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        MBBR工藝在反硝化反應中的應用

        發布時間:2020-12-04 10:45人氣:

        反硝化

        移動床反應器已經被成功應用于前置、后置和組合反硝化工藝中。與其他的生物反硝化工藝相同,在設計時必須考慮的因素有:

        1)      反應器內有合適的碳源和恰當的碳氮比;

        2)      所需的反硝化程度;

        3)      污水溫度;

        4)      回流或上游來水的溶解氧。

        前置反硝化的移動床生物膜反應器

        當需要去除BOD、硝化和中等程度的脫氮時,前置反硝化的MBBR非常適合。為了充分利用缺氧反應器的容積,進水中的易生物降解COD和氨氮(C/N)比值應合適。因為MBBR的硝化階段需要升高溶解氧,因此回流中的溶解氧對MBBR的性能有很大影響。由此在生產上產生了一個經濟回流比(Q回流/Q進水)的上限值。超過此值再增加回流時,反硝化的總體效率就會下降。如果污水性質適合前置反硝化,在回流比為(1:1)~(3:1)時,脫氮率一般在50%~70%之間。

        在生產實踐中,反硝化速率會受到以下因素的影響:地點、污水性質(比如C/N)的季節性差別、帶入反應器的溶解氧濃度和污水溫度等。

        后置反硝化的移動床生物膜反應器

        當污水中的可降解碳天然不足、或已被上游工藝所消耗,或污水處理廠占地受限需要簡潔高速的反硝化時,可考慮后置反硝化的MBBR。因為反硝化性能不受內循環或碳源的影響,因此后置反硝化工藝可在較短的HRT下獲得很高的脫氮率(>80%)。

        如果出水BOD和硝酸鹽的要求比較嚴格,在后置反硝化的后面或許會需要一個小型的曝氣MBBR。運行經驗表明,如果上游有沉淀工藝,則可能在后置反硝化中會出現磷濃度無法滿足細胞合成之需,此時會使反硝化性能受到抑制。

        當碳的投加過量時,外加碳源的大硝酸鹽載體表面積去除率(SARR)可大于2g/(m2·d)。圖1-9給出了不同碳源和不同溫度下的硝酸鹽表面積去除率。

                                                     圖1-9 不同碳源的載體表面積去除率與溫度的關系

        前置/后置組合反硝化移動床生物膜反應器

        可將前置和后置反硝化的移動床反應器組合起來,從而利用前置反硝化的經濟性和后置反硝化的良好脫氮性能。設計時可考慮在冬季將前置反硝化反應器作為曝氣池使用。這是因為:

        1)      增加曝氣反應池體積有助于提高硝化效果;

        2)      較低的水溫會導致溶解氧濃度上升和溶解性COD減少,從而影響前置反硝化的效能。

        3)      冬季時,后置反硝化反應器可承擔所有的脫氮任務。

        反硝化的攪拌

        在反硝化MBBR中,一直使用軌行潛水機械攪拌機來循環和混合反應器內的液體及載體。設計攪拌器時應專門考慮以下方面:(1)攪拌器的位置和方向;(2)攪拌器類型;(3)攪拌能量。

        生物膜載體的相對密度大約為0.96,因此在沒有外加能量時會漂浮在水中,這與活性污泥工藝不同。活性污泥工藝沒有外加能量時,固體(污泥)會沉淀下來。由此,在MBBR中,攪拌器應放置在接近水面的位置但不能離水面太近,否則會再水面產生漩渦從而將空氣帶入反應器內。攪拌器應略微向下傾斜,這樣可把載體推到反應器的深處。一般來說,不曝氣的MBBR需要25~35w/m3的能量來攪動全部載體。

        反硝化MBBR的攪拌應特殊考慮。并不是所有攪拌器都適合在MBBR內長時間地使用。攪拌器制造商(ABS公司),利用幾個MBBR裝置開發了專門適合移動床反應器的ABS 123K攪拌器。這種攪拌器采用不銹鋼材質的、向后彎曲的攪拌槳,這樣能夠耐受載體對攪拌槳的研磨。為了防止破壞載體和磨損攪拌槳,ABS 123K攪拌器沿著螺旋槳的翼焊上了12mm的圓棒。用于移動床反應器時,ABS 123K攪拌器的轉速相當低(50Hz時為90rpm,60Hz時為105rpm)。

        攪拌反硝化MBBR所需的混合能與載體填充比和預期的生物膜生長情況有關。實踐經驗表明,低載體填充比(比如<55%)下攪拌的效率較高。填充比較高時,攪拌器很難將載體循環起來,因此應避免采用高的載體填充比。低填充比和相應的高載體表面負荷會加大生物膜濃度,從而使載體下沉,使攪拌器更容易攪動載體并使之在反應器內循環。從這個角度考慮,選擇適當的反硝化反應器尺寸是非常重要的,因為合適的反應器尺寸能使填充比和機械攪拌相適應。

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