תפקיד MBBRs ב- Modern Foodsent Removal

העברת תגובות ביו-סרטים (MBBRs) הופיעו כפלטפורמת טיפול ביולוגית יעילה ביותר להסרת חנקן ו זרחן ממי פסולת עירוניים ותעשייתיים.בניגוד למערכות קידוד המופעלות על ביומסה מושעה, MBBRs משלבות צמיחה ביו-סרטמית על נושאי אקלים מעוצבים במיוחד אשר התפשטו באופן קבוע בתוך הכור.

ביישומים להסרת חומרים מזינים, MBBRs להשיג יעילות טיפול גבוהה על ידי תמיכה בקהילה מיקרוביאלית מגוונת בתוך הביופילם. אזורי אירובי ליד משטח ביופילם להקל על ניטרינג וחמצן אורגני, בעוד שכבות oxic עמוק יותר מאפשרות denitrification כאשר nitrate diPRffuses משופרת בתוך בפנים. stratification זה מאפשר ניטרינג סימנולוגי (NDS) תחת תנאים מתאימים להסרת פחמן או אזורי פחמן מופעלים).

מכניזם של MBBR

פיתוח ביופיל ומיקרוביולוגיה מיקרוביאלית

הביצועים של כל מערכת MBBR תלוי הבריאות, עובי, ופעילות של הביופיל המחוברים לתקשורת נושאת. Biofilm התפתחות מתקדמת דרך שלבים נפרדים: ההחזקה הראשונית של תאים פלאקוניים אל פני השטח המוביל, היווצרות מיקרוקולוני, הזדווג עם חומר פולימרי חוץ סלולרי (EPS) ייצור עמוק ביותר, ובסופו של דבר מכווץ עובי קריטי במהלך שלב בוגר, מתפתח שלושה אזורים פולימרים מטבוליים של חומר מטבולי, מטבולי זה.

(ב) קבוצות מיקרוביקליות הקשורות להסרת חנקן כוללות חיידקים ע"י דלקת ריאות (AOB) כגון צפיפות:0 NitrosomonasFLT:1, nitrite-oxidizing חיידקים (NOB) כגון: 2 NitrobacterpLT 3 ו-FLT:4 Nitropiraveal hydrospiraveal:5, ו-Folicern-Fal) הם בעלי טווח חשמלי (N) אשר ניתן להעשירים את החמצן (N)

עיצוב מדיה ובחירת

התכונות הפיזיות של נושאת הביופילם הן מכריעות של ביצועי הכור.מודרני MBBR ספקים מיוצרים בדרך כלל מאזורים פוליאתילן בעלות גבוהה (HDPE) או פוליפרופילן והם נועדו לצף בחופשיות בתוך הכור תוך שמירה על ידי אתרי ספאם או צפיפות גבוהה יותר ב- 0, עם נפח עיצובי גבוה יותר, כולל שטח משטח מסוים (בדרך כלל משתנה מ-900 m2 / m for סטנדרטי), כלומר, 0, 000 אינץ ') עם נפח פנימי גבוה יותר (בדרך כלל גבוה יותר, עם נפח פנימי (בדרך כלל גבוה יותר) עם שטח חיצוני) או בינוני (בדרך כלל גבוה יותר, עם שטח עיצובי) עם שטח כולל שטח (בדרך כלל גבוה יותר, 0-25.

בפועל, בחירת נושא כוללת עצירות בין שטח פני השטח, הידראולי ערבוב אנרגיה, ו מוצקות שימור K1-סוג ספקים (cylindrical עם גבולות פנימיים) משמשים נרחב עבור יישומים עירוניים, בעוד עיצובים אחרונים כוללים ספירלה או helical Geometries כי שיפור העברת המונים ובקרת פירוק ביופילם מסוימים מציעים ספקים עם פני השטח מונדסים כדי לשפר את ההחזקה הראשונית ומהירות גבוהה של בדיקות מים, במיוחד, כאשר טיפול יעיל יותר, הוא טיפול בטמפרטורה גבוהה.

גורמים גוברים על יעילות חומרים מזינים

לנטרל חמצן ואסטרטגיה

חמצן מפוכח (DO) הוא אולי הפרמטר המבצעי המשפיע ביותר ב- MBBR להסרת חומרים מזינים.עבור nitrification, ריכוזים בדרך כלל צריך להיות נשמר מעל 2-3 מ"ג / L בנוזל הגדול כדי להבטיח חדירה חמצן נאותה לתוך biofilm. עם זאת, עודף יכול להיות כירומי פוליבואידים מועסקים, להגדיל את צריכת האנרגיה, ודכאת על ידי שמירה על תנאי אירובי לחלוטין.

עבור הסרת זרחן במערכות MBBR הנשען על EBPR, תצורת הכור חייבת לכלול הסרת אנירוביים ואוויריים נפרדים, באזור אנירובי, שחרור PAOs פוספט כפי שהם לוקחים חומצות שומן תנודתיות (VFAs) ולאחסנים אותם כמו אורגניזמים פולימולקולקליים (PHA) באזור האנירובי, PAOs oxize מאוחסנים בתוך תאים חשמליים כגון חומצה פוליקוגניתולציה).

טמפרטורה וריאציות עונתיות

לטמפרטורה יש השפעה משמעותית על ביצועי MBBR כי זה משפיע על שיעורי צמיחה מיקרוביאלית, קינטיקה אנזימים, ו diffusion coefficients. Nitrifying חיידקים רגישים במיוחד לטמפרטורות נמוכות, עם שיעורי התגובה יורדות ב-50% עבור כל 10 מעלות צלזיוס ירידה מתחת לתנאים אופטימליים. באקלים קר, המפעילים עשויים להיות צריכים להגדיל את נפח ההגשה, להפחית את שיעור הטעינה, או לספק תוספת לשמירה על טמפרטורות ממות במהלך כמה חודשים.

שינויים עונתיים בטמפרטורת המים של פסולת גם להשפיע על התחרות בין AOB ו- NOB בטמפרטורות נמוכות יותר, פעילות NOB מדוכאת יותר מפעילות AOB, מה שמוביל להצטברות nitrite שניתן ליהנות מטמפרטורות nitriation חלקית-anammox (PN/A) מונעת מ- MBs עבור נתיבי הסרת קיצור דרך חנקן, אשר צורכים פחות חמצן ודורשים ללא טיפול תרופתי ב-N2C עדיין מעל ל-NCR / ADD / ADD / AST.

זמן החזרה hydrulic ועומס אורגני

זמן שימור הידרולקטי (HRT) וקצב טעינה אורגני (OLR) חייב להיות מותאם בקפידה ליעדי הטיפול הרצויים. במערכות MBBR המיועדות לטיפול משני עם nitrification, HRT בדרך כלל נע בין 4 עד 12 שעות, עם ערכי OLR בין 0.5 ו 2.0 ק"ג BOD / m3 / יום עבור יישומים ניטריים ניטארי, שבו המוקד הוא על מלוטש משני, כמו גם נמוך יותר מאשר עם רמות פחמן 3.

הסרת Phosphorus על ידי שיטות כימיות תלויה יחס מתכת-to-phosphorus molar, pH, ושילוב תנאים. מינונים אופייניים טווח בין 1.5 ל 3.0 הטרדות של מתכת עבור אלומיניום, עם מינונים גבוהים יותר הדרושים בערכי pH נמוכים יותר. כאשר הסרת זרחן כימי משולבת עם כורים MBBR, מלח ניתן להוסיף זרם של כור מתכת, ישירות לתוך hydrus לתוך רצפה לתוך hydrus לתוך hydrolex.

הערכה וביצוע

שיטות רגישות ואנליטיות

הערכה ביצועית של מערכות MBBR דורשת ניטור של פרמטרים מרכזיים באיכות המים הן המשפיע והן יעילות.עבור הסרת חנקן, המדידות כוללות בדרך כלל את חנקן Kjeldahl (TKN), אמוניה, nitrite, nitrate, וחנקן מוחלט.עבור הסרת phosphorus, סך הכל, אות'ורופוספט, שאריות מתכתיות (אם נעשה שימוש בדגימות כימיות) אבל צריך להיות משולבות יעילות יותר.

כדי להעריך בריאות ביו-סרט, מפעילי יכולים למדוד עובי ביו-סרט באמצעות microscopy, ניתוח תמונה או שיטות מבוסס משקל. a בריא biofilm להסרת חומרים מזינים בדרך כלל נע בין 200 עד 800 מיקרומטר עובי, בהתאם לסוג המוביל ותנאי טעינה. ⁇ s הם יותר פעיל עבור מסה חזקה עבור עמידות דיפופילומטית נמוכה, בעוד ביופילים עבה מספקים יותר ביומסה אבל עלול לסבול ממגבלות חמצן חמורות יותר (SS) לתוך רמות לחץ דם קבועות).

מדדי ביצועים מרכזיים

המדד הישיר ביותר של ביצועי MBBR הוא יעילות ההסרה עבור contaminants, מחושב כמו (influent - יעילות) / influent × 100%.עם זאת, יעילות ההסרה לבדה אינה מהווה את שיעור ההטען, נפח הכור, או מלאי ביומסה (Clocking) שיעור הסרה בנפח של 0/m3/H3/Day) ושיעורי הסרה ספציפיים (kg/R/R) מציעים בדרך כלל יותר לנטרלת נוזלים משמעותיים בתנאי NCM) ב- 0.23/NST.

להסרת זרחן, אינדיקטורים ביצועי המפתח כוללים את ריכוז הזרחן הכולל של זרחן ואת המסה של זרחן הוסר ליחידת של מתכת שבוצעו. במערכות EBPR, קצב השחרור זרחן הכולל באזור אנירובי במיוחד ואת שיעור הסגידה באזור אירובי ניתן להשתמש כדי להעריך פעילות PAO בריא EBPR בדרך כלל מראה 2 / ליטרים של 2 ליטרים / 4 ליטרים של גשם מתאים במיוחד באזור אירוביים.

שילוב עם תהליכי טיפול אחרים

MBBRs אינם משמשים בדרך כלל כיחידות טיפול עמידה, אבל משולבים לתוך רכבות טיפול גדולות יותר. תצורה נפוצה מקומות MBBRs upstream של מבהרים משניים או סינון membrane, עם צינורות biofilm המשמשים תמיכה ביומסה ראשונית תמיכה biomass כאשר flocs קטן יותר התיישב או מסונן בתהליכים זרם למטה.ב כמה עיצובים, MB ערכות מותקנות מותקנות ישירות באגן מופעלת כדי ליצור קיבולת משולבת (Sudgetator) מופעלת.

עבור הסרת חומרים מזינים מתקדמת, MBBRs יכול להיות מסודרים בסדרה עם אזורי אווירוביים ו anoxic, עם זרמי מחזור פנימיים לספק ניטריט לאזור החמצן. Alternatively, כור אחד יכול להיות מופעל בזרימה רציפה או מצב ספארי, אשר כולל מתקני מפגש מתחת ל- MBL הנוכחי, שבו aeration הוא מחזור שלם על מנת ליצור שינוי אירובי ותנאים oxic של הטכנולוגיה הנוכחית מאפשר לעתים קרובות להיות מ"מ"ג חנקן"ד, עם ריכוז קיים עם ריכוז אחד של צפון אמריקה, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 מוגבל של צפון מזרח אסיה, 000, 000, 000 חנקן, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 חנקן, 000, 000 חנקן, 000 חנקן, 000, 000, 000, 000 חנקן, 000, 000, 000, 000 מוגבל של פעילות, 000, 000, 000 חנקן, 000 מוגבל של פעילות, 000 כדי להשיג ריכוז, 000, 000 חנק, 000, 000, 000 חנק, 000 חנק, 000 חנק, 000 חנק, 000 חנקן, 000

מקורות חיצוניים כגון:0. [WEB EPA מחקר דף מחקר מים EPA] מספקים הדרכה על עיצוב MBBR וביצועים, בעוד פרסומים בתעשייה כמו FLT:2 Water OnlineofFLT 3 מציעים מחקרים מקרה ותובנות מפעיל.מחקר אקדמי שפורסם באמצעות ה-FLT:4IWA PublishingFLT:5 פלטפורמה מספקת נתונים מצופים על biofilms ו-Norative Optimization for אופטימיזציה.

אתגרים תפעוליים ואסטרטגיות מייגציה

Biofilm Swling ו-Clogging

biofilm צנרת היא תופעה טבעית שבה עודף biofilm detaches מן המוביל ונכנס נוזל הרובץ. בעוד כמה detachment הוא הכרחי כדי לשמור על ביופיל פעיל, מזחלות מוגזמת יכול להפחית את יכולת הטיפול ולהגביר את המטענים על תהליכים במורד הזרם. Sluming מופעל לעתים קרובות על ידי שינויים בקצב הטעינה, טמפרטורה או אינטנסיביות של צמצום זה, יכול ליישם עומסים הדרגתיים, להסתגל מעבר, כדי למנוע קיבולת עיצוב מוגזמת, או מופעלת, היא מופעלת יותר מופעלת.

כריתת נשא מתרחשת כאשר ביופיל גדל עבה מספיק כדי לחסום את הערוצים הפנימיים של המוביל, להגביל את זרימת המים ולהפחית את שטח פני השטח האפקטיבי. C הוא יותר נפוץ בנשאים עם אזורי משטח ספציפיים גבוה ומערכות טיפול שפכים עם קנסות גבוהים או תוכן גילוח. שיטות ניקוי מכני, כגון פיסול אוויר תקופתי או שימוש של ניקוי ייעודי, יכול להסיר עודף ביופילם לשחזר ביצועים כמו גם שימוש מימן על בסיס חמצן או על בסיס חמצן זה.

שליטה ו Odor

Foaming יכול להיות בעייתי במערכות MBBR המופעלות על ידי שיעורי טעינה גבוהים או עם הצטברות משמעותית.נוכחות של גולשים, חלבונים, אורגניזמים מפוצצים יכול לייצב קצף, המוביל לבעיות תפעוליות כגון עבירה של Weirs, חיישנים, מכסה. סוכנים אנטיפואם ניתן להשתמש בספאם, אבל שליטה מקור יעילה יותר בטווח הארוך.

אנרגיה וכלכלה תהליכים

עלויות האנרגיה מייצגות חלק משמעותי מהתקציב התפעולי עבור מערכות MBBR, במיוחד עבור aeration ו- המשאבה. האנרגיה הנדרשת להפעלה ב- MBBRs היא בדרך כלל גבוהה יותר מאשר במערכות סלפי מופעלות, משום שהנושאות מגבירות את הביקוש לחמצן ודורשות אנרגיה נוספת לערבב כדי לשמור אותם מושעה.אבל יעילות הטיפול הגבוהה יותר וטביעת הרגל קטנה יותר יכולה להוריד את העלויות הללו באמצעות דרישות קרקע מופחתות ובירת הון עבור בנייה חדשה עבור התקני מסחרר, לעתים קרובות, עבור עלויות חדשות, להורדת עלויות של הגדלות, להובלת קיבולת חדשה של הגדלות של ה- MBCreatives, היא לעתים קרובות, תוספת של הפחתת עלויות של ה-BR.

ביקורת אנרגיה מקיפה צריכה להעריך את היעילות של מכופים, מסוחרי חשמל, ושילוב ציוד, עם שיקול של כוננים במהירות משתנה ומערכות בקרה אוטומטיות אשר להתאים את ההצתה בזמן אמת. כמה מתקנים השיגו חיסכון של 20-30% אנרגיה על ידי התקנת דיפרנים דקים וקידוד דו-נקודות על בסיס ניטור ammonia.

תוצאות חיפוש ו-Common Performance Data

יישום בקנה מידה מלא של טכנולוגיית MBBR להסרת חומרים מזינים תועדו על פני מגוון רחב של קשקשים וגיאוגרפיות. A Case Case Study from a Town Treatment plant באזור האגמים הגדולים של צפון אמריקה דיווחו על יעילות של הסרת חנקן הכוללת של 85-92% באמצעות מערכת MB 2 שלבים עם הפחתה מוקדמת של 3 שעות לאחר חנקן לאחר חנקן, 000 בממוצע, 000 000 000 000 חנקן, 000 בממוצע, 000 חנקן עם בשלב זה היה עם בשלב איטי של 3 שעות לאחר מכן עם חנקן חום.

דוגמה נוספת ממתקן טיפול בשפכים לעיבוד מזון הדגים הסרת זרחן מעל 95% באמצעות משקעים כימיים ישירות בכור MBBR. Ferric chloride נעשה יחס של 2:1, ואת וכתוצאה מכך flocs תחמוצת ברזל מצטבר בתוך המטענים הביופילם, שיפור הסרת זרחן דרך מודעות ביולוגית ופיזיות-כימיקליות.

עבור מתקנים בהתחשב באימוץ MBBR, בדיקות טייס מומלץ להקים פרמטרים עיצוב ספציפיים באתר ול להכשיר מפעילי על קצבאות של ניהול ביו-סרטים. מחקר טייס מעוצב היטב יכול גם לזהות בעיות פוטנציאליות עם בחירת נושא, דרישות אישור, ו downstream מוצקs טיפול. את החוויות של מאמצים מוקדמים הראו כי מערכות MB יכול להיות מופעל בהצלחה עם צוות מינימלי נוסף בהשוואה לצמחים קונבנציונליים, בתנאי לקבל הכשרה נאותה ותהליך בקרה ביולוגית.

כיוונים עתידיים וחדשנות

מאמצי המחקר והפיתוח הנוכחיים מתמקדים בשיפור עומק של מודלים ביו-סרטים עבור מערכות MBBR.חיזוי ביצועי הסרת חומרים מזינים בתנאי טעינה דינמיים נשאר אתגר, מודלים מכניסטים אשר מהווים את מבנה ביו-סרט, מגבלות העברת המונים, וגיוון המיקרוביאלי מפותחים לתמוך אופטימיזציה של מחשבי-הקודמות בכלים ביולוגיים מולקולריים, כגון ריצוף גבוה והזדקנות בברייברידיזציה (Fishing) הם מספקים תובנות מדויקות יותר של מיקרובידורציה קהילתית, המאפשרת של חומרים מתקדמים יותר, המאפשרת של מיקרו-מיקרו-מיקרו-תחומיים מתקדמים של טכנולוגיות, כגון אופטימיזציה של טכנולוגיות מתקדמות יותר, כגון אופטימיזציה של טכנולוגיות מתקדמות יותר, כגון אופטימיזציה של טכנולוגיות.

אזור מתפתח נוסף הוא השימוש של MBBRs עבור תהליכים של anamox הזרם המרכזי, אשר יכול להפחית באופן משמעותי צריכת האנרגיה ייצור סלפט בהשוואה לתקני חנקן קונבנציונליים-denitrification. בעוד מערכות מבוססות aammox כבר הוקמו לטיפול צדי הזרם, היישום שלהם לתנאי הזרם המרכזי הוא אתגר על ידי טמפרטורות נמוכות, גבוה C / N יחס, ואת הצורך עבור אחזקות ביומסה יעילה של MB לספק פלטפורמה יציבה עבור כמה שנים מוקדם של חיידקים, אשר מציעים בהדרגה, אשר הם לפתח תאים סביבתיים, אשר הם לפתח תאים רגישים.

לבסוף, השילוב של מערכות MBBR עם מקורות אנרגיה מתחדשת ובקרת תהליכים חכמים צובר מערכת הפעלה.מערכות הפעלה סולארית, בשילוב עם חיישנים תזונתיים בזמן אמת ואלגוריתמים למידת מכונה, יש פוטנציאל להפחית טביעת רגל פחמן תוך שמירה על עמידה עם היתרים.כפי שתקנות סביבתיות ממשיכות להדק ואת הערך של התאוששות גדל, טכנולוגיית MB ממוקמת היטב כדי לשחק תפקיד מרכזי במעבר לכיוון בר קיימא, ניהול מים מעגלי.

סיכום ותשובה

העברת Bed Biofilm Reactors מייצגת טכנולוגיה בוגרת אך מתפתחת ללא הרף להסרת חומרים מזינים בטיפול בשפכים.הביצועים שלהם בנוי על הממשק בין אקולוגיה ביו-סרט, עיצוב נושא וניהול תפעולי.כאשר מתוכנן ומופעל כראוי, MBBRs יכול להשיג יעילות הסרת יעילות מעל 90% עבור חנקן ו זרחן, עמידה בדרישות הרגולטוריות המחמירות ביותר בעת מתן טביעת רגל קומפקטית וגמישות לא דורשות, אך כיום, אך דורשות יעילות של פתרונות אנרגיה.

עבור רשויות עירוניות ותעשיות העומדות בפני גבולות פריקה תזונתית, MBBRs מציעים פתרון מוכח, אמין, וחסכוני כי ניתן להתאים למגוון רחב של תנאים ספציפיים של מוצרים ספציפיים של מוצרים, תהליך מודלים, ואוטומציה להמשיך להתקדם, הביצועים והגישה של טכנולוגיית MBBR יכולים רק לשפר, לייעל את תפקידה כאבן הפינה של טיפול במים ביולוגיים מודרניים.