Katseuuring-mitmeetapilises A/O-MBBR-süsteemis lämmastiku eemaldamiseks keskmisel-madalatel temperatuuridel
Ülevaade
Viimastel aastatel on Hiina saavutanud olulisi tulemusi veekeskkonna haldamisel, kuid seisab endiselt silmitsi selliste probleemidega nagu veeressursside nappus, veekeskkonna reostus ja veeökoloogiline keskkonnakahjustus. Veevarude kaitsmise, veereostuse vältimise ja veeökoloogia taastamise seisukohalt on reoveepuhastuse tõhususe ja tulemuslikkuse järjepidev edendamine väga oluline veeressursi kasutusmäärade tõstmisel, veekeskkonna kvaliteedi parandamisel, riigi elukvaliteedi tõstmisel, ökoloogilise keskkonna ehitamise kiirendamisel ja puhta vee võitluse võitmisel. Praegu on kohalikud omavalitsused, lähtudes olemasolevast riiklikust linnareoveepuhastite saasteainete heitestandardist (GB18918-2002), järjest välja pakkunud uusi nõudeid asulareoveepuhastite heitvee kvaliteedile, eriti rangemad nõuded sellistele näitajatele nagu orgaaniline aine, ammoniaaklämmastik ja üldlämmastik. Traditsioonilised veetöötlustehnoloogiad, mida esindab aktiivmudaprotsess, seisavad silmitsi kitsaskohtadega, nagu piiratud bioloogiline nitrifikatsioon madalatel temperatuuridel. Arvukad uuringud on näidanud, et aktiivmudaprotsessi nitrifikatsioonitõhusus langeb märkimisväärselt madalal-temperatuuril, millega kaasnevad sellised probleemid nagu tõsine muda kogunemine ja bioloogiline saast. Seetõttu on madala temperatuuriga pudelikaela läbimurdmine ning stabiilse ja tõhusa bioloogilise lämmastiku eemaldamise saavutamine muutunud reoveepuhastuse valdkonnas kiireloomuliseks lahendamist vajavaks probleemiks. Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) tehnoloogiat on rakendatud sadades reoveepuhastites üle maailma. Tänu reaktoris oleva biokile kasvuolekule ja selle pidevale uuenemisvõimele ei oma see mitte ainult suurt biomassi, vaid säilitab ka kõrge aktiivsuse. Põhjamaade kasutustulemused näitavad ka, et sellel on aktiivmudaprotsessiga võrreldes parem kohanemisvõime madalate temperatuuridega.
Sel põhjusel kasutab see Hiina asulareovee omadusi käsitlev uuring MBBR ja mitmeastmelise anoksilise/oksika (A/O) protsessi eeliseid bioloogiliseks lämmastiku eemaldamiseks.kolmeastmeline A/O-MBBR piloot-skaala süsteem. Uuriti süsteemi orgaanilise aine, ammoniaaklämmastiku ja anorgaanilise üldlämmastiku eemaldamise võimet keskmise{1}}madala temperatuuri tingimustes. Analüüsiti biokile nitrifikatsioonivõimet ja morfoloogilisi muutusi staatilistes katsetingimustes, pakkudes tehnilist tuge asulareoveest stabiilse ja tõhusa lämmastiku eemaldamise saavutamiseks madalal-temperatuuril ning mitmeastmeliste A/O-MBBR süsteemide ehitamiseks ja reguleerimiseks.
1. Materjalid ja meetodid
1.1 Piloot-skaala süsteemi katseline häälestus ja töörežiim
Konstrueeritud kolme-etapilise A/O-MBBR piloot-skaala süsteemi protsessi voog on näidatudJoonis 1. Piloot-skaala süsteem koosneb kolmest anoksilise/oksilise (A/O) astmest, mis on jagatud kokku 10 reaktsioonitsooniks.Esimene-etappA/O-MBBR alamsüsteem koosneb anoksilistest reaktsioonitsoonidest (A1, A2) ja aeroobsetest reaktsioonitsoonidest (O3, O4).Teine{0}}etappA/O-MBBR alamsüsteem koosneb anoksilistest reaktsioonitsoonidest (A5, A6) ja aeroobsetest reaktsioonitsoonidest (O7, O8).Kolmas-etappA/O-MBBR alamsüsteem koosneb anoksilisest reaktsioonitsoonist (A9) ja aeroobsest reaktsioonitsoonist (O10). Efektiivne mahtiga eelnimetatud reaktsioonitsoon on 1,4 m³ (1 m * 1 m * 1,4 m) ja vee tõhus sügavus on 1,4 m. Igasse reaktsioonitsooni segmenti lisati 500 m²/m³ eripinnaga rippuvad biokile kandjad (söötmed) kandja täituvussuhtega 35%.. Anoksilistes reaktsioonitsoonides kasutati mehaanilist segamist, et hoida kandjad vedelas, samas kui aeroobsetes reaktsioonitsoonides kasutati perforeeritud toruga aeratsiooni, mis kontrollislahustunud hapniku kontsentratsioon 3-9 mg/L.
Piloot-skaalasüsteemi tegelik sissevoolukiirus oli (23.6 + 5.4) m³/d, kasutades kahe-punkti sissevoolu jaotust, mille sisselaskepunktid olid määratud reaktsioonitsoonidesse A1 ja O5 ning sissevoolu suhe oli 1:1. Piloot-skaala süsteemil oli kaks nitrifitseeritud vedeliku retsirkulatsiooni komplekti (O4-lt A1-le ja O8-lt A5-le), retsirkulatsiooni suhe oli 100% kuni 200% (iga etapi sissevoolukiiruse alusel). Õige järeldenitrifikatsiooni tagamiseks lisati reaktsioonitsooni A9 välise süsinikuallikana 50-90 mg/l naatriumatsetaati (arvutatud KHT-na). Kogu eksperimentaalne uuring jaotati 2 faasi: I faas - Normaalne temperatuur (18-29 kraadi); II faas – keskmine-madal temperatuur (10-16 kraadi).
1.2 Katsevesi
Pilootkatse viidi läbi-kohapeal Qingdao linna reoveepuhastis. Katsevesi võeti selle tehase primaarse settepaagi heitveest ja sisenes pilootsüsteemi pärast täiustatud eeltöötlust flotatsiooniga. Veekvaliteedi tingimused pärast täiustatud flotatsiooni eeltöötlust on näidatud jooniselTabel 1.
1.3 Tuvastamisindikaatorid ja -meetodid
1.3.1 Tavanäitajad
Tavapäraseid näitajaid, nagu SCOD, NH₄⁺-N, NO₂⁻-N, NO₃⁻-N, SS, MLSS ja MLVSS, mõõdeti standardmeetoditega jaotisest "Vee ja reovee seire ja analüüsi meetodid". Lahustunud hapnikku, temperatuuri, pH-d ja ORP-d mõõdeti, kasutades akaasaskantav lahustunud hapniku mõõtur (HACH HQ40d). Biokile paksust mõõdeti kasutadesümberpööratud fluorestsentsmikroskoop (Olympus, IX71).
1.3.2 Staatiline nitrifikatsioonikatse
Süsteemi töö ajal võeti perioodiliselt aeroobsete tsoonide kandjatest proove, et mõõta biokile nitrifikatsioonivõimet staatiliste reaktsioonitingimuste korral. Iga aeroobse reaktsiooni tsooni kandjad paigutati 5-liitrisesse reaktorisse, mille täiteaste oli identne pilootsüsteemiga 35%. Katsevesi oli kunstlikult konfigureeritud NH₄Cl lahus massikontsentratsiooniga 20-25 mg/l (arvutatud N-ks). Katse ajal kasutati õhustamiseks väikest õhupumpa, et hoida kandjaid keevkihis, kontrollides samal ajal lahustunud hapniku kontsentratsiooni 7-11 mg/l. Katse kestus oli 2 tundi, proovivõtu intervallidega 30 minutit, mõõdeti NH₄⁺-N kontsentratsiooni muutust, et arvutada biokile nitrifikatsioonivõime staatiliste reaktsioonitingimuste korral.
2. Tulemused ja analüüs
2.1 Kolme-etapilise A/O-MBBR-pilootsüsteemi toimivus
Kolme-etapilise A/O-MBBR-i pilootsüsteemi toimivus on näidatudJoonis 2. Normaaltemperatuuri faasis (I faas), reaktsioonitemperatuuriga 18-29 kraadi, töötluse voolukiirusega (23.6+5.4) m³/d ja süsinikuallika doosiga 50 mg/L (arvutatud KHT-na, sama allpool) SCOD-i alamsüsteemi kolmanda -etapi A/O-MBRD anoksilises tsoonis, NH₄⁺-N ja TIN kontsentratsioonid olid vastavalt (160±31), (35,0±7,2) ja (35,8±7,0) mg/L ning töödeldud heitvee kontsentratsioonid olid vastavalt (27±8), (0,6±0,5) ja (2,7±2,2) mg/l.keskmised eemaldamismäärad ulatuvad 83,1%, 98,3% ja 92,5%ni. Keskmise -madala temperatuuri faasis (II faas), reaktsioonitemperatuuriga 10-16 kraadi, sama töötlemise voolukiirusega (23.6+5.4) m³/d ja süsinikuallika doosiga 50-90 mg/L SC-BROD-i kolmanda -etapi A/O-MBOD alamsüsteemi anoksilises tsoonis, NH₄⁺-N ja TIN kontsentratsioonid olid vastavalt (147±30), (38,3±2,1) ja (39,6±2,3) mg/L ning heitvee kontsentratsioonid olid vastavalt (26±6), (0,4±0,6) ja (6,8±3,6) mg/L kooskeskmised eemaldamismäärad ulatuvad 82,3%, 99,0% ja 82,8%ni. Lisaks ilmnes süsteemi töötamise päeval 56-62, kui süsinikuallika annus oli 50 mg/l, reaktsioonitsoonis A9 märkimisväärne NO₂⁻-N akumulatsioon. Kuid pärast süsinikuallika doosi järkjärgulist suurendamist 90 mg/l-ni kadus NO2-N akumuleerumine reaktsioonitsoonis A9 järk-järgult ja väljavoolu TIN kontsentratsioon vähenes mõistliku tasemeni.
2.2 Biokile nitrifikatsioonivõime muutused igas aeroobse reaktsiooni tsoonis erinevatel reaktsioonitemperatuuridel
Kolme-etapilise A/O-MBBR-süsteemi nitrifikatsioonivõime muutuste üldiseks hindamiseks analüüsiti NH₄⁺-N nitrifikatsiooni kiirust ja biokile nitrifikatsioonivõimet igas aeroobses reaktsioonitsoonis erinevatel reaktsioonitemperatuuridel. Tulemused on näidatudJoonised 3 ja 4, vastavalt.
Joonis 4 Nitrifikatsiooni eemaldamise koormus ja sobituskõverad 1. ja 2. etapi A/O-MBBR alamsüsteemide aeroobsetes tsoonides erinevatel reaktsioonitemperatuuridel
AlatesJoonis 3, on näha, et kolme-etapilise A/O-MBBR süsteemi sees koormavad kahe-punktilise sissevoolu tõttu esimese-etapi A/O-MBBR alamsüsteemi O3 ja O4 reaktsioonitsoonid ning teise{{9}{}etapi A/O-MBBR reaktsioonitsoonid O7 ja O8 süsteemist. Nii tavalistes kui ka keskmise{12}}madala temperatuuri tingimustesNende kahe alamsüsteemi NH₄⁺-N nitrifikatsiooni määr olid vastavalt 43,1%, 49,6% ja 33,8%, 54,0%.. See näitab, et keskmise -madala temperatuuri tingimustes oli NH₄⁺-N nitrifikatsiooni panuse määr teise-astme allsüsteemis 20,2% kõrgem kui esimese-astme allsüsteemis.
AlatesJoonised 4(a) ja (c), on näha, et O3 ja O7 aeroobsete reaktsioonitsoonide biokile normaalsel temperatuuril on need peamised reaktsioonitsoonid kolme -etapilises A/O-MBBR süsteemis orgaanilise aine lagundamiseks koos nitrifikatsioonifunktsiooniga. Kui SCOD-i eemaldamise koormus kandepinna pindala kohta (lühendatult "SCOD-i eemaldamise koormus", arvutatuna KHT-na) oli väiksem kui 2,0 g/(m²·d) ja nitrifikatsioonikoormus kandja pindala kohta (lühendatult "nitrifikatsioonikoormus", arvutatud kui N) oli väiksem kui 1,6 g/(m²·d), arvutatakse seos kandja eemaldamise koormuse lühendatud nitrifikatsioonipinna kohta N) ja nitrifikatsioonikoormus järgisid esimest -järgu lineaarset reaktsiooni, kaldega vastavalt 0,83 ja 0,84. Kui nitrifikatsioonikoormus tõusis 1,6-6,0 g/(m²·d), järgnes nitrifikatsiooni eemaldamise koormuse ja nitrifikatsioonikoormuse vaheline suhe nulljärku reaktsioonile, mille keskmine nitrifikatsiooni eemaldamise koormus oli vastavalt 1,31 ja 1,34 g/(m²·d). Kui SCOD-i eemaldamise koormus oli 2,0-4,0 g/(m²·d) ja nitrifikatsioonikoormus 1,6-6,0 g/(m²·d), kuigi nulljärku reaktsioonisuhe nitrifikatsiooni eemaldamise koormuse ja nitrifikatsioonikoormuse vahel jäi muutumatuks, vähenes vastav keskmine nitrifikatsiooni eemaldamise koormus 0-ni.95 g/(m²·d). Biokilede puhul O3 ja O7 aeroobsetes reaktsioonitsoonides keskmisel ja madalal temperatuuril, kui SCOD eemaldamise koormus oli alla 2,0 g/(m²·d) ja nitrifikatsioonikoormus alla 1,1 g/(m²·d), vähenesid nitrifikatsiooni eemaldamise koormuse ja nitrifikatsioonikoormuse lineaarsed kalded vastavalt 0,811 ja 0. Kui nitrifikatsioonikoormus tõusis 1,1-6,0 g/(m²·d), langesid vastavad keskmised nitrifikatsioonieemalduskoormused vastavalt 0,78 ja 0,94 g/(m²·d), mis tähendab 40,4% ja 19,4% langust võrreldes normaalsete temperatuuritingimustega. Kui SCOD eemaldamise koormus tõusis 2,0-4,0 g/(m²·d), langesid vastavad keskmised nitrifikatsiooni eemaldamise koormused vastavalt 0,66 ja 0,91 g/(m²·d), mis tähendab 30,5% ja 6,2% langust võrreldes tavatemperatuuritingimustega. Biokile nitrifikatsioonivõime O3 reaktsioonitsoonis oli kooskõlas HEM jt uurimistulemustega. vastavatel tingimustel. Siiski on tähelepanuväärne, et keskmise ja madala temperatuuri tingimustes oli O7 reaktsioonitsooni biokilega võrreldes O3 reaktsioonitsooni biokilega tugevam nitrifikatsioonivõime.
AlatesJoonised 4(b) ja (d), on näha, et normaaltemperatuuril aeroobsetes reaktsioonitsoonides O4 ja O8 olevate biokilede puhul on need reaktsioonitsoonid kolme -etapilise A/O{-MBBR süsteemis, mis täidavad peamiselt täiendavat nitrifikatsioonifunktsiooni. Kui SCOD eemaldamise koormus oli alla 1,0 g/(m²·d) ja nitrifikatsioonikoormus alla 1,3 g/(m²·d), järgis nitrifikatsiooni eemaldamise koormuse ja nitrifikatsioonikoormuse vaheline seos esimest -järgu lineaarset reaktsiooni, kaldega vastavalt 0,86 ja 0,88. Kui nitrifikatsioonikoormus tõusis 1,3-3,0 g/(m²·d), järgnes nitrifikatsiooni eemaldamise koormuse ja nitrifikatsioonikoormuse vaheline suhe nulljärku reaktsioonile, mille keskmine nitrifikatsiooni eemaldamise koormus oli vastavalt 1,11 ja 1,13 g/(m²·d). Keskmise ja madala temperatuuri tingimustes, kui SCOD eemaldamise koormus oli alla 1,0 g/(m²·d) ja nitrifikatsioonikoormus alla 1,0 g/(m²·d), vähenesid nitrifikatsiooni eemaldamise koormuse ja nitrifikatsioonikoormuse lineaarsed kalded vastavalt 0,72-ni ja 0,84-ni. Kui nitrifikatsioonikoormus tõusis 1,0-3,0 g/(m²·d), olid vastavad keskmised nitrifikatsioonieemalduskoormused vastavalt 0,72 ja 0,86 g/(m²·d), mis tähendab 35,1% ja 23,9% langust võrreldes normaalsete temperatuuritingimustega.
Ülaltoodud analüüsist on näha, et keskmisel-madalatel temperatuuridel ilmnesid nitrifikatsiooni eemaldamise koormuse ja biokile nitrifikatsioonikoormuse vahelise seose pöördepunktid igas reaktsioonitsoonis tavatemperatuuriga võrreldes varem. See nähtus on suhteliselt kooskõlas SAFWATi uurimistulemustega. Üldiselt, kuigi biokile nitrifikatsioonivõime süsteemi igas aeroobses tsoonis näitas keskmisel{3}}madalatel temperatuuridel langustrendi,biokile nitrifikatsioonivõime teise -etapi A/O-MBBR alamsüsteemi O7 reaktsioonitsoonis suurenes O3 reaktsioonitsooniga võrreldes 20,5%-37,9% ja O8 reaktsioonitsooni biokile nitrifikatsioonivõime suurenes O4 reaktsioonitsooniga võrreldes ligikaudu 19,4%.. See näitab, et teise-etapi reaktsioonitsooni seadistamine kolme-etapilises A/O{-MBBR-süsteemis on kasulik süsteemi üldise nitrifikatsioonivõime parandamiseks.
2.3 Muutused biokile denitrifikatsioonivõimes igas anoksilise reaktsiooni tsoonis erinevatel reaktsioonitemperatuuridel
Et hinnata kolme-etapilise A/O-MBBR-süsteemi denitrifikatsioonivõime muutusi üldisest vaatenurgast, analüüsiti selles uuringus biokile denitrifikatsioonivõimet igas anoksilises reaktsioonitsoonis erinevatel reaktsioonitemperatuuridel. Tulemused on näidatudJoonis 5.
Joonis 5 Denitrifikatsiooni eemaldamise koormus kolme-etapilise A/O{-MBBR-süsteemi igas anoksilises tsoonis erinevatel reaktsioonitemperatuuridel
AlatesJoonised 5(a) ja (c), on näha, et A1 ja A5 anoksiliste reaktsioonitsoonide jaoks on need peamised denitrifikatsioonitsoonid kolme -etapilises A/O-MBBR süsteemis, kasutades substraadina toorvee süsinikuallikaid. Nii tavalistes kui ka keskmise -madala temperatuuri tingimustes, kui vastav anoksilise denitrifikatsiooni süsiniku- ja -lämmastiku suhe (ΔCBSCOD / CNOx--N) oli suurem kui 5,0 ja denitrifikatsioonikoormus kandja pindala kohta (lühendatult "denitrifikatsioonikoormus" oli väiksem kui NO 7}}{x{{2}) 0,95 g/(m²·d), suhe denitrifikatsiooni eemaldamise koormuse kandja pinna kohta (lühendatult "denitrifikatsiooni eemaldamise koormus", arvutatud kui NOx--N) ja denitrifikatsiooni koormuse vahel järgis esimest -järku lineaarset reaktsiooni, kaldega vastavalt 0,87, 0,8, 0,8 ja 0,8. Kui denitrifikatsioonikoormus tõusis üle 0,95 g/(m²·d), järgis denitrifikatsiooni eemaldamise koormuse ja denitrifikatsiooni koormuse vaheline suhe nulljärku, vastavate keskmiste denitrifikatsiooni eemaldamise koormustega vastavalt 0,82, 0,82 g/(m²·d) ja 0,78, 0,77 g/. Kuna ΔCBSCOD / CNOx--N vähenes, nihkus denitrifikatsiooni eemaldamise koormuse ja denitrifikatsiooni koormuse vahelise seose pöördepunkt ettepoole, lineaarne kalle madala koormuse tingimustes näitas langustrendi ja samal ajal näitas ka keskmine denitrifikatsiooni eemaldamise koormus suure koormuse tingimustes. Need tulemused näitavad, et biokile denitrifikatsioonil A1 ja A5 reaktsioonitsoonides, kasutades toorvee süsinikuallikaid, on süsiniku ja lämmastiku suhe peamine denitrifikatsioonifunktsiooni määrav tegur ning katsevee kvaliteedi tingimustes peaks A1 ja A5 anoksiliste reaktsioonitsoonide ideaalne süsiniku ja lämmastiku suhe olema suurem kui 5.
Joonistelt 5(b) ja (d), on näha, et A2 ja A6 anoksiliste reaktsioonitsoonide puhul, kuna anoksilised reaktsioonitsoonid A1 ja A5 eemaldasid ja tarbisid toorreoveest süsinikuallikad ja suurema osa retsirkulatsioonivooluga kaasas olevast nitraadist, olid anoksilised reaktsioonitsoonid A2 ja A6 pikaajalised-substraadipuudulikud-}madala koormusega-. Seetõttu olid nii tavalistes kui ka keskmise -madala temperatuuri tingimustes, kui ΔCBSCOD / CNOx--N oli vahemikus 1,0–2,0 ja denitrifikatsioonikoormus oli alla 0,50 g/(m²·d), denitrifikatsiooni eemaldamise koormuse lineaarsed kalded denitrifikatsioonikoormuse suhtes ainult vastavalt 0,51, 0,40, 0,7 ja 0,7. Veelgi enam, kui denitrifikatsioonikoormus tõusis 0,50–1,50 g/(m²·d), olid vastavad keskmised denitrifikatsiooni eemaldamise koormused vastavalt ainult 0,25, 0,20 ja 0,20, 0,17 g/(m²·d). Selle uuringu staatilise katse tulemused näitasid aga, et piisava süsinikuallika ja nitraadisubstraadi tingimustes võib biokile denitrifikatsiooni eemaldamise koormus anoksilise reaktsiooni tsoonis A2 ja A6 ulatuda vastavalt (0,66±0,14) ja (0,68±0,11) g/(m²·d). See tulemus peegeldab seda, et A2 ja A6 anoksiliste reaktsioonitsoonide biokilel on tegelikult suhteliselt tugev denitrifikatsioonivõime, mida piirab süsinikuallika ja nitraadisubstraatide puudumine selles pilootsüsteemis.
AlatesJoonis 5(e), on näha, et A9 anoksilise reaktsioonitsooni puhul kannab see denitrifikatsioonikoormust kogu nitraadi puhul, mis voolab välja kolme -etapilise A/O{-MBBR süsteemi kahest esimesest etapist, kasutades denitrifikatsioonisüsiniku allikana väliselt lisatud naatriumatsetaati. Nii tavalistes kui ka keskmise -madala temperatuuri tingimustes, kui ΔCBSCOD / CNOx--N oli suurem kui 5 ja denitrifikatsioonikoormus oli alla 2,5 g/(m²·d), järgis denitrifikatsiooni eemaldamise koormuse ja denitrifikatsiooni koormuse vaheline seos esimest -järku lineaarset reaktsiooni, kaldega vastavalt 4,9 ja 00.3. Kuna aga ΔCBSCOD / CNOx--N vähenes, näitas denitrifikatsiooni eemaldamise koormuse ja denitrifikatsioonikoormuse vahelise seose lineaarne kalle langustrendi. See tulemus näitab ka, et biokile denitrifikatsioonil A9 reaktsioonitsoonis, kasutades välist süsinikuallikat, on süsiniku ja lämmastiku suhe ka peamine denitrifikatsioonifunktsiooni määrav tegur, kusjuures nõutav denitrifikatsiooni süsiniku ja lämmastiku suhe on suurem kui 3. Samal ajal on reaktsiooni temperatuurimuutuste mõju selle denitrifikatsioonifunktsioonile suhteliselt väike.
2.4 Biokile nitrifikatsioonivõime ja morfoloogilised omadused igas aeroobse reaktsiooni tsoonis staatilistes katsetingimustes
Biokile nitrifikatsioonivõime igas aeroobses reaktsioonitsoonis staatilistes katsetingimustes on näidatud jooniselJoonis 6. Jooniselt 6 on näha, et normaaltemperatuuril olid biokile nitrifikatsioonivõimed O3, O4, O7 ja O8 aeroobsetes reaktsioonitsoonides vastavalt (1,37±0,21), (1,23±0,15), (1,40±0,20) ja (1,25±0,13) g/(m²d). Keskmisel -madalal temperatuuril olid biokile nitrifikatsioonivõimed vastavates aeroobsetes reaktsioonitsoonides vastavalt (1,07±0,01), (1,00±0,04), (1,08±0,09) ja (1,03±0,05) g/(m²·d), vähenedes 21,9% ja 21,9% võrra. 17,6% võrreldes normaaltemperatuuriga. Need staatilised katsetulemused on kooskõlas pilootsüsteemi mõõdetud väärtuste suundumusega. Lisaks võib täheldada, et biokile mõõdetud nitrifikatsioonivõime igas aeroobses tsoonis staatilistes katsetingimustes oli mõnevõrra kõrgem kui pilootsüsteemi tegelikud väärtused. Analüüs omistab selle ühe ammooniumlämmastikusubstraadi ja peaaegu -küllastunud kõrge lahustunud hapniku tingimuste kasutamisele staatiliste katsete ajal, mis toob kaasa biokile nitrifikatsioonivõime kõrgema taseme. Normaaltemperatuuril olid kolme -etapilise A/O{-MBBR süsteemi O3, O4, O7 ja O8 reaktsioonitsoonide tegelikud nitrifikatsioonivõimsused vastavalt 95,6%, 90,6%, 95,7% ja 90,4% maksimaalsest nitrifikatsioonivõimest staatiliste katsete järgi. Keskmisel -madalal temperatuuril vähenes tegelik nitrifikatsioonivõime reaktsioonitsoonides O3, O4, O7 ja O8 vastavalt 72,9%, 72,0%, 87,0% ja 84,5%.
Täiendav analüüs näitas, et normaalsel temperatuuril olid O3, O4, O7 ja O8 aeroobsete reaktsioonitsoonide biokile ammoniaagi spetsiifilised oksüdatsioonikiirused (nitrifikatsioonikiirus massiühiku kohta MLVSS, arvutatud N-na) (0,062±0,0095), (0,059±0,0072), (0,0860±0,0072), (0,0060±0,060) (0,060±0,0063) g/(g·d) vastavalt. Keskmisel -madalal temperatuuril olid biokile ammoniaagi spetsiifilised oksüdatsioonikiirused O3 ja O4 aeroobsetes reaktsioonitsoonides vastavalt ainult (0,046±0,0004) ja (0,041±0,0016) g/(g·d), vähenedes normaalse temperatuuriga võrreldes 25,8% ja 30,5%. Seevastu biokile spetsiifilised ammoniaagi oksüdatsioonikiirused O7 ja O8 aeroobsetes reaktsioonitsoonides olid vastavalt (0,062±0,0051) ja (0,060±0,0029) g/(g·d). Võrreldes normaalsete temperatuuritingimustega jäi O8 reaktsioonitsooni biokile ammoniaagi oksüdatsioonivõime muutumatuks, samas kui O7 aeroobse reaktsioonitsooni biokile ammoniaagi oksüdatsioonivõime tõusis isegi 3,3%. See tulemus näitab hästi, et keskmise -madala temperatuuri tingimustes on katsesüsteemi teise-etapi reaktsioonitsooni biokile nitrifikatsioonivõime parem ja teise-astme allsüsteemi panus süsteemi üldisesse nitrifikatsiooni on mõistlikum.
Biokile morfoloogia vaatlustulemused esimese ja teise etapi A/O-MBBR alamsüsteemi aeroobse reaktsiooni tsoonis on näidatudJoonis 7. Normaalsel temperatuuril olid biokile paksused aeroobsete reaktsioonide tsoonides O3, O4, O7 ja O8 vastavalt (217,6±54,6), (175,7±38,7), (168,1±38,2) ja (152,4±37,8) μm. Keskmisel -madalal temperatuuril olid biokile paksused O3 ja O4 reaktsioonitsoonides vastavalt (289,4±59,9) ja (285,3±61,9) μm, mis tähendab 33,0% ja 62,4% kasvu võrreldes biokile paksusega normaaltemperatuuril. Seevastu biokile paksused reaktsioonitsoonides O7 ja O8 olid vastavalt (173,1 ± 40, 2) ja (178, 3 ± 31, 2) μm, kasvades tavatemperatuuriga võrreldes vaid 3, 0% ja 17, 0%. Mõned uuringud on näidanud, et õhematel biokiledel on tugevam ammoniaagi oksüdatsioonivõime, mis on suhteliselt kooskõlas selle uuringu eksperimentaalsete tulemustega. Analüüs põhjendab seda asjaoluga, et biokile nitrifitseerivad bakterid on biokile kihilises struktuuris vertikaalselt jaotunud; liigne biokile paksus vähendab substraadi massiülekande efektiivsust ja substraadi afiinsust. Veelgi enam, keskmise -madala temperatuuri tingimustes oli lahustunud hapniku kontsentratsioon pilootsüsteemi igas aeroobses tsoonis palju madalam kui staatilises katsereaktoris (erinevus 3,0–5,0 mg/l). Eriti O3 ja O4 reaktsioonitsoonide paksemate biokilede puhul põhjustas hapniku massiülekandevõime vähenemine biokiles nende tegeliku nitrifikatsioonivõime vähenemise (ainult umbes 70% staatilistes tingimustes mõõdetud maksimaalsest nitrifikatsioonivõimest). Seetõttu on puhta biokile MBBR jaoks vaja suurendada biokile uuenemist, suurendades nihkeintensiivsust ja mõistlikult kontrollida biokile paksust, et säilitada biokile nitrifikatsioonivõime.
3. Järeldus
① Reaktsioonitemperatuuril 10-16 kraadi (keskmine-madal temperatuur), töötlemise voolukiirusel (23,6±5,4) m³/d ja süsinikuallika doosil 50-90 mg/L (arvutatud KHT-na) kolmanda A,{}MB{8} {8. alamsüsteemi{}/O BR alamsüsteemis Kolmeastmelise A/O-MBBR pilootsüsteemi heitvee SCOD, NH₄⁺-N ja TIN kontsentratsioonid olid vastavalt (26±6), (0,4±0,6) ja (6,8±3,6) mg/l.keskmised eemaldamismäärad ulatuvad 82,3%, 99,0% ja 82,8%ni.
② Keskmise -madala temperatuuri tingimustes tekkis aeroobsete reaktsioonitsoonide biokile erinevuste tõttu esimese-etapi ja teise-etapi A/O-MBBR alamsüsteemi vahel erinevus biokile nitrifikatsioonivõimes kahe alamsüsteemi vahel. Eriti esimese -etapi A/O-MBBR alamsüsteemi puhul vähenes biokile paksuse suurenemise tõttu nitrifikatsioonivõime. Biokile nitrifikatsioonivõime säilitamiseks on vaja biokile paksust mõistlikult kontrollida.
③ Kolme-etapilise A/O{-MBBR pilootsüsteemi puhul oli reaktsiooni temperatuurimuutuste mõju denitrifikatsioonifunktsioonile suhteliselt väike. Erinevatel reaktsioonitemperatuuridel peab denitrifikatsiooni süsiniku - ja -lämmastiku suhe, kasutades süsinikuallikana toorvett, olema suurem kui 5 ja denitrifikatsiooni süsiniku - ja -lämmastiku suhe, kasutades süsinikuallikana väliselt lisatud naatriumatsetaati, peab olema suurem kui 3.