تجزیه و تحلیل عوامل موثر بر تشکیل فیلم بیوفلر MBBR

1. تأثیر اکسیژن محلول (DO) بر روش MBBR

در فرآیند نیتریت زدایی بیولوژیکی نیتریفیکاسیون-دنیتریفیکاسیون همزمان در MBBR غلظت DO یک عامل محدود کننده اصلی است که بر نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی همزمان تأثیر می گذارد. با کنترل غلظت DO، بخش‌های مختلف بیوفیلم می‌توانند مناطق هوازی یا مناطق بدون اکسیژن را تشکیل دهند، بنابراین شرایط فیزیکی برای دستیابی به نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی همزمان را فراهم می‌کنند. از نظر تئوری، زمانی که غلظت جرم DO خیلی زیاد است، DO می تواند به داخل بیوفیلم نفوذ کند و تشکیل یک منطقه بدون اکسیژن در داخل را دشوار می کند. مقدار زیادی نیتروژن آمونیاکی به نیترات و نیتریت اکسید می شود، به طوری که TN پساب بالا باقی می ماند. ; برعکس، اگر غلظت DO بسیار کم باشد، بخش زیادی از منطقه بی هوازی در داخل بیوفیلم تشکیل می‌شود و ظرفیت نیترات زدایی بیوفیلم افزایش می‌یابد (غلظت نیتروژن نیترات و نیترات نیترات پساب خروجی هر دو بسیار کم است). . با این حال، به دلیل عرضه ناکافی DO، MBBR اثر نیتریفیکاسیون فرآیند کاهش می‌یابد و باعث افزایش غلظت نیتروژن آمونیاکی پساب می‌شود که باعث می‌شود TN پساب افزایش یابد و بر اثر تصفیه نهایی تأثیر بگذارد.
یک مقدار بهینه برای روش MBBR برای تصفیه فاضلاب خانگی شهری DO: زمانی که غلظت جرم DO بالای 2 میلی گرم در لیتر است، DO تأثیر کمی بر اثر نیتریفیکاسیون MBBR دارد. میزان حذف نیتروژن آمونیاکی می تواند به 97-99٪ برسد و نیتروژن آمونیاکی پساب را می توان حذف کرد. آن را زیر 1.0 میلی گرم در لیتر نگه دارید. هنگامی که غلظت جرمی DO حدود 1.0 میلی گرم در لیتر است، میزان حذف نیتروژن آمونیاک حدود 84٪ است و غلظت نیتروژن آمونیاک پساب به طور قابل توجهی افزایش می یابد. علاوه بر این، DO در مخزن هوادهی نباید خیلی زیاد باشد. اکسیژن محلول بیش از حد می تواند باعث شود که آلاینده های آلی خیلی سریع تجزیه شوند و در نتیجه کمبود مواد مغذی برای میکروارگانیسم ها ایجاد شود و لجن فعال مستعد پیری و ساختار شل است. علاوه بر این، اگر DO بیش از حد بالا باشد، انرژی بیش از حد مصرف می کند که از نظر اقتصادی نیز نامناسب است.

از آنجایی که روش MBBR عمدتاً از پرکننده‌های معلق برای دستیابی به تصفیه نهایی فاضلاب استفاده می‌کند، تأثیر DO بر پرکننده‌های معلق نیز کلید کل نتایج تصفیه است. تحت عمل هوادهی، آب همراه با پرکننده سیال می شود و درجه تلاطم جریان آب بیشتر از بدون پرکننده است، که باعث تسریع تجدید فصل مشترک گاز و مایع و انتقال اکسیژن و افزایش سرعت انتقال اکسیژن می شود. . با افزایش تعداد پرکننده ها، اثرات برش و تلاطم بین پرکننده ها، جریان هوا و جریان آب تقویت می شود. هنگامی که سرعت پر شدن پرکننده به 60% می رسد، اثر سیال شدن پرکننده در آب بدتر می شود و درجه تلاطم بدنه آب نیز کاهش می یابد و باعث می شود سرعت انتقال اکسیژن کاهش یابد و میزان مصرف اکسیژن کاهش یابد. بنابراین، برای انواع مختلف کیفیت آب، کنترل مقدار DO برای نتیجه نهایی تصفیه کل فرآیند بسیار مهم است.

2. تاثیر زمان ماند هیدرولیکی بر فرآیند MBBR

زمان نگهداری هیدرولیک مناسب (HRT) یک عامل کنترل مهم برای اطمینان از اثر تصفیه و سرمایه گذاری اقتصادی پروژه است. طول زمان ماند هیدرولیکی مستقیماً بر زمان تماس بین مواد آلی در آب و بیوفیلم تأثیر می گذارد که به نوبه خود بر راندمان جذب و تجزیه مواد آلی توسط میکروارگانیسم ها تأثیر می گذارد. بنابراین، یافتن یک HRT اقتصادی و معقول برای انواع مختلف فاضلاب یکی از مسائل کلیدی است. تحقیقات در مورد HRT در داخل و خارج از کشور به مطالعه تاثیر خود HRT محدود نمی شود، بلکه برای درک اثرات ماکروسکوپی از طریق آزمایشات است.
در شرایط عادی، با گسترش تدریجی HRT، غلظت COD پساب به تدریج کاهش می یابد. اکثر آزمایشات داخلی معتقدند که میانگین غلظت COD پساب با افزایش زمان نگهداری هیدرولیک کاهش می یابد. برای کوتاه کردن زمان نگهداری هیدرولیک، می توان با افزایش نسبت پرکننده (تا 70٪) به آن دست یافت. هنگامی که الزامات برای کیفیت آب پساب بالا نباشد، نسبت پرکننده را می توان کاهش داد. علاوه بر این، نتایج آزمایش نشان می دهد که: در شرایط بار نیتروژن آمونیاکی متوسط ​​و کم، با کاهش HRT، بار سطحی نیتروژن آمونیاکی به تدریج افزایش می یابد، در حالی که میزان حذف سطح اولیه را حفظ می کند یا تا حدی افزایش می یابد. هنگامی که بار نیتروژن آمونیاکی به سطح بالایی افزایش می یابد، همانطور که HRT کاهش می یابد، سرعت حذف نیتروژن آمونیاک به تدریج کاهش می یابد.

3. تأثیر دمای آب بر روش MBBR

در میان عوامل مختلفی که بر فعالیت های فیزیولوژیکی میکروارگانیسم ها تأثیر می گذارد، نقش دما بسیار مهم است. دمای مناسب می تواند فعالیت های فیزیولوژیکی میکروارگانیسم ها را تقویت و تقویت کند. دمای نامناسب می تواند فعالیت های فیزیولوژیکی میکروارگانیسم ها را تضعیف یا حتی از بین ببرد. دمای نامناسب همچنین می تواند منجر به تغییر در مورفولوژی و ویژگی های فیزیولوژیکی میکروارگانیسم ها شود و حتی ممکن است باعث مرگ میکروارگانیسم ها شود. دمای بهینه میکروارگانیسم ها به این معنی است که در این شرایط دمایی، فعالیت های فیزیولوژیکی میکروارگانیسم ها قوی و شدید است که در سرعت شکافت سریع و زمان تولید کوتاه از نظر تکثیر ظاهر می شود. روش MBBR عمدتاً آلاینده های آلی موجود در فاضلاب را از طریق متابولیسم انواع مختلف میکروارگانیسم ها در بیوفیلم ها تجزیه می کند. بنابراین کیفیت رشد بیوفیلم ارتباط مستقیمی با نتیجه نهایی تصفیه فاضلاب به خصوص برای باکتری های نیتریف کننده و نیترات زدایی خواهد داشت. به طور کلی، آنها چرخه رشد طولانی دارند و به تغییرات محیطی بسیار حساس هستند. دمای مناسب برای نیتریفیکاسیون باکتری ها 20-30 درجه سانتیگراد و دمای مناسب برای نیتریفیکاسیون باکتری ها 20-40 درجه سانتیگراد است. هنگامی که دما کمتر از 15 درجه سانتیگراد باشد، فعالیت هر دو نوع باکتری کاهش می یابد و در دمای 5 ~ به طور کامل متوقف می شود، بنابراین تغییرات دما مستقیماً بر رشد این نوع باکتری تأثیر می گذارد.
تغییر بار سطحی پرکننده نیتروژن آمونیاکی اساساً با روند تغییر دمای آب سازگار است. هنگامی که دمای آب پایین است، بار سطحی پرکننده کم است. هنگامی که دمای آب بالا باشد، بار سطحی پرکننده حدود 15 برابر زمانی است که دمای آب پایین است. مشاهده می شود که باکتری های نیتریفیکاسیون به شدت تحت تاثیر دما هستند و فعالیت آنها در شرایط دمای پایین ضعیف است.

4. تأثیر مقدار pH بر روش MBBR

فعالیت های فیزیولوژیکی میکروارگانیسم ها ارتباط نزدیکی با pH محیط دارد. تنها تحت شرایط pH مناسب، میکروارگانیسم ها می توانند فعالیت های فیزیولوژیکی طبیعی را انجام دهند. اگر مقدار pH بیش از حد از مقدار مناسب منحرف شود، عملکرد کاتالیزوری سیستم آنزیمی میکروبی ضعیف یا حتی ناپدید می شود. مقادیر pH که فعالیت‌های فیزیولوژیکی گونه‌های مختلف میکروارگانیسم‌ها با آن تطبیق داده می‌شود، محدوده مشخصی دارد. در این محدوده می توان آنها را به کمترین مقدار pH، مقدار pH بهینه و بالاترین مقدار pH تقسیم کرد. در محیط کمترین یا بالاترین pH، اگرچه میکروارگانیسم ها می توانند زنده بمانند، فعالیت های فیزیولوژیکی آنها ضعیف است، آنها مستعد مرگ هستند و سرعت تکثیر آنها به شدت کاهش می یابد. محدوده pH بهینه برای میکروارگانیسم های دخیل در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب به طور کلی بین 6.5-8.5 است. روش MBBR به عنوان فرآیندی که ترکیبی از روش بیوفیلم و روش لجن فعال است، بر رشد میکروارگانیسم‌ها برای دستیابی به هدف تجزیه مواد آلی تکیه دارد. بنابراین، حفظ محدوده pH بهینه میکروارگانیسم ها شرط لازم برای دستیابی به نتایج خوب تصفیه فاضلاب است. هنگامی که مقدار pH فاضلاب (به ویژه فاضلاب صنعتی) به شدت تغییر می کند، لازم است یک مخزن تنظیم کننده برای تنظیم مقدار pH فاضلاب در محدوده مناسب در نظر گرفته شود. هوادهی را انجام دهید.

5. تأثیر عوامل دیگر بر روش MBBR

بسته به شرایط آزمایشی خاص، عوامل تأثیرگذار متفاوتی وجود دارد. به عنوان مثال، اندازه حجم هوادهی. اگر حجم هوادهی خیلی کم باشد، غلتیدن و سیال شدن پرکننده دشوار خواهد بود. اگر حجم هوادهی خیلی زیاد باشد، تشکیل بیوفیلم در مراحل اولیه دشوار خواهد بود. به عنوان مثال، نسبت هوا به آب به طور کلی در (3 تا 4) کنترل می شود. چنین حجم هوا می تواند باعث شود که پرکننده در راکتور به طور یکنواخت به گردش در آید و بچرخد. کدورت نیز باید در محدوده خاصی کنترل شود. نتایج تحقیقات مربوطه نشان می‌دهد که کدورت بالا باعث می‌شود مواد جامد معلق خاصی به راحتی سطح بیوفیلم را بپوشانند و مانع از پیشرفت اکسیداسیون بیولوژیکی شوند. ، منجر به کاهش قابل توجه راندمان درمان می شود و در عین حال به راحتی باعث گرفتگی بسته بندی می شود. بار حجمی COD نیز تاثیر زیادی در میزان حذف دارد. تحقیقات نشان می دهد که میزان حذف COD در محدوده بار حجمی COD 0.48-2.93 کیلوگرم در (m3·d) است. اساساً در 60٪ - 80٪ پایدار است. تحت همان زمان نگهداری هیدرولیکی، نرخ حذف COD متناسب با بار افزایش می یابد. این به این دلیل است که وقتی غلظت COD آب ورودی کم است، سرعت تخریب میکروبی مواد آلی نیز کم است و توانایی تجزیه آن به طور کامل قابل اعمال نیست. هنگامی که غلظت COD آب ورودی افزایش می یابد، رشد میکروارگانیسم های بیوفیلم را افزایش می دهد و سرعت تخریب را افزایش می دهد، بنابراین میزان حذف COD بهبود می یابد. هر یک از عوامل فوق درجات مختلفی بر روی تصفیه فاضلاب تاثیر خواهند داشت. علاوه بر این، مواد مغذی، مواد سمی و غیره وجود دارد که اگر این مواد بیش از حد از نیازهای رشد میکروارگانیسم ها منحرف شوند، در نتایج نهایی تصفیه فاضلاب تاثیر خواهند داشت. ما باید تعیین کنیم که کدام عامل عمدتا بر نتیجه نهایی روش MBBR بر اساس شرایط و الزامات خاص تأثیر می گذارد.