MBBR Process Design Calcolare e Dettagliare

MBBR Process Design Calcolare e Dettagliare

Di: Kate

Email: info@juntaiplastic.com

Data: 12 luglio 2021

Sommario

1. Che cos'è MBBR e MBBR Full Form

2. Progettazione del processo MBBR

2.1 Introduzione del vettore di biofilm

2.2 Rimozione di sostanze carboniose

2.3 Progettazione di MBBR ad alto carico

2.4 Progettazione del carico convenzionale MBBR

2.5 Progettazione di MBBR a basso carico

2.6 Nitrificazione della tecnologia MBBR

2.7 Denitrificazione del serbatoio MBBR

     2.7.1 Reattore a biofilm a letto mobile con pre-denitrificazione

     2.7.2 Reattore a biofilm a letto mobile con post-denitrificazione

     2.7.3 Reattore combinato a biofilm pre/post denitrificazione a letto mobile

     2.7.4 Agitazione di denitrificazione

2.8 Pre-elaborazione

2.9Separazione solido-liquido di MBBR

2.10 Considerazioni durante la progettazione di MBBR

     2.10.1MBBR Portata in movimento (portata orizzontale)

     2.10.2 Problemi di schiuma del serbatoio MBBR

     2.10.3 Sgombero del letto portante e deposito temporaneo

1. Che cos'è MBBR e MBBR Full Form

Negli ultimi 20 anni, il Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) si è evoluto in un processo di trattamento delle acque reflue semplice, robusto, flessibile e compatto. Diverse configurazioni di MBBR sono state utilizzate con successo per la rimozione del BOD, l'ossidazione dell'ammoniaca e la rimozione dell'azoto e possono soddisfare diversi criteri di qualità degli effluenti, comprese rigorose limitazioni dei nutrienti.

Il reattore a biofilm a letto mobile utilizza plastica appositamente progettata come supporto del biofilm e, attraverso l'agitazione dell'aerazione, liquido

Il supporto può essere sospeso nel reattore mediante riflusso o miscelazione meccanica. Nella maggior parte dei casi, il vettore viene riempito tra 1/3 e 2/3 del reattore. La versatilità dell'MBBR consente al progettista di utilizzare al meglio la propria immaginazione. La principale differenza tra l'MBBR e altri reattori a biofilm è che combina molti dei vantaggi dei metodi a fanghi attivi e biofilm evitando il maggior numero possibile di svantaggi.

1) Come altri reattori a biofilm sommersi, MBBR è in grado di formare biofilm attivi altamente specializzati che possono essere adattati alle condizioni specifiche all'interno del reattore. Il biofilm attivo altamente specializzato si traduce in un'elevata efficienza per unità di volume del reattore e aumenta la stabilità del processo, riducendo così le dimensioni del reattore.

2) La flessibilità e il flusso di processo dell'MBBR sono molto simili a quelli dei fanghi attivi, consentendo la disposizione sequenziale di più reattori lungo la direzione del flusso per soddisfare molteplici obiettivi di trattamento (ad es. rimozione del BOD, nitrificazione, pre o post-denitrificazione) senza il necessità di una pompa intermedia.

3) La maggior parte della biomassa attiva viene trattenuta in modo persistente nel reattore, quindi a differenza del processo a fanghi attivi, MBBR La concentrazione di solidi nell'effluente dell'MBBR è almeno alta quanto la concentrazione di solidi nel reattore. L'MBBR è un ordine di grandezza inferiore al tradizionale serbatoio di sedimentazione, quindi oltre al tradizionale serbatoio di sedimentazione, l'MBBR può utilizzare una varietà di diversi processi di separazione solido-liquido.

4) MBBR è versatile e il reattore può avere diverse geometrie. Per i progetti di retrofit, MBBR è adatto per il retrofit di stagni esistenti.

2.Progettazione del processo MBBR

Il design di MBBR si basa sul concetto che più MBBR formano una serie, ciascuno con una funzione specifica, e che questi MBBR lavorano insieme per svolgere il compito di trattamento delle acque reflue. Questa comprensione è appropriata perché nelle condizioni uniche fornite (ad es. donatori di elettroni e accettori di elettroni disponibili), ogni reattore è in grado di coltivare un biofilm specializzato in grado di essere utilizzato per ottenere un particolare compito di trattamento. Questo approccio modulare può essere visto come un progetto semplice e diretto costituito da una sequenza di più reattori completamente miscelati, ciascuno con uno scopo di trattamento unico. Al contrario, la progettazione degli impianti a fanghi attivi è molto complessa: poiché le reazioni competitive sono sempre in atto, al fine di «raggiungere l'obiettivo di trattamento desiderato entro il tempo di permanenza limitato da ciascuna parte della vasca (zone di aerazione e di non aerazione), il il tempo di residenza totale dei biosolidi (SRT) deve essere mantenuto a un livello adeguato in modo che i batteri possano mescolarsi (in relazione ai tassi di crescita batterica e alle proprietà dell'acqua grezza) e crescere insieme.

È la semplicità di MBBR che ci consente di comprendere bene il biofilm in MBBR nella pratica attraverso le osservazioni di ricercatori, ingegneri e operatori di impianti di trattamento delle acque reflue. La maggior parte di questo documento presenta esempi di osservazioni MBBR, dimostrando in tal modo quelli che sono componenti e fattori critici da considerare nella progettazione e nel funzionamento di MBBR.

● JuntaiMBBRPprocessoFbassoDiagramma

2.1Introduzione del vettore di biofilm

La chiave del successo di qualsiasi reattore a biofilm è mantenere un'elevata percentuale di volume bioattivo all'interno del reattore. Se si converte la concentrazione di biomassa sui vettori MBBR in concentrazione di solidi sospesi, i valori sono generalmente compresi tra 1000 e 5000 mg/l. In termini di volume unitario, il tasso di rimozione di MBBR è molto superiore a quello dei sistemi a fanghi attivi. Ciò può essere attribuito a quanto segue.

1) La forza di taglio applicata al supporto dall'energia di miscelazione (es. aerazione) controlla efficacemente lo spessore del biofilm sul supporto, mantenendo così un'elevata attività biologica totale.

2) La capacità di mantenere un livello elevato di biomassa dedicata in condizioni specifiche all'interno di ciascun reattore, indipendentemente dalla HRT totale del sistema.

3) La condizione di flusso turbolento nel reattore mantiene la velocità di diffusione richiesta.

I reattori a letto mobile possono essere utilizzati per la rimozione, la nitrificazione e la denitrificazione del BOD e quindi possono essere combinati in diversi processi. La tabella 1-1 riassume i vari processi di MBBR. La determinazione del processo più efficiente è correlata ai seguenti fattori.

1) Condizioni locali, compreso il layout e la sezione idraulica (prospetto) dell'impianto di trattamento delle acque reflue.

2) Processi di trattamento esistenti e possibilità di modificare impianti e bacini esistenti.

3) Obiettivo della qualità dell'acqua.

● Tabella 1-1 Riepilogo processo MBBR

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), la velocità di rimozione del substrato di MBBR è una reazione del primo ordine. In condizioni controllate, il tasso di rimozione della superficie del vettore (SAAR) può essere espresso in funzione del carico della superficie del vettore (SALR), come mostrato nell'equazione (1-1).

r =r_max-[L/(K più L)] (1-1)

r - tasso di rimozione (g/(m2 -d));

r_max- tasso di rimozione massimo (g/(m2 -d)).

L - velocità di caricamento (g/(m2 -d)).

K - costante di mezza saturazione.

2.2 Eliminazione delle sostanze carboniose

Il carico superficiale (SALR) del vettore richiesto per la rimozione del carbonio dipende dal suo scopo di trattamento più importante e dai metodi di separazione dell'acqua dei fanghi.

La tabella 1-2 fornisce gli intervalli di caricamento BOD comunemente utilizzati per diversi scopi applicativi. Si dovrebbero utilizzare valori di carico inferiori quando la nitrificazione è a valle. Carichi elevati dovrebbero essere utilizzati solo quando si considera solo la rimozione del carbonio. L'esperienza mostra che per la rimozione del carbonio, l'ossigeno disciolto nella fase liquida principale di 2-3 mg/L è sufficiente e un ulteriore aumento della concentrazione di ossigeno disciolto non è significativo per migliorare il tasso di rimozione della superficie del vettore (SARR).

● Tabella 1-2 Tipici valori di caricamento BOD

2.3Progettazione di MBBR ad alto carico

Per soddisfare gli standard di base del trattamento secondario ma è necessario un sistema compatto ad alto carico, considerare l'utilizzo di un reattore a letto mobile

Quando MBBR funziona a carico elevato, il suo valore di carico della superficie portante (SALR) è alto. Quando l'MBBR viene utilizzato a carico elevato, il valore di carico della superficie del vettore (SALR) è elevato e l'obiettivo principale è rimuovere il BOD disciolto e facilmente degradabile dall'acqua influente. ad alto carico, il biofilm depositato perde la sua proprietà di sedimentazione, quindi il processo di coagulazione chimica, flottazione con aria o contatto con i solidi viene spesso utilizzato per rimuovere i solidi sospesi dall'effluente dell'MBBR ad alto carico. Tuttavia, in generale, questo processo è un processo semplice che può soddisfare gli standard di base per il trattamento secondario con una breve TOS. I risultati dello studio MBBR ad alto carico sono presentati nella Figura 1-3. La figura 1-3(a) mostra che l'MBBR è molto efficace nella rimozione del COD ed è essenzialmente lineare su un'ampia gamma di carichi. La figura 1- 3 (b) illustra che la sedimentazione dell'effluente MBBR è molto scarsa, anche a velocità di tracimazione superficiale molto basse, suggerendo che è effettivamente necessaria una strategia di cattura dei solidi potenziata. Il processo di contatto MBBR/solidi è stato utilizzato presso l'impianto di trattamento delle acque reflue di Mao Point in Nuova Zelanda. La figura 1-4 mostra la relazione tra la rimozione del BOD disciolto e il carico totale del BOD influente in questo impianto. La figura 1-4 illustra che i valori tipici della rimozione di BOD per MBBR a carico elevato sono compresi tra il 70% e il 75% . La bioflocculazione e l'ulteriore trattamento con il processo di contatto con i solidi consente al processo di soddisfare gli standard di base per il trattamento secondario.

● Figura 1-3

(a) Tasso di rimozione del COD ad alto carico.

(b) Scarsa sedimentazione del biofilm staccato sotto carico elevato

● Figura 1-4 Relazione tra il tasso di rimozione del BOD disciolto e il carico BOD totale in MBBR ad alto carico

2.4 Progettazione del carico convenzionale MBBR

Quando si considera il convenzionale processo di trattamento secondario convenzionale, è possibile selezionare un reattore a letto mobile. In questo caso, 2 MBBR sequenziali nella riga possono soddisfare i requisiti di trattamento (livello di trattamento secondario).

La tabella 1- 4 riassume la rimozione di BOD7 nei quattro WWTP. Tutti e quattro i WWTP utilizzavano MBBR caricati in modo convenzionale con un carico organico MBBR di 7-10 gBOD7 /( m2 -d) (a 10 gradi); prima dell'MBBR, venivano applicate sostanze chimiche per la flocculazione e la rimozione del fosforo ed era anche implementata una migliore separazione delle sostanze sospese.

● Risultati operativi del carico convenzionale MBBR con processo di rimozione chimica del fosforo

2.5Progettazione di MBBR a basso carico

Quando l'MBBR viene posizionato prima del reattore di nitrificazione, l'opzione di progettazione più economica consiste nel considerare l'uso dell'MBBR per la rimozione organica. Ciò consente al reattore a letto mobile di nitrificazione a valle dell'MBBR di ottenere un'elevata velocità di nitrificazione. Se il carico BOD dell'MBBR di nitrificazione non viene ridotto a sufficienza, la velocità di nitrificazione sarà notevolmente ridotta, lasciando così il reattore in uno stato inefficiente.

La figura {{0}} (a) mostra l'effetto dell'aumento del carico BOD sul tasso di nitrificazione del vettore. Questo è un esempio di un carico BOD elevato che porta a un carico di nitrificazione eccessivo nella sezione successiva quando la materia organica viene rimossa nella sezione anteriore. In questo esempio, il tasso di nitrificazione era 0,8 g/(m2 -d). Quando il carico BOD era 2 g/(m{5}}d) e l'ossigeno disciolto nel liquido principale era 6 mg/L. Tuttavia, quando il carico BOD è aumentato a 3 g/(m2 -d), il tasso di nitrificazione era di 0,8 g/(m2 -d). Tuttavia, quando il carico BOD è stato aumentato a 3 g/(m2 -d), il tasso di nitrificazione è diminuito di circa il 50 percento . Per contrastare ciò, l'operatore può aumentare la concentrazione di ossigeno disciolto nella fase liquida principale o aumentare il rapporto di riempimento per ridurre il tasso di carico superficiale. Tuttavia, è importante notare che un tale approccio non dovrebbe essere utilizzato nella progettazione a causa della mancanza di economia ed efficacia. Inoltre, quando si progetta un MBBR per la rimozione del BOD, dovrebbe essere adottato un approccio conservativo, scegliendo un basso tasso di carico per il dimensionamento al fine di ottenere la massima efficienza nell'MBBR di nitrificazione a valle.

La figura 1-6(b) mostra i tassi di nitrificazione dei tre MBBR aerobici della sequenza. Nella figura 6 (b), il vettore all'interno di ciascun MBBR è stato rimosso per una piccola prova del tasso di nitrificazione. I sottotest sono durati 6 settimane e sono stati eseguiti due volte. In ogni sottoprova, le condizioni dei tre reattori sottoprova erano quasi identiche (ad es. ossigeno disciolto, temperatura, pH e concentrazione iniziale di azoto ammoniacale). I risultati del test hanno mostrato che il primo reattore aveva il carico di COD disciolto più elevato (5,6 g/(m{5}}d)) e quasi nessun effetto di nitrificazione, ma ha avuto molto successo nella rimozione del carico di COD. Ciò è dimostrato dai due aspetti seguenti.

(1) La velocità di nitrificazione del reattore di secondo stadio è alta e vicina a quella del terzo stadio.

(2) I carichi di COD disciolto del secondo e terzo stadio non erano significativamente differenti.

Per la progettazione di reattori a basso carico, è importante scegliere il caricamento della superficie del vettore (SALR) in modo conservativo. È possibile

La seguente equazione è stata utilizzata per correggere il carico superficiale del vettore (SALR) in base alla temperatura dell'effluente: LT=L101.06(T-10)

LT - il carico alla temperatura T.

L10 -10 grado con un carico di 4,5 g/(m2 -d).

● Figura 1-6

(a) Effetto del carico di BOD e dell'ossigeno disciolto sulla velocità di nitrificazione a 15 gradi.

(b) Differenze nei tassi di nitrificazione di diversi MBBR nella serie MBBR

2.6Nitrificazionedella tecnologia MBBR

Ci sono alcuni fattori che hanno un impatto significativo sulle prestazioni di un MBBR nitro e devono essere considerati quando si progetta un MBBR nitro. Il più pesante

I fattori sono.

(1) Carico organico.

(2) Concentrazione di ossigeno disciolto.

(3) Concentrazione di ammoniaca.

(4) Concentrazione effluente.

(5) pH o alcalinità.

La figura 1- 6 illustra che per ottenere tassi di nitrificazione soddisfacenti in un MBBR nitrificante che si trova a valle, è importante rimuovere la materia organica dall'effluente nell'MBBR a monte; in caso contrario, il biofilm eterossico competerà con esso per lo spazio e l'ossigeno, riducendo (estinguendo) l'attività di nitrificazione del biofilm. Il tasso di nitrificazione aumenta al diminuire del carico organico fino a quando l'ossigeno disciolto diventa il fattore limitante. Solo a concentrazioni di ammoniaca molto basse (<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="">

A concentrazioni sufficienti di alcalinità e ammoniaca (almeno inizialmente), i tassi di nitrificazione diminuiranno con il carico organico

aumenta fino a quando l'ossigeno disciolto diventa il fattore limitante. All'interno di un biofilm nitrificante ben cresciuto, la concentrazione di ossigeno disciolto limiterà il tasso di nitrificazione sul vettore solo se il rapporto tra O2 e NH4 più -N è inferiore a 2.0. A differenza dei sistemi a fanghi attivi, in condizioni di ossigeno limitato, la velocità di reazione nei reattori a letto mobile mostra una relazione lineare o approssimativamente lineare con la concentrazione di ossigeno disciolto nel corpo in fase liquida. Ciò può essere dovuto al fatto che il passaggio di ossigeno attraverso la membrana liquida stazionaria nel biofilm può essere un passaggio critico nel limitare il trasferimento di ossigeno. L'aumento della concentrazione di ossigeno disciolto nella fase liquida principale aumenta il gradiente di concentrazione di ossigeno disciolto all'interno del biofilm. A velocità di aerazione più elevate, la maggiore energia di miscelazione contribuisce anche al trasferimento di ossigeno dalla fase liquida principale al biofilm. Come si può vedere nella Figura 1- 6(a), se il carico organico viene mantenuto costante (ad esempio, spessore e composizione del biofilm costanti), ci si può aspettare una relazione lineare tra velocità di nitrificazione e concentrazione di ossigeno disciolto. La figura 1-7 spiega che l'aumento dell'ossigeno disciolto nella fase liquida principale contribuisce alla velocità di nitrificazione fino a quando la concentrazione di ammoniaca nella fase liquida principale non viene ridotta a un livello molto basso.

● Figura 1-7 Effetto dell'ossigeno disciolto a bassa concentrazione di ammoniaca

Per un biofilm nitrificante "puro" ben cresciuto, la concentrazione di ammoniaca nella fase liquida principale non influisce sulla velocità di reazione fino a quando O2:NH4 plus - N non raggiunge 2 a 5. Alcuni esempi di O2:NH4 plus - N sono riportati nella tabella 1-5.

● Tabella 1-5 Alcuni esempi di O₂: NH₄^più- N

La progettazione di MBBR inizia spesso con un valore di soglia di 3,2. Il valore di soglia è regolabile. Utilizzando l'equazione (1-3), la concentrazione di ammoniaca a questo valore di soglia può essere utilizzata per stimare il tasso di nitrificazione appropriato e utilizzata come base per la progettazione.

r_NH3-N= k × (SNH3-N) (n) (1-3)

r_NH3-N-tasso di nitrificazione (g rNH3-N /(m2 -d)

k - costante di velocità di reazione (dipendente dalla posizione e dalla temperatura).

SNH{0}}N - concentrazione del substrato che limita la velocità di reazione.

n - numero di stadi di reazione (dipendente dalla posizione e dalla temperatura).

La costante di velocità di reazione (k) con lo spessore del biofilm e la diffusione del substrato limitante a una data concentrazione di ossigeno disciolto. Il coefficiente è correlato al Il numero di livelli di reazione (n) è correlato al film liquido adiacente al biofilm. Quando il flusso turbolento è forte e lo strato di film liquido stazionario è sottile, il livello di reazione tende a {{0}}.5; quando il flusso turbolento è lento e il film liquido stazionario è spesso, il livello di reazione tende a 1,0. A questo punto, la diffusione diventa il fattore limitante della velocità.

La concentrazione di ammoniaca al valore critico (SNH3-N) può essere stimata dal rapporto critico e dalla concentrazione di ossigeno disciolto di progetto nella fase liquida principale, come mostrato di seguito. L'aumento della concentrazione di ossigeno disciolto nella fase liquida principale può aiutare a ridurre il rapporto critico, ma con scarso successo. Inoltre, considera il caso in cui i batteri eterotrofi competono per lo spazio in determinati carichi del reattore e condizioni di miscelazione, riducendo così il passaggio di ossigeno attraverso lo strato eterotrofico sul biofilm.

(SNH3-N)=1.72mg-N/L=(6mgO2/L - 0.5O2/L)/3,2

Prendendo SNH{{0}}N come 1,72, assumendo una costante di velocità di reazione k=0.5 e uno stadio di reazione di 0,7, l'equazione ({7}}) può essere calcolata come segue.

rNH3-N=0.73g/(m2 -d)=0.5×1.720,7

Quando si considera l'effetto della temperatura su un MBBR nitrificante, diversi fattori sono importanti. Va considerato che la temperatura dell'effluente all'interno dell'MBBR può influenzare intrinsecamente il processo cinetico di nitrificazione biologica; la velocità di diffusione del substrato dentro e fuori la biomassa; e la viscosità del liquido, che a sua volta può avere un effetto a catena sull'energia di taglio sullo spessore del biofilm. L'effetto della temperatura sulle velocità di reazione macroscopiche sopra descritte può essere espresso dalla seguente relazione.

kT2= kT1-θ(T2-T1) (1-4)

kT1 - la costante di velocità di reazione a una temperatura di T1.

kT2 - la costante di velocità di reazione a una temperatura di T2.

θ - coefficiente di temperatura.

Sebbene la dipendenza dalla temperatura della cinetica di nitrificazione alla temperatura di progetto invernale riduca il tasso di nitrificazione dell'MBBR, alle basse temperature si può osservare un aumento della concentrazione di biofilm sul supporto e inoltre può essere aumentata la concentrazione di ossigeno disciolto nel reattore, che entrambi mitigano l'effetto negativo della temperatura sul tasso di nitrificazione. A temperature di effluenti inferiori, la biomassa (g/m2) è stata osservata più alta. Inoltre, la concentrazione di ossigeno disciolto nella fase liquida principale può essere aumentata senza aumentare la velocità di aerazione poiché l'ossigeno in essa contenuto è dovuto alla maggiore solubilità dei liquidi a bassa temperatura. Ciò porta al risultato finale che mentre l'attività del biofilm è superiore all'attività del biofilm (g NH3-N/(m2 -d) ÷ g SS/ m2) diminuisce, ma l'attività di nitrificazione per unità la superficie portante può ancora essere mantenuta ad un livello elevato. La variazione stagionale della biomassa con la temperatura dell'effluente per un MBBR a nitrificazione terziaria è riportata nella Figura 1- 8(a). Quando la temperatura dell'effluente è aumentata da 〈15 gradi a〉15 gradi tra maggio e giugno, la concentrazione di biomassa è diminuita drasticamente. La figura 1- 8 (b) divide i dati in due zone in base alla temperatura dell'effluente (〈15 gradi e 〉15 gradi). Sebbene l'attività specifica del biofilm diminuisca nella regione di 〈15 gradi, le prestazioni macroscopiche del reattore rimangono elevate a causa della maggiore concentrazione di biomassa totale e della maggiore concentrazione di ossigeno disciolto (causata dalla maggiore solubilità del gas alle basse temperature). Questo fenomeno osservato suggerisce che la velocità di reazione superficiale macroscopica sul supporto può essere mantenuta ad un livello elevato in condizioni di bassa temperatura, nonostante il tasso di crescita ridotto dei batteri nitrificanti, dovuto all'adattamento del biofilm.

● Figura 1-8 (a) Variazione stagionale della concentrazione e della temperatura della biomassa in MBBR con nitrificazione terziaria.

(b) Relazione tra attività di nitrificazione e concentrazione di ossigeno disciolto a diverse condizioni di temperatura

2.7 Denitrificazionedi MBBR Tank

I reattori a letto mobile sono stati utilizzati con successo nei processi di denitrificazione pre, post e combinata. A differenza di altre bio, lo stesso del processo di denitrificazione del materiale, i fattori che devono essere considerati nella progettazione sono.

1) Una fonte di carbonio adatta e un rapporto carbonio/azoto appropriato nel reattore.

2) Il grado di denitrificazione desiderato.

3) Temperatura dell'effluente.

4) Ossigeno disciolto nell'acqua di ritorno oa monte.

2.7.1 Reattore a biofilm a letto mobile con predenitrificazione

Quando sono necessarie la rimozione del BOD, la nitrificazione e una moderata rimozione dell'azoto, l'MBBR con denitrificazione frontale è adatto. Per utilizzare appieno il volume del reattore anossico, l'acqua di alimentazione dovrebbe avere un rapporto adeguato di COD facilmente biodegradabile e azoto ammoniacale (C /N). Poiché la fase di nitrificazione dell'MBBR richiede ossigeno disciolto elevato, l'ossigeno disciolto nel riflusso ha un impatto significativo sulle prestazioni dell'MBBR. Ciò si traduce in un limite superiore del rapporto di riflusso più economico (Q riflusso/Q influente) nella produzione. Al di sopra di questo valore l'efficienza complessiva della denitrificazione diminuisce all'aumentare ulteriormente del flusso di ritorno. Se la natura dell'effluente è adatta per la denitrificazione front-end, il tasso di rimozione dell'azoto è generalmente compreso tra il 50% e il 70% con un rapporto di ritorno da (1:1) a (3:1). Nella pratica di produzione, i tassi di denitrificazione possono essere influenzati da fattori quali: posizione, differenze stagionali nelle proprietà dell'effluente (ad es. C/N), concentrazione di ossigeno disciolto portato nel reattore e temperatura dell'effluente.

2.7.2 Reattore a biofilm a letto mobile con post-denitrificazionen

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 percento) con una TOS breve.

Se i requisiti di BOD e nitrati effluenti sono più severi, potrebbe essere necessaria una post-denitrificazione dopo il MBBR di piccola aerazione. l'esperienza operativa mostra che se c'è un processo di sedimentazione a monte, ci possono essere concentrazioni di fosforo nella post denitrificazione che non sono sufficienti per la sintesi cellulare e le prestazioni di denitrificazione possono essere inibite a quel punto.

Quando il carbonio è riempito eccessivamente, il tasso massimo di rimozione della superficie del vettore di nitrati (SARR) della fonte di carbonio applicata può essere maggiore di 2 g/(m2 -d). I tassi di rimozione della superficie dei nitrati per diverse fonti di carbonio e diverse temperature sono riportati nelle figure 2-9.

● Figura 1-9 Tasso di rimozione dell'area superficiale di vettori con diverse fonti di carbonio in funzione della temperatura

2.7.3 Reattore combinato a biofilm pre/post denitrificazione a letto mobile

I reattori a letto mobile con denitrificazione anteriore e posteriore possono essere combinati, sfruttando così l'economia della denitrificazione anteriore. Il design del reattore di denitrificazione anteriore può essere considerato come un serbatoio di aerazione in inverno. Il progetto potrebbe prendere in considerazione l'utilizzo del reattore di denitrificazione anteriore come serbatoio di aerazione in inverno. Questo è perché.

1) L'aumento del volume del serbatoio di reazione di aerazione aiuta a migliorare la nitrificazione.

2) Temperature dell'acqua più basse possono portare a un aumento delle concentrazioni di ossigeno disciolto e a una riduzione del COD disciolto, che può influire sull'efficacia della denitrificazione front-end.

3) In inverno, il reattore di post-denitrificazione può svolgere tutte le attività di denitrificazione.

2.7.4 Agitazione di denitrificazione

Nella denitrificazione MBBR, è stato utilizzato un miscelatore meccanico sommergibile montato su rotaia per far circolare e miscelare il liquido nel reattore

corpo e portatore. Durante la progettazione dell'agitatore devono essere presi in considerazione in modo specifico i seguenti aspetti: (1) la posizione e la direzione dell'agitatore; (3)Tipo di agitatore; (3) mescolando energia.

La densità relativa del vettore del biofilm è di circa 0.96, quindi galleggerà nell'acqua senza energia applicata, che è diversa dal processo a fanghi attivi. Quando non c'è energia applicata nel processo a fanghi attivi, i solidi (fanghi) si depositano.

Di conseguenza, in MBBR, l'agitatore dovrebbe essere posizionato vicino alla superficie dell'acqua ma non troppo vicino alla superficie dell'acqua, altrimenti creerà un vortice sulla superficie dell'acqua di re-acqua e quindi porterà aria nel reattore. Come mostrato nella Figura 1-10, l'agitatore deve essere leggermente inclinato verso il basso in modo che il supporto possa essere spinto più in profondità nel reattore. Generalmente, un MBBR non aerato richiede da 25 a 35 w/m3 di energia per agitare l'intero vettore. L'agitazione per denitrificare MBBR dovrebbe essere considerata in particolare. Non tutti gli agitatori sono adatti per essere utilizzati in MBBR per lungo tempo. Il produttore di agitatori (ABS), utilizzando diverse unità MBBR, ha sviluppato l'agitatore ABS123K specificamente adatto per reattori a letto mobile. Questo agitatore è realizzato in acciaio inossidabile con un agitatore curvo all'indietro, in grado di resistere all'abrasione dell'agitatore da parte del supporto. Per evitare danni al supporto e usura dell'agitatore, l'agitatore ABS123K è dotato di barre tonde da 12 mm saldate lungo le ali dell'elica. Se utilizzato in un reattore a letto mobile, la velocità dell'agitatore ABS123K è piuttosto bassa (90 giri/min a 50 Hz e 105 giri/min a 60 Hz). L'energia di miscelazione richiesta per agitare l'MBBR denitrificante è correlata al rapporto di riempimento del vettore e alla crescita prevista del biofilm. L'esperienza pratica mostra che l'agitazione è più efficiente a bassi rapporti di riempimento del veicolo (es<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="">

● Figura 10

(a) agitatore ABS123K rivolto verso la superficie dell'acqua e inclinato di 30 gradi verso il basso per spingere il vettore più in profondità nel reattore;

(b) MBBR di denitrificazione in funzione presso un impianto di trattamento delle acque reflue

2.8 Pre-elaborazione

Come con altre tecnologie di biofilm sommersi, l'acqua di alimentazione per MBBR richiede un pretrattamento adeguato. Per una buona griglia e sedimentazione è necessario evitare l'accumulo a lungo termine di cattivi materiali inerti come detriti, plastica e sabbia nell'MBBR. Poiché l'MBBR è parzialmente riempito di supporti, questi materiali inerti sono difficili da rimuovere una volta entrati nell'MBBR. Quando è disponibile il trattamento primario, i produttori di MBBR raccomandano generalmente che la fessura della griglia non sia maggiore di 6 mm e, se non è disponibile alcun trattamento primario, è necessario installare una griglia fine di 3 mm o meno. Inoltre, se l'MBBR viene aggiunto al processo esistente, non è necessario aggiungere altre griglie se il livello di trattamento esistente è già elevato.

2.9 Separazione solido-liquido di MBBR

Rispetto al processo a fanghi attivi, il processo a letto mobile è molto flessibile dal punto di vista della successiva separazione solido-liquido di grandi dimensioni. L'effetto del trattamento biologico del processo a letto mobile è indipendente dalla fase di separazione solido-liquido, quindi le sue unità di separazione solido-liquido possono essere variate. Inoltre, la concentrazione di solidi dell'effluente MBBR è almeno un ordine di grandezza inferiore a quella del processo a fanghi attivi. Pertanto, una varietà di tecnologie di separazione solido-liquido è stata applicata con successo a MBBR, che possono essere combinate con tecnologie di separazione solido-liquido semplici ed efficienti come la flottazione dell'aria o i serbatoi di sedimentazione ad alta densità in cui la terra è un premio. Nell'adeguamento degli impianti di trattamento delle acque reflue esistenti, le vasche di decantazione esistenti possono essere utilizzate per la separazione dei solidi in MBBR.

2.10 Considerazioni durante la progettazione di MBBR

Quanto segue è molto importante per la progettazione di MBBR.

2.10.1MBBRPortata in movimento (portata orizzontale)

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 m/h), i vettori si accumuleranno sulla griglia di intercettazione e genereranno grandi perdite di carico. A volte le condizioni idrauliche alla portata di picco determineranno la geometria e il numero di serie di MBBR. Consultare il produttore e determinare la portata di viaggio appropriata è importante per la progettazione di MBBR. Anche le proporzioni del reattore sono un fattore. In generale, un rapporto di aspetto ridotto (ad esempio, 1:1 o meno) aiuta a ridurre la deriva del vettore verso la griglia dell'intercettore alle velocità di flusso di picco e consente una distribuzione più uniforme dei vettori all'interno del reattore.

2.10.2Problemi di schiuma del serbatoio MBBR

I problemi di schiuma non sono comuni in MBBR, ma tendono a verificarsi durante l'avvio o il funzionamento inadeguati. A causa di due pareti divisorie nel mezzo della piscina continua è più alta della superficie dell'acqua, quindi la schiuma sarà limitata all'MBBR. Se è necessario controllare la schiuma, si consiglia l'uso di agenti antischiuma. L'uso di antischiuma coprirà il supporto e impedirà la diffusione del substrato al biofilm, il che potrebbe influire sulle prestazioni dell'MBBR. Non utilizzare antischiuma al silicio in quanto non sono compatibili con i supporti in plastica.

2.10.3Sgombero del letto portante e deposito temporaneo

Per i reattori a letto mobile ben progettati e costruiti, sebbene i guasti siano rari, è prudente risolvere il problema di come spostare il vettore fuori dal reattore e immagazzinarlo quando il reattore è spento a causa di manutenzione, ecc. dovrebbe comunque essere considerato . Tutti i liquidi nel reattore, compresi i vettori, possono essere scaricati da una pompa a vortice a ruota concava da 10 cm. Se il rapporto di riempimento progettato è adatto, il supporto in un reattore può essere spostato temporaneamente in un altro reattore. Tuttavia, lo svantaggio di questo metodo è che è difficile ripristinare entrambi i reattori ai loro rapporti di riempimento originali quando si spostano indietro i vettori. Una volta che i vettori sono stati ripompati nel reattore, l'unico modo ragionevole per misurare con precisione il rapporto di riempimento del vettore è svuotare il reattore e misurare l'altezza del vettore in entrambi i reattori. Idealmente, ci sarebbe un'altra piscina o un'altra unità inutilizzata che potrebbe essere utilizzata come contenitore di stoccaggio temporaneo per i vettori, in modo che il rapporto di riempimento del reattore originale possa essere facilmente garantito.

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