Bandomasis-masto tyrimas dėl kelių{1}}pakopų A/O-MBBR sistemos, skirtos azoto pašalinimui esant vidutinei-žemai temperatūrai
Apžvalga
Pastaraisiais metais Kinija pasiekė reikšmingų vandens aplinkos valdymo rezultatų, tačiau vis dar susiduria su tokiomis problemomis kaip vandens išteklių trūkumas, vandens aplinkos tarša ir vandens ekologinė žala aplinkai. Saugant vandens išteklius, užkertant kelią vandens taršai ir atkuriant vandens ekologiją, nuolatinis nuotekų valymo efektyvumo ir efektyvumo didinimas turi didelę reikšmę didinant vandens išteklių panaudojimo rodiklius, gerinant vandens aplinkos kokybę, gerinant šalies gyvenimo kokybę, spartinant ekologinės aplinkos kūrimą ir laimėjus kovą už švarų vandenį. Šiuo metu, remdamosi esamu nacionaliniu miesto nuotekų valymo įrenginių teršalų išmetimo standartu (GB18918-2002), vietos valdžios institucijos nuosekliai siūlo naujus miesto nuotekų valymo įrenginių nuotekų kokybės reikalavimus, ypač griežtesnius reikalavimus tokiems rodikliams kaip organinės medžiagos, amoniakinis azotas ir bendras azotas. Tradicinės vandens valymo technologijos, atstovaujamos aktyviojo dumblo procesui, susiduria su kliūtimis, pavyzdžiui, ribota biologine nitrifikacija žemoje temperatūroje. Daugybė tyrimų parodė, kad aktyviojo dumblo proceso nitrifikacijos efektyvumas labai sumažėja esant žemai -temperatūrai, o kartu kyla problemų, pvz., stiprus dumblo kaupimasis ir biologinės nuosėdos. Todėl išlaužti žemos temperatūros kliūtį ir pasiekti stabilų bei efektyvų biologinį azoto pašalinimą tapo neatidėliotina problema, kurią reikia išspręsti nuotekų valymo srityje. Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) technologija buvo pritaikyta šimtuose nuotekų valymo įrenginių visame pasaulyje. Dėl pritvirtintos bioplėvelės augimo būsenos reaktoriuje ir jos nuolatinio atsinaujinimo galimybės, ji ne tik turi didelę biomasę, bet ir išlaiko didelį aktyvumą. Naudojimo rezultatai Šiaurės šalyse taip pat rodo, kad jis geriau prisitaiko prie žemos temperatūros, palyginti su aktyviojo dumblo procesu.
Dėl šios priežasties šiame tyrime, skirtame Kinijos miesto nuotekų ypatybėms, naudojami MBBR ir daugiapakopio anoksinio/oksinio (A/O) proceso, skirto biologiniam azotui pašalinti, privalumai.trijų{0}}pakopų A/O-MBBR bandomoji-masto sistema. Buvo ištirtas sistemos gebėjimas pašalinti organines medžiagas, amoniakinį azotą ir bendrą neorganinį azotą vidutinės{1}}žemos temperatūros sąlygomis. Buvo išanalizuotas bioplėvelės nitrifikacijos pajėgumas ir morfologiniai pokyčiai statinėmis eksperimentinėmis sąlygomis, teikiant techninę pagalbą stabiliam ir efektyviam azoto pašalinimui iš miesto nuotekų žemos temperatūros sąlygomis ir daugiapakopių A/O-MBBR sistemų statybai ir reguliavimui.
1. Medžiagos ir metodai
1.1 Bandomasis-sistemos eksperimentinis sąranka ir veikimo režimas
Sukurtos trijų{0}}pakopų A/O-MBBR pilot-mastelinės sistemos proceso eiga parodyta1 pav. Bandomoji-skalės sistema susideda iš trijų anoksinio/oksinio (A/O) etapų, iš viso suskirstytų į 10 reakcijos zonų.Pirmasis{0}}etapasA/O-MBBR posistemį sudaro anoksinės reakcijos zonos (A1, A2) ir aerobinės reakcijos zonos (O3, O4).Antrasis{0}}etapasA/O-MBBR posistemį sudaro anoksinės reakcijos zonos (A5, A6) ir aerobinės reakcijos zonos (O7, O8).Trečiasis{0}}etapasA/O-MBBR posistemis susideda iš anoksinės reakcijos zonos (A9) ir aerobinės reakcijos zonos (O10). Efektyvus tūriskiekviena aukščiau minėta reakcijos zona yra 1,4 m³ (1 m * 1 m * 1,4 m), o efektyvus vandens gylis yra 1,4 m. Į kiekvieną reakcijos zonos segmentą buvo pridėta pakabinamų bioplėvelių nešėjų (terpės), kurių savitasis paviršiaus plotas yra 500 m²/m³, nešiklio užpildymo koeficientas – 35 %.. Anoksinės reakcijos zonose buvo naudojamas mechaninis maišymas, kad nešikliai būtų suskystinti, o aerobinės reakcijos zonose buvo naudojamas perforuotas vamzdis aeracija, kontroliuojantiištirpusio deguonies koncentracija 3-9 mg/l.
Tikrasis bandomosios-mastelio sistemos įtekėjimo greitis buvo (23.6 + 5.4) m³/d., naudojant dviejų-taškų įtekėjimo paskirstymą, kai įleidimo taškai buvo nustatyti reakcijos zonose A1 ir O5, o įtekėjimo santykis 1:1. Bandomoji-skalės sistema turėjo du nitrifikuoto skysčio recirkuliacijos rinkinius (nuo O4 iki A1 ir nuo O8 iki A5), kurių recirkuliacijos santykis buvo 100 % iki 200 % (remiantis kiekvienos pakopos įtekėjimo greičiu). Siekiant užtikrinti tinkamą post{15}}denitrifikaciją, A9 reakcijos zonoje kaip išorinis anglies šaltinis buvo pridėta 50-90 mg/l natrio acetato (skaičiuojama kaip ChDS). Visas eksperimentinis tyrimas buvo suskirstytas į 2 fazes: I fazė - Normali temperatūra (18-29 laipsniai); II fazė - Vidutinė-žema temperatūra (10-16 laipsnių).
1.2 Bandomasis vanduo
Bandomasis bandymas buvo atliktas{0}}vietoje miesto nuotekų valymo įrenginyje Čingdao mieste. Bandomasis vanduo buvo paimtas iš šios gamyklos pirminės sedimentacijos rezervuaro nuotekų ir pateko į bandomąją sistemą po sustiprinto išankstinio valymo flotacijos būdu. Vandens kokybės sąlygos po sustiprinto išankstinio flotacijos apdorojimo parodytos1 lentelė.
1.3 Aptikimo rodikliai ir metodai
1.3.1 Įprasti rodikliai
Įprasti rodikliai, tokie kaip SCOD, NH₄⁺-N, NO₂⁻-N, NO₃⁻-N, SS, MLSS ir MLVSS, buvo matuojami naudojant standartinius „Vandens ir nuotekų stebėjimo ir analizės metodų“ metodus. Ištirpęs deguonis, temperatūra, pH ir ORP buvo matuojami naudojant anešiojamas ištirpusio deguonies matuoklis (HACH HQ40d). Bioplėvelės storis buvo matuojamas naudojantapverstas fluorescencinis mikroskopas (Olympus, IX71).
1.3.2 Statinis nitrifikacijos eksperimentas
Sistemos veikimo metu periodiškai buvo imami nešikliai iš aerobinių zonų, kad būtų galima išmatuoti bioplėvelės nitrifikacijos pajėgumą statinės reakcijos sąlygomis. Nešikliai iš kiekvienos aerobinės reakcijos zonos buvo patalpinti į 5 l reaktorių, kurio užpildymo santykis buvo identiškas bandomosios sistemos 35%. Bandomasis vanduo buvo dirbtinai sukonfigūruotas NH₄Cl tirpalas, kurio masės koncentracija buvo 20-25 mg/l (skaičiuojama kaip N). Eksperimento metu aeracijai buvo naudojamas mažas oro siurblys, kad nešikliai būtų suskystinti, tuo pačiu kontroliuojant ištirpusio deguonies kiekį 7–11 mg/l. Bandymo trukmė buvo 2 valandos, mėginių ėmimo intervalai buvo 30 minučių, matuojant NH₄⁺-N koncentracijos pokytį, siekiant apskaičiuoti bioplėvelės nitrifikacijos gebą statinės reakcijos sąlygomis.
2. Rezultatai ir analizė
2.1 Trijų-pakopų A/O-MBBR pilotinės sistemos veikimas
Trijų{0}}pakopų A/O-MBBR bandomosios sistemos veikimo našumas parodytas2 pav. Esant normalios temperatūros fazei (I fazė), kai reakcijos temperatūra yra 18-29 laipsniai, apdorojimo srautas (23.6+5.4) m³/d, o anglies šaltinio dozė yra 50 mg/L (apskaičiuota kaip COD, tas pats žemiau) trečiosios -pakopos A/O-SCOD posistemio anoksinėje zonoje. NH₄⁺-N ir TIN koncentracijos buvo atitinkamai (160±31), (35,0±7,2) ir (35,8±7,0) mg/l, o išvalytų nuotekų koncentracijos buvo atitinkamai (27±8), (0,6±0,5) ir (2,7±2,2) mg/l.vidutiniai pašalinimo rodikliai siekia 83,1%, 98,3% ir 92,5%. Vidutinės-žemos temperatūros fazėje (II fazė), kai reakcijos temperatūra 10-16 laipsnių, toks pat apdorojimo srautas (23.6+5.4) m³/d, o anglies šaltinio dozė 50-90 mg/L trečiosios A/O-MBOD posistemės A/O-MBOD posistemio stadijos anoksinėje zonoje. NH₄⁺-N ir TIN koncentracijos buvo atitinkamai (147±30), (38,3±2,1) ir (39,6±2,3) mg/l, o nuotekų koncentracijos atitinkamai (26±6), (0,4±0,6) ir (6,8±3,6) mg/l.vidutiniai pašalinimo rodikliai siekia 82,3%, 99,0% ir 82,8%. Be to, 56-62 sistemos veikimo dienomis, kai anglies šaltinio dozė buvo 50 mg/L, A9 reakcijos zonoje susikaupė reikšmingas NO₂⁻-N. Tačiau palaipsniui didinant anglies šaltinio dozę iki 90 mg/l, NO2⁻-N kaupimasis A9 reakcijos zonoje pamažu išnyko, o nuotekų TIN koncentracija sumažėjo iki pagrįsto lygio.
2.2 Bioplėvelės nitrifikacijos pajėgumo pokyčiai kiekvienoje aerobinės reakcijos zonoje esant skirtingoms reakcijos temperatūroms
Siekiant įvertinti trijų -pakopų A/O-MBBR sistemos nitrifikacijos pajėgumo pokyčius iš bendros perspektyvos, buvo išanalizuotas NH₄⁺-N nitrifikacijos greitis ir bioplėvelės nitrifikacijos pajėgumas kiekvienoje aerobinės reakcijos zonoje esant skirtingoms reakcijos temperatūroms, o rezultatai parodyti3 ir 4 pav, atitinkamai.
4 pav. Nitrifikacijos pašalinimo apkrova ir pritaikymo kreivės 1 ir 2 pakopos A/O-MBBR posistemių aerobinėse zonose esant skirtingoms reakcijos temperatūroms
Iš3 pav, matyti, kad trijų -pakopų A/O-MBBR sistemoje dėl dviejų-taškų įtakos pirmosios-pakopos A/O-MBBR posistemio O3 ir O4 reakcijos zonos ir antrojo{{9}{}pagrindinio A/O-MBBR posistemio O7 ir O8 reakcijos zonos apkrauna A/OMB sistemos. Tiek normaliomis, tiek vidutinės{12}}žemos temperatūros sąlygomisŠių dviejų posistemių NH₄⁺-N nitrifikacijos rodikliai buvo atitinkamai 43,1 %, 49,6 % ir 33,8 %, 54,0 %. Tai rodo, kad vidutinės-žemos temperatūros sąlygomis antrojo-pakopos posistemio NH₄⁺-N nitrifikacijos koeficientas buvo 20,2 % didesnis nei pirmojo-pakopos posistemio.
Iš4 paveikslai (a ir c), matyti, kad bioplėvelės O3 ir O7 aerobinės reakcijos zonose esant normaliai temperatūrai, jos yra pagrindinės reakcijos zonos trijų -pakopų A/O-MBBR sistemoje, skirtoje organinių medžiagų skaidymui kartu su nitrifikacijos funkcija. Kai SCOD pašalinimo apkrova vienam nešiklio paviršiaus plotui (sutrumpinta kaip „SCOD pašalinimo apkrova“, apskaičiuojama kaip COD) buvo mažesnė nei 2,0 g/(m²·d) ir nitrifikacijos apkrova vienam nešiklio paviršiaus plotui (sutrumpintai kaip „nitrifikacijos apkrova“, apskaičiuojama kaip N) buvo mažesnė nei 1,6 g/(m²·d), skaičiuojamas ryšys tarp pašalinimo nešiklio paviršiaus ploto (pašalinimo apkrovos per nitrifikacijos paviršiaus plotą). N) ir nitrifikacijos apkrova vyko pagal pirmosios -eilės tiesinę reakciją, kurios nuolydžiai buvo atitinkamai 0,83 ir 0,84. Kai nitrifikacijos apkrova padidėjo iki 1,6-6,0 g/(m²·d), ryšys tarp nitrifikacijos pašalinimo apkrovos ir nitrifikacijos apkrovos buvo nulinės -eilės reakcijos, o atitinkamos vidutinės nitrifikacijos pašalinimo apkrovos buvo atitinkamai 1,31 ir 1,34 g/(m²·d). Kai SCOD pašalinimo apkrova buvo 2,0-4,0 g/(m²·d), o nitrifikacijos apkrova buvo 1,6-6,0 g/(m²·d), nors nulinės eilės reakcijos santykis tarp nitrifikacijos pašalinimo apkrovos ir nitrifikacijos apkrovos išliko nepakitęs, atitinkama vidutinė nitrifikacijos pašalinimo apkrova sumažėjo iki 0.95. g/(m²·d), atitinkamai. Bioplėvelėms O3 ir O7 aerobinių reakcijų zonose esant vidutinei-žemai temperatūrai, kai SCOD šalinimo apkrova buvo mažesnė nei 2,0 g/(m²·d) ir nitrifikacijos apkrova mažesnė nei 1,1 g/(m²·d), nitrifikacijos šalinimo apkrovos tiesiniai nuolydžiai nitrifikacijos apkrovos atžvilgiu sumažėjo atitinkamai iki 0,71 ir 0. Nitrifikacijos apkrovai padidėjus iki 1,1-6,0 g/(m²·d), atitinkamos vidutinės nitrifikacijos pašalinimo apkrovos sumažėjo atitinkamai iki 0,78 ir 0,94 g/(m²·d), o tai reiškia 40,4% ir 19,4% sumažėjimą, palyginti su normaliomis temperatūros sąlygomis. SCOD šalinimo apkrovai padidėjus iki 2,0-4,0 g/(m²·d), atitinkamos vidutinės nitrifikacijos šalinimo apkrovos sumažėjo atitinkamai iki 0,66 ir 0,91 g/(m²·d), o tai reiškia 30,5% ir 6,2% sumažėjimą, palyginti su normaliomis temperatūros sąlygomis. Bioplėvelės nitrifikacijos pajėgumas O3 reakcijos zonoje atitiko HEM ir kt. tyrimų rezultatus. atitinkamomis sąlygomis. Tačiau pažymėtina, kad vidutinės ir žemos temperatūros sąlygomis, palyginti su O3 reakcijos zonos bioplėvele, O7 reakcijos zonos bioplėvelė pasižymėjo stipresniu nitrifikacijos pajėgumu.
Iš4 pav. b ir d, galima pastebėti, kad bioplėvelės O4 ir O8 aerobinės reakcijos zonose esant normaliai temperatūrai yra reakcijos zonos trijų -pakopų A/O-MBBR sistemoje, kurios pirmiausia atlieka papildomą nitrifikacijos funkciją. Kai SCOD pašalinimo apkrova buvo mažesnė nei 1,0 g/(m²·d), o nitrifikacijos apkrova buvo mažesnė nei 1,3 g/(m²·d), ryšys tarp nitrifikacijos pašalinimo apkrovos ir nitrifikacijos apkrovos vyko pagal pirmos eilės tiesinę reakciją, kurios nuolydžiai buvo atitinkamai 0,86 ir 0,88. Kai nitrifikacijos apkrova padidėjo iki 1,3-3,0 g/(m²·d), ryšys tarp nitrifikacijos pašalinimo apkrovos ir nitrifikacijos apkrovos buvo nulinės -eilės reakcijos, o atitinkamos vidutinės nitrifikacijos pašalinimo apkrovos buvo atitinkamai 1,11 ir 1,13 g/(m²·d). Vidutinės ir žemos temperatūros sąlygomis, kai SCOD pašalinimo apkrova buvo mažesnė nei 1,0 g/(m²·d), o nitrifikacijos apkrova buvo mažesnė nei 1,0 g/(m²·d), nitrifikacijos šalinimo apkrovos tiesiniai nuolydžiai, palyginti su nitrifikacijos apkrova, sumažėjo atitinkamai iki 0,72 ir 0,84. Nitrifikacijos apkrovai padidėjus iki 1,0-3,0 g/(m²·d), atitinkamos vidutinės nitrifikacijos pašalinimo apkrovos buvo atitinkamai 0,72 ir 0,86 g/(m²·d), o tai reiškia 35,1% ir 23,9% sumažėjimą, palyginti su normaliomis temperatūros sąlygomis.
Iš pirmiau pateiktos analizės matyti, kad esant vidutinei -žemai temperatūrai, nitrifikacijos pašalinimo apkrovos ir nitrifikacijos apkrovos santykio taškai kiekvienoje reakcijos zonoje atsirado anksčiau, palyginti su normalia temperatūra. Šis reiškinys santykinai atitinka SAFWAT tyrimų rezultatus. Apskritai, nors bioplėvelės nitrifikacijos pajėgumas kiekvienoje aerobinėje sistemos zonoje rodė mažėjimo tendenciją esant vidutinei{3}}žemai temperatūrai,bioplėvelės nitrifikacijos pajėgumas antrosios -pakopos A/O-MBBR posistemio O7 reakcijos zonoje, palyginti su O3 reakcijos zona, padidėjo 20,5%-37,9%, o O8 reakcijos zonoje esančios bioplėvelės nitrifikacijos pajėgumas padidėjo apie 19,4%, palyginti su O4 reakcijos zona.. Tai rodo, kad antrosios -pakopos reakcijos zonos nustatymas trijų-pakopų A/O{-MBBR sistemoje yra naudingas gerinant bendrą sistemos nitrifikacijos pajėgumą.
2.3 Bioplėvelės denitrifikacijos pajėgumo pokyčiai kiekvienoje anoksinės reakcijos zonoje esant skirtingoms reakcijos temperatūroms
Siekiant įvertinti trijų -pakopų A/O-MBBR sistemos denitrifikacijos pajėgumo pokyčius iš bendros perspektyvos, šiame tyrime buvo analizuojamas bioplėvelės denitrifikacijos pajėgumas kiekvienoje beanoksinės reakcijos zonoje esant skirtingoms reakcijos temperatūroms, o rezultatai parodyti5 pav.
5 pav. Denitrifikacijos pašalinimo apkrova kiekvienoje trijų -pakopų A/O-MBBR anoksinėje zonoje esant skirtingoms reakcijos temperatūroms
Iš5 paveikslai (a ir c), galima pastebėti, kad A1 ir A5 beanoksinės reakcijos zonos yra pagrindinės denitrifikacijos zonos trijų -pakopų A/O-MBBR sistemoje, kurioje kaip substratas naudojamas žaliavinio vandens anglies šaltiniai. Tiek normaliomis, tiek vidutinės -žemos temperatūros sąlygomis, kai atitinkamas anoksinio denitrifikacijos anglies- ir -azoto santykis (ΔCBSCOD / CNOx--N) buvo didesnis nei 5,0, o denitrifikacijos apkrova vienam nešiklio paviršiaus plotui (sutrumpintai kaip „denitrifikacijos apkrova“ buvo skaičiuojama kaip 7}N) {x{2}. 0,95 g/(m²·d), santykis tarp denitrifikacijos pašalinimo apkrovos vienam nešiklio paviršiaus plotui (sutrumpintai kaip "denitrifikacijos pašalinimo apkrova", apskaičiuojama kaip NOx--N) ir denitrifikacijos apkrovos įvyko pagal pirmosios -eilės tiesinę reakciją, kurios nuolydžiai buvo atitinkamai 0,87, 0,8, 0,8. Kai denitrifikacijos apkrova padidėjo virš 0,95 g/(m²·d), santykis tarp denitrifikacijos pašalinimo apkrovos ir denitrifikacijos apkrovos vyko pagal nulinės eilės reakciją, o atitinkamos vidutinės denitrifikacijos pašalinimo apkrovos buvo atitinkamai 0,82, 0,82 g/(m²·d) ir 0,78, 0,77 g/d. Sumažėjus ΔCBSCOD / CNOx--N, santykio tarp denitrifikacijos pašalinimo apkrovos ir denitrifikacijos apkrovos vingio taškas pasislinko į priekį, tiesinis nuolydis mažos apkrovos sąlygomis rodė mažėjimo tendenciją, o tuo pačiu metu vidutinė denitrifikacijos pašalinimo apkrova didelės apkrovos sąlygomis taip pat rodė mažėjimo tendenciją. Šie rezultatai rodo, kad atliekant bioplėvelės denitrifikaciją A1 ir A5 reakcijos zonose, naudojant žaliavinio vandens anglies šaltinius, anglies ir azoto santykis yra pagrindinis veiksnys, lemiantis denitrifikacijos funkciją, o bandomojo vandens kokybės sąlygomis idealus anglies ir azoto santykis A1 ir A5 beanoksinės reakcijos zonose turėtų būti didesnis nei 5.
Iš 5(b) ir (d) paveikslų, matyti, kad A2 ir A6 beanoksinės reakcijos zonose, kadangi A1 ir A5 beanoksinės reakcijos zonos pašalino ir sunaudojo anglies šaltinius iš neapdorotų nuotekų ir didžiąją dalį nitratų, pernešamų recirkuliaciniu srautu, A2 ir A6 beanoksinės reakcijos zonos buvo ilgalaikės-substrato-trūkumo{8} apkrovos būsenos. Todėl tiek normaliomis, tiek vidutinės -žemos temperatūros sąlygomis, kai ΔCBSCOD / CNOx--N buvo tarp 1,0–2,0 ir denitrifikacijos apkrova buvo mažesnė nei 0,50 g/(m²·d), denitrifikacijos pašalinimo apkrovos tiesiniai nuolydžiai, palyginti su denitrifikacijos apkrova, buvo atitinkamai tik 0,51, 0,40, 0,7, 0,7. Be to, denitrifikacijos apkrovai padidėjus iki 0,50-1,50 g/(m²·d), atitinkamos vidutinės denitrifikacijos pašalinimo apkrovos buvo atitinkamai tik 0,25, 0,20 ir 0,20, 0,17 g/(m²·d). Tačiau šio tyrimo statinio eksperimento rezultatai parodė, kad esant pakankamam anglies šaltiniui ir nitratų substratui, bioplėvelės denitrifikacijos pašalinimo apkrova A2 ir A6 anoksinės reakcijos zonose gali siekti atitinkamai (0,66±0,14) ir (0,68±0,11) g/(m²·d). Šis rezultatas atspindi, kad bioplėvelė A2 ir A6 anoksinės reakcijos zonose iš tikrųjų turi gana stiprų denitrifikacijos pajėgumą, kurį riboja anglies šaltinio ir nitratų substratų trūkumas šioje bandomojoje sistemoje.
Iš5 paveikslas (e), galima pastebėti, kad A9 beanoksinės reakcijos zonai tenka denitrifikacijos apkrova visam nitratui, ištekančiam iš pirmųjų dviejų trijų -pakopų A/O-MBBR sistemos, naudojant išoriškai pridėtą natrio acetatą kaip denitrifikacijos anglies šaltinį. Tiek normaliomis, tiek vidutinės -žemos temperatūros sąlygomis, kai ΔCBSCOD / CNOx--N buvo didesnis nei 5, o denitrifikacijos apkrova buvo mažesnė nei 2,5 g/(m²·d), ryšys tarp denitrifikacijos pašalinimo apkrovos ir denitrifikacijos apkrovos atitiko pirmosios -eilės tiesinę reakciją, su atitinkamais nuolydžiais 4, 9, 00. Tačiau mažėjant ΔCBSCOD / CNOx--N, tiesinis denitrifikacijos pašalinimo ir denitrifikacijos apkrovos ryšio nuolydis rodė mažėjimo tendenciją. Šis rezultatas taip pat rodo, kad atliekant bioplėvelės denitrifikaciją A9 reakcijos zonoje naudojant išorinį anglies šaltinį, anglies ir azoto santykis taip pat yra pagrindinis veiksnys, lemiantis denitrifikacijos funkciją, kai reikalingas denitrifikacijos anglies ir azoto santykis yra didesnis nei 3. Tuo pačiu metu reakcijos temperatūros pokyčių įtaka jos denitrifikacijos funkcijai yra santykinai maža.
2.4 Bioplėvelės nitrifikacijos pajėgumas ir morfologinės charakteristikos kiekvienoje aerobinės reakcijos zonoje statinėmis eksperimentinėmis sąlygomis
Bioplėvelės nitrifikacijos pajėgumas kiekvienoje aerobinės reakcijos zonoje statinėmis eksperimentinėmis sąlygomis parodytas6 pav. Iš 6 paveikslo matyti, kad normalioje temperatūroje bioplėvelės nitrifikacijos pajėgumai O3, O4, O7 ir O8 aerobinės reakcijos zonose buvo atitinkamai (1,37±0,21), (1,23±0,15), (1,40±0,20) ir (1,25±0,13) g/(m²d). Esant vidutinei -žemai temperatūrai, bioplėvelės nitrifikacijos pajėgumai atitinkamose aerobinių reakcijų zonose buvo atitinkamai (1,07±0,01), (1,00±0,04), (1,08±0,09) ir (1,03±0,05) g/(m²·d) ir sumažėjo 21,9%, 21,9%, 2,9%. 17,6%, palyginti su normalia temperatūra. Šie statiniai eksperimento rezultatai atitinka išmatuotų verčių tendenciją bandomojoje sistemoje. Be to, galima pastebėti, kad išmatuotas bioplėvelės nitrifikacijos pajėgumas kiekvienoje aerobinėje zonoje statinėmis eksperimentinėmis sąlygomis buvo šiek tiek didesnis nei faktinės vertės bandomojoje sistemoje. Analizė priskiriama prie vieno amonio azoto substrato ir beveik prisotinto didelio ištirpusio deguonies sąlygų statinių eksperimentų metu, todėl bioplėvelės nitrifikacijos pajėgumas yra didesnis. Esant normaliai temperatūrai, faktiniai nitrifikacijos pajėgumai trijų -pakopų A/O{-MBBR sistemos O3, O4, O7 ir O8 reakcijos zonose sudarė atitinkamai 95,6 %, 90,6 %, 95,7 % ir 90,4 % didžiausio nitrifikacijos pajėgumo atliekant statinius eksperimentus. Esant vidutinei-žemai temperatūrai, faktiniai nitrifikacijos pajėgumai O3, O4, O7 ir O8 reakcijos zonose sumažėjo atitinkamai iki 72,9%, 72,0%, 87,0% ir 84,5%.
Tolesnė analizė parodė, kad esant normaliai temperatūrai, bioplėvelės O3, O4, O7 ir O8 aerobinių reakcijų zonose savitieji amoniako oksidacijos greičiai (nitrifikacijos greitis masės vienetui MLVSS, skaičiuojamas kaip N) buvo (0,062±0,0095), (0,059±0,0072), (0,0860±0,0072), (0,0060±0,060) ir. (0,060±0,0063) g/(g·d) atitinkamai. Esant vidutinei -žemai temperatūrai, specifiniai bioplėvelės amoniako oksidacijos greičiai O3 ir O4 aerobinės reakcijos zonose buvo atitinkamai tik (0,046±0,0004) ir (0,041±0,0016) g/(g·d) ir sumažėjo 25,8 % ir 30,5 %, palyginti su normalia temperatūra. Priešingai, specifinis bioplėvelės amoniako oksidacijos greitis O7 ir O8 aerobinės reakcijos zonose buvo atitinkamai (0,062±0,0051) ir (0,060±0,0029) g/(g·d). Lyginant su normaliomis temperatūros sąlygomis, O8 reakcijos zonos bioplėvelės amoniako oksidacijos geba išliko nepakitusi, o O7 aerobinės reakcijos zonos bioplėvelės amoniako oksidacijos geba net padidėjo 3,3 proc. Šis rezultatas gerai parodo, kad vidutinės-žemos temperatūros sąlygomis bandomosios sistemos antrosios-pakopos reakcijos zonoje esanti bioplėvelė turi geresnį nitrifikacijos pajėgumą ir antrosios -pakopos posistemio indėlį į bendrą sistemos nitrifikaciją.
Bioplėvelės morfologijos stebėjimo rezultatai kiekvienoje pirmosios ir antrosios pakopos A/O-MBBR posistemių aerobinės reakcijos zonoje parodyti7 pav. Esant normaliai temperatūrai, bioplėvelės storis O3, O4, O7 ir O8 aerobinės reakcijos zonose buvo atitinkamai (217,6±54,6), (175,7±38,7), (168,1±38,2) ir (152,4±37,8) μm. Esant vidutinei-žemai temperatūrai, bioplėvelės storis O3 ir O4 reakcijos zonose buvo atitinkamai (289,4±59,9) ir (285,3±61,9) μm, o tai reiškia 33,0 % ir 62,4 % padidėjimą, palyginti su bioplėvelės storiu normalioje temperatūroje. Priešingai, bioplėvelės storis O7 ir O8 reakcijos zonose buvo atitinkamai (173,1±40,2) ir (178,3±31,2) μm, padidėjus tik 3,0% ir 17,0%, palyginti su normalia temperatūra. Kai kurie tyrimai parodė, kad plonesnės bioplėvelės turi stipresnį amoniako oksidacijos pajėgumą, o tai santykinai atitinka šio tyrimo eksperimentinius rezultatus. Analizė tai sieja su tuo, kad bioplėvelėje esančios nitrifikuojančios bakterijos yra vertikaliai pasiskirstusios sluoksniuotoje bioplėvelės struktūroje; Per didelis bioplėvelės storis sumažina substrato masės perdavimo efektyvumą ir substrato afinitetą. Be to, vidutinės-žemos temperatūros sąlygomis ištirpusio deguonies koncentracija kiekvienoje pilotinės sistemos aerobinėje zonoje buvo daug mažesnė nei statinio eksperimento reaktoriuje (skirta 3,0–5,0 mg/l). Ypač storesnėms bioplėvelėms O3 ir O4 reakcijos zonose, sumažėjus deguonies masės perdavimo pajėgumui bioplėvelėje, sumažėjo jų faktinis nitrifikacijos pajėgumas (tik apie 70 % didžiausio nitrifikacijos pajėgumo, išmatuoto statinėmis sąlygomis). Todėl norint sukurti gryną bioplėvelę MBBR, būtina pagerinti bioplėvelės atsinaujinimą, stiprinant šlyties intensyvumą ir pagrįstai kontroliuoti bioplėvelės storį, kad būtų išlaikytas bioplėvelės nitrifikacijos pajėgumas.
3. Išvada
① Esant 10-16 laipsnių reakcijos temperatūrai (vidutinė-žema temperatūra), apdorojimo debitas (23,6±5,4) m³/d, o anglies šaltinio dozė 50-90 mg/L (skaičiuojama kaip COD) trečiosios A,{}MB{8} posistemės{}/MB{7} posistemės anoksinėje zonoje Trijų pakopų A/O-MBBR bandomosios sistemos nuotekų SCOD, NH₄⁺-N ir TIN koncentracijos buvo atitinkamai (26±6), (0,4±0,6) ir (6,8±3,6) mg/l.vidutiniai pašalinimo rodikliai siekia 82,3%, 99,0% ir 82,8%.
② Vidutinės-žemos temperatūros sąlygomis dėl aerobinių reakcijų zonų bioplėvelės skirtumų tarp pirmosios-pakopos ir antrosios-pakopos A/O-MBBR posistemių susidarė bioplėvelės nitrifikacijos pajėgumų skirtumas tarp dviejų posistemių. Ypač pirmojo -pakopos A/O-MBBR posistemio nitrifikacijos pajėgumas sumažėjo dėl padidėjusio bioplėvelės storio. Norint išlaikyti bioplėvelės nitrifikacijos pajėgumą, būtina pagrįstai kontroliuoti bioplėvelės storį.
③ Trijų -pakopų A/O-MBBR bandomojoje sistemoje reakcijos temperatūros pokyčių poveikis denitrifikacijos funkcijai buvo palyginti mažas. Esant skirtingoms reakcijos temperatūroms, denitrifikacijos anglies - ir - azoto santykis, kai anglies šaltiniu naudojamas žalias vanduo, turi būti didesnis nei 5, o denitrifikacijos anglies - ir - azoto santykis, kai anglies šaltiniu yra iš išorės pridedamas natrio acetatas, turi būti didesnis nei 3.