همانطور که در زیر نشان داده شده است. افزایش غلظت اکسیژن محلول در فاز مایع اصلی می تواند به کاهش نسبت بحرانی کمک کند، اما با موفقیت کمی. همچنین، موردی را در نظر بگیرید که در آن باکتری‌های هتروتروف برای فضا تحت بارهای راکتور و شرایط اختلاط خاص رقابت می‌کنند و در نتیجه عبور اکسیژن از لایه هتروتروف روی بیوفیلم را کاهش می‌دهند.

(SNH٪7b٪7b0٪7d٪7dN) ٪7b٪7b1٪7d٪7d.72mg-N٪2fL ٪7b٪7b4٪7d٪7d (6mgO2٪2fL ٪7b٪7b7٪7d٪7d.5O2٪2fL)٪2f3.2

با در نظر گرفتن SNH{0}}N به عنوان 1.72، با فرض ثابت سرعت واکنش k=0.5 و مرحله واکنش 0.7، معادله (1- 3) را می توان به صورت زیر محاسبه کرد.

rNH٪7b٪7b0٪7d٪7dN٪7b٪7b1٪7d٪7d.73g٪2f(m٪7b٪7b3٪7d٪7dd)٪7b٪7b4٪7d٪7d.5٪c3٪971.720.7

هنگام در نظر گرفتن اثر دما بر روی یک MBBR نیتریف کننده، چندین عامل مهم هستند. باید در نظر گرفت که دمای پساب در MBBR ذاتاً می تواند بر روند جنبشی نیتریفیکاسیون بیولوژیکی تأثیر بگذارد. سرعت انتشار سوبسترا به داخل و خارج از زیست توده. و ویسکوزیته مایع، که به نوبه خود ممکن است اثر موجی بر انرژی برشی روی ضخامت بیوفیلم داشته باشد. تأثیر دما بر سرعت واکنش ماکروسکوپی که در بالا توضیح داده شد را می توان با رابطه زیر بیان کرد.

kT٪7b٪7b0٪7d٪7d kT٪7b٪7b1٪7d٪7d٪ce٪b8(T٪7b٪7b2٪7d٪7dT1) (٪7b٪7b4٪7d٪7d٪7d)

kT{0}} ثابت سرعت واکنش در دمای T1.

kT{0}} ثابت سرعت واکنش در دمای T2.

θ - ضریب دما.

اگرچه وابستگی دمایی سینتیک نیتریفیکاسیون در دمای طراحی زمستانی نرخ نیتریفیکاسیون MBBR را کاهش می دهد، اما می توان افزایش غلظت بیوفیلم روی حامل را در دماهای پایین مشاهده کرد و همچنین غلظت اکسیژن محلول در راکتور را می توان افزایش داد، که هر دو کاهش می دهند. اثر منفی دما بر نرخ نیتریفیکاسیون در دماهای پایین تر پساب، زیست توده (g/m2) بیشتر مشاهده شد. علاوه بر این، غلظت اکسیژن محلول در فاز مایع اصلی را می توان بدون افزایش سرعت هوادهی افزایش داد زیرا اکسیژن موجود در آن به دلیل حلالیت بالاتر مایعات با دمای پایین است. این منجر به نتیجه نهایی می شود که در حالی که فعالیت بیوفیلم بالاتر از فعالیت بیوفیلم است (g NH3-N/(m2 -d) ÷ g SS/m2) کاهش می یابد، اما فعالیت نیتریفیکاسیون در واحد سطح حامل هنوز می تواند در سطح بالایی حفظ شود. تغییرات فصلی زیست توده با دمای پساب برای نیتریفیکاسیون سوم MBBR در شکل 1- 8(a) آورده شده است. هنگامی که دمای پساب از 15 درجه به 15 درجه بین ماه مه و ژوئن افزایش یافت، غلظت زیست توده به شدت کاهش یافت. شکل 1- 8 (ب) داده ها را با توجه به دمای پساب (〈15 درجه و 〉15 درجه ) به دو ناحیه تقسیم می کند. اگرچه فعالیت ویژه بیوفیلم در منطقه 15 درجه کاهش می یابد، عملکرد ماکروسکوپی راکتور به دلیل غلظت زیست توده کل بالاتر و غلظت اکسیژن محلول بالاتر (ناشی از افزایش حلالیت گاز در دماهای پایین) بالا باقی می ماند. این پدیده مشاهده‌شده نشان می‌دهد که نرخ واکنش سطحی ماکروسکوپی روی حامل را می‌توان در شرایط دمای پایین در سطح بالایی حفظ کرد، علی‌رغم کاهش نرخ رشد باکتری‌های نیتریف کننده، به دلیل سازگاری بیوفیلم.

 

 

● شکل 1-8 (الف) تغییرات فصلی غلظت زیست توده و دما در MBBR با نیتریفیکاسیون سوم.

 

(ب) رابطه بین فعالیت نیتریفیکاسیون و غلظت اکسیژن محلول در شرایط دمایی مختلف

 

اگر به MBBR Process Excel نیاز دارید همین الان تماس بگیرید، چرا که نه؟ روی من کلیک کنید واتساپ یا تلفن:0086-15267462807 Email:Kate@aquasust.com

 

 

2.7 نیترات زداییمخزن MBBR

راکتورهای بستر متحرک با موفقیت در فرآیندهای نیترات زدایی قبل، پس و ترکیبی مورد استفاده قرار گرفته اند. در مقابل سایر بیو مانند فرآیند نیترات زدایی مواد، عواملی که باید در طراحی در نظر گرفته شوند عبارتند از.

1) منبع کربن مناسب و نسبت کربن به نیتروژن مناسب در راکتور.

2) درجه نیترات زدایی مطلوب.

3) دمای پساب.

4) اکسیژن محلول در آب برگشتی یا بالادست.

 

2.7.1 راکتور بیوفیلم بستر متحرک با پیش نیتریفیکاسیون

هنگامی که حذف BOD، نیتریفیکاسیون و حذف متوسط ​​نیتروژن مورد نیاز است، MBBR با نیتروژن زدایی جلویی مناسب است. به منظور استفاده کامل از حجم راکتور بدون اکسیژن، آب تغذیه باید نسبت مناسبی از COD زیست تخریب پذیر و نیتروژن آمونیاکی داشته باشد (C /N). از آنجایی که مرحله نیتریفیکاسیون MBBR نیاز به اکسیژن محلول بالا دارد، اکسیژن محلول در رفلاکس تأثیر قابل توجهی بر عملکرد MBBR دارد. این منجر به حد بالایی از مقرون به صرفه ترین نسبت رفلاکس (Q reflux/Q influent) در تولید می شود. بالاتر از این مقدار، با افزایش بیشتر جریان برگشتی، بازده کلی نیترات زدایی کاهش می یابد. اگر ماهیت پساب برای نیترات زدایی در قسمت جلویی مناسب باشد، میزان حذف نیتروژن به طور کلی بین 50 تا 70 درصد در نسبت بازگشت (1:1) تا (3:1) است. در عمل تولید، نرخ نیترات زدایی می تواند تحت تأثیر عواملی مانند: مکان، تفاوت های فصلی در خواص پساب (به عنوان مثال، C/N)، غلظت اکسیژن محلول وارد شده به راکتور، و دمای پساب.

 

اگر به MBBR Process Excel نیاز دارید همین الان تماس بگیرید، چرا که نه؟ روی من کلیک کنید واتساپ یا تلفن:0086-15267462807 Email:Kate@aquasust.com

 

 

2.7.2 راکتور بیوفیلم بستر متحرک با پس از نیترات زداییn

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 (>80٪ در HRT کوتاه.

اگر نیازهای BOD و نیترات خروجی سخت‌تر باشد، ممکن است پس از نیترات‌زدایی پس از هوادهی کوچک MBBR لازم باشد. تجربه عملیاتی نشان می دهد که اگر فرآیند ته نشینی در بالادست وجود داشته باشد، ممکن است غلظت فسفر در پس از نیترات زدایی وجود داشته باشد که برای سنتز سلول کافی نباشد و عملکرد نیترات زدایی ممکن است در آن نقطه مهار شود.

وقتی کربن بیش از حد پر می شود، حداکثر نرخ حذف سطح حامل نیترات (SARR) منبع کربن اعمال شده می تواند بیشتر از 2g/(m2 -d) باشد. نرخ حذف سطح نیترات برای منابع مختلف کربن و دماهای مختلف در شکل 2-9 آورده شده است.

 

 

● شکل 1-9 نرخ حذف سطح حامل‌ها با منابع کربن مختلف به عنوان تابعی از دما

 

 

2.7.3 راکتور بیوفیلم متحرک بستر متحرک قبل و بعد از نیترات زدایی ترکیبی

راکتورهای بستر متحرک با نیترات زدایی جلو و عقب را می توان ترکیب کرد، بنابراین از مزایای اقتصادی نیترات زدایی جلویی استفاده کرد. طراحی راکتور نیترات زدایی جلو را می توان به عنوان مخزن هوادهی در زمستان در نظر گرفت. این طرح ممکن است استفاده از راکتور نیترات زدایی جلویی را به عنوان مخزن هوادهی در زمستان در نظر بگیرد. این به این دلیل است.

1) افزایش حجم مخزن واکنش هوادهی به بهبود نیتریفیکاسیون کمک می کند.

2) دمای پایین‌تر آب می‌تواند منجر به افزایش غلظت اکسیژن محلول و کاهش COD محلول شود، که می‌تواند بر اثربخشی نیترات زدایی انتهایی تأثیر بگذارد.

3) در زمستان، راکتور پس از نیترات زدایی می تواند تمام وظایف نیترات زدایی را انجام دهد.

اگر به MBBR Process Excel نیاز دارید همین الان تماس بگیرید، چرا که نه؟ روی من کلیک کنید واتساپ یا تلفن:0086-15267462807 Email:Kate@aquasust.com

 

 

 

2.7.4 هم زدن نیترات زدایی

در نیترات زدایی MBBR، یک میکسر مکانیکی غوطه ور بر روی ریل برای گردش و مخلوط کردن مایع در راکتور استفاده شده است.

بدنه و حامل هنگام طراحی همزن باید جنبه های زیر را به طور خاص در نظر گرفت: (1) مکان و جهت همزن. (3) نوع همزن؛ (3) انرژی تکان دهنده.

چگالی نسبی حامل بیوفیلم حدود 0.96 است، بنابراین بدون انرژی اعمال شده در آب شناور می شود که با فرآیند لجن فعال متفاوت است. هنگامی که در فرآیند لجن فعال انرژی اعمال شده وجود نداشته باشد، جامدات (لجن) ته نشین می شوند.

در نتیجه در MBBR باید همزن را نزدیک سطح آب قرار داد اما نه خیلی نزدیک به سطح آب، در غیر این صورت یک گرداب در سطح آب مجدد ایجاد می کند و در نتیجه هوا را به داخل راکتور می آورد. همانطور که در شکل 1-10 نشان داده شده است، همزن باید کمی به سمت پایین متمایل شود تا حامل را بتوان به عمق رآکتور فشار داد. به طور کلی، یک MBBR بدون هوادهی به 25 تا 35 وات بر متر مکعب انرژی برای هم زدن کل حامل نیاز دارد. هم زدن نیترات زدایی کننده MBBR باید به طور ویژه مورد توجه قرار گیرد. همه همزن ها برای استفاده طولانی مدت در MBBR مناسب نیستند. سازنده همزن (ABS)، با استفاده از چندین واحد MBBR، همزن ABS123K را به طور خاص برای راکتورهای بستر متحرک توسعه داده است. این همزن از جنس استنلس استیل با همزن منحنی رو به عقب می باشد که قادر است در برابر سایش همزن توسط کریر مقاومت کند. برای جلوگیری از آسیب رساندن به حامل و سایش همزن، همزن ABS123K دارای میله های گرد 12 میلی متری است که در امتداد بال های پروانه جوش داده شده است. هنگامی که در یک راکتور بستر متحرک استفاده می شود، سرعت همزن ABS123K بسیار کم است (90 دور در دقیقه در 50 هرتز و 105 دور در دقیقه در 60 هرتز). انرژی اختلاط مورد نیاز برای هم زدن MBBR نیترات زدایی به نسبت پر شدن حامل و رشد بیوفیلم مورد انتظار مربوط می شود. تجربه عملی نشان می‌دهد که هم زدن در نسبت‌های کم پرکننده حامل کارآمدتر است (مثلاً<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.

 

 

● شکل 10

 

(الف) همزن ABS123K رو به سطح آب و 30 درجه به سمت پایین کج شده تا حامل را به عمق رآکتور فشار دهد.

(ب) نیترات زدایی MBBR در عملیات در یک تصفیه خانه فاضلاب

 

2.8 پیش پردازش

مانند سایر فناوری های بیوفیلم غوطه ور، آب تغذیه MBBR نیاز به پیش تصفیه مناسب دارد. برای ایجاد رنده و رسوب خوب لازم است از تجمع طولانی مدت مواد بی اثر تند و زننده مانند زباله، پلاستیک و ماسه در MBBR جلوگیری شود. از آنجایی که MBBR تا حدی با حامل ها پر شده است، حذف این مواد بی اثر پس از ورود به MBBR دشوار است. هنگامی که عملیات اولیه در دسترس است، سازندگان MBBR عموماً توصیه می کنند که شکاف رنده بزرگتر از 6 میلی متر نباشد و اگر عملیات اولیه در دسترس نباشد، باید یک رنده ریز 3 میلی متر یا کمتر نصب شود. علاوه بر این، اگر MBBR به فرآیند موجود اضافه شود، در صورتی که سطح تصفیه موجود در حال حاضر بالا باشد، نیازی به افزودن گریل های بیشتری نیست.

 

2.9 جداسازی جامد از مایع MBBR

در مقایسه با فرآیند لجن فعال، فرآیند بستر متحرک از نقطه نظر جداسازی بعدی جامد از مایع بسیار انعطاف‌پذیر است. اثر تصفیه بیولوژیکی فرآیند بستر متحرک مستقل از مرحله جداسازی جامد-مایع است، بنابراین واحدهای جداسازی جامد-مایع آن می‌تواند متفاوت باشد. علاوه بر این، غلظت جامدات پساب MBBR حداقل یک مرتبه بزرگتر از فرآیند لجن فعال است. بنابراین، انواع فن‌آوری‌های جداسازی جامد-مایع با موفقیت در MBBR به کار گرفته شده‌اند که می‌توان آن‌ها را با فناوری‌های ساده و کارآمد جداسازی جامد-مایع مانند شناورسازی هوا یا مخازن رسوب‌گذاری با چگالی بالا که در آن زمین در بالاترین سطح قرار دارد، ترکیب کرد. در مقاوم سازی تصفیه خانه های فاضلاب موجود، می توان از مخازن ته نشینی موجود برای جداسازی جامدات در MBBR استفاده کرد.

 

 

2.10 ملاحظات در هنگام طراحی MBBR

موارد زیر برای طراحی MBBR بسیار مهم است.

 

2.10.1MBBRنرخ جریان سفر (میزان جریان افقی)

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. >35 متر در ساعت)، حامل ها در شبکه رهگیر جمع می شوند و تلفات زیادی ایجاد می کنند. گاهی اوقات شرایط هیدرولیکی در پیک دبی، هندسه و تعداد سری های MBBR را تعیین می کند. مشاوره با سازنده و تعیین نرخ جریان مناسب سفر برای طراحی MBBR مهم است. نسبت ابعاد راکتور نیز یک عامل است. به طور کلی، نسبت ابعاد کوچک (مثلاً 1:1 یا کمتر) به کاهش رانش حامل به سمت شبکه رهگیر در اوج جریان کمک می‌کند و امکان توزیع یکنواخت‌تر حامل‌ها را در راکتور فراهم می‌کند.

 

 

 

2.10.2مشکلات فوم مخزن MBBR

 

 

مشکلات فوم در MBBR رایج نیست، اما در هنگام راه اندازی یا عملکرد ضعیف ممکن است رخ دهد. به دلیل دو جداره جداکننده در وسط استخر پیوسته بالاتر از سطح آب است، بنابراین فوم به MBBR محدود خواهد شد. اگر فوم باید کنترل شود، استفاده از مواد ضد کف توصیه می شود. استفاده از کف زدا حامل را می پوشاند و مانع از انتشار بستر به بیوفیلم می شود که ممکن است بر عملکرد MBBR تأثیر بگذارد. کف زداهای سیلیسیدی نباید استفاده شوند زیرا با حامل های پلاستیکی سازگار نیستند.

 

2.10.3ترخیص تخت حامل و ذخیره سازی موقت

برای رآکتورهای بستر متحرک به خوبی طراحی و ساخته شده است، اگرچه خرابی ها نادر است، اما باید احتیاط کرد که مشکل نحوه انتقال حامل به خارج از راکتور و ذخیره آن در هنگام خاموش شدن راکتور به دلیل تعمیر و نگهداری و غیره همچنان در نظر گرفته شود. . تمام مایعات موجود در راکتور، از جمله حامل ها، می توانند توسط یک پمپ گرداب چرخ مقعر 10 سانتی متری تخلیه شوند. اگر نسبت پر کردن طراحی شده مناسب باشد، حامل در یک راکتور می تواند به طور موقت به راکتور دیگر منتقل شود. با این حال، عیب این روش این است که بازگرداندن هر دو راکتور به نسبت پر شدن اولیه آنها در هنگام جابجایی حامل ها به عقب، دشوار است. هنگامی که حامل ها دوباره به راکتور پمپ می شوند، تنها راه معقول برای اندازه گیری دقیق نسبت پر شدن حامل، تخلیه راکتور و اندازه گیری ارتفاع حامل در هر دو راکتور است. در حالت ایده‌آل، استخر یا واحد استفاده نشده دیگری وجود دارد که می‌تواند به عنوان یک ظرف ذخیره موقت برای حامل‌ها استفاده شود، به طوری که نسبت حامل اصلی پر شدن راکتور به راحتی تضمین شود.

 

شرکت محصولات پلاستیکی HANGZHOU Aquasust, LTD

دفتر مرکزی:#907، ساختمان 1، XIC International، Linping، Hangzhou، ژجیانگ، چین

تعداد:0086-152-67462807

وب:WWW.Chinambbr.com

اگر به MBBR Process Excel نیاز دارید همین الان تماس بگیرید، چرا که نه؟ روی من کلیک کنید واتساپ یا تلفن:0086-15267462807 Email:Kate@aquasust.com