Sovuq haroratlar azotni biologik olib tashlashning dushmanidir. Suv harorati 15 darajadan pastga tushganda, nitrifikator bakteriyalar metabolik faolligini keskin sekinlashtiradi - va yuqori balandliklarda yupqa havo kislorod uzatish samaradorligini 22% gacha kamaytiradi. Ushbu amaliy tadqiqot Qingxay{7}}Tibet platosida 2200 m balandlikdagi 85 000 m³/kun oqava suvlarni tozalash inshooti MBBR texnologiyasidan qanday foydalanishini o'rganadi.9 daraja haroratda ham ammiakni 93-96% olib tashlash, Xitoyning 1A-sinf oqava suv standartlariga-yil davomida javob beradi.
Loyiha haqida
Tsinxay{0}}Tibet platosidagi aholi zich joylashgan shahar hududida joylashgan ushbu WWTP dastlab 2010 yilda faqat COD va ammiakni olib tashlash uchun mo'ljallangan an'anaviy "biologik disk + aeratsiya tanki" jarayoni bilan foydalanishga topshirilgan. O'sha paytda oqava suv nisbatan yumshoq maqsad bo'lgan GB 18918-2002 - ostida faqat 1B daraja standartlariga javob berishi kerak edi. Biroq, jadal urbanizatsiya, chiqindilar hajmining ortib borishi va 1A darajasiga (NH₃-N 5 mg/L dan kam yoki teng, TN 15 mg/L dan kam yoki unga teng) jami azotni olib tashlashni talab qiluvchi atrof-muhitni muhofaza qilish qoidalarining asta-sekin kuchaytirilishi bilan zavod shoshilinch qayta jihozlash majburiyatiga duch keldi. Qiyinchilik nafaqat texnik, balki jismoniy edi: mavjud tank hajmi o'rnatildi va atrofdagi zich infratuzilmani hisobga olgan holda, oyoq izini kengaytirish mumkin emas edi.
Qayta tiklash strategiyasi cheklangan tank geometriyasida azotni olib tashlashni maksimal darajada oshirdi. 1-kanal va 2-kanalning birinchi yarmi denitrifikatsiya uchun anoksik zonaga aylantirildi, 2-kanalning ikkinchi yarmi va 3 va 4-kanallar nitrifikatsiya uchun aerob MBBR zonasi sifatida belgilandi. Mavjud aeratsiya disklarini almashtirish o'rniga, muhandislik guruhi ularni saqlab qoldi va MBBR mediasini to'g'ridan-to'g'ri aerob kanallariga kiritdi - va tizimnigibrid integratsiyalangan qattiq{0}}film faol loy (IFAS) jarayoni. Ushbu yondashuv mavjud infratuzilma investitsiyalaridan foydalangan holda qayta jihozlash xarajatlarini minimallashtirdi.
Asosiy dizayn parametrlari
| Parametr | Qiymat |
| Dizayn oqimi | 85,000 m³/d |
| Suv harorati oralig'i | 9–26 daraja (qishda kamida 9 daraja) |
| Ta'sir qiluvchi COD | 350–500 mg/l |
| Ta'sir qiluvchi NH₃-N | 35–55 mg/l |
| Ta'sir qiluvchi TN | 45–70 mg/l |
| Aerobik tank HRT | 8,2 soat |
| MBBR media to'ldirish nisbati | 30% (media hajmi / tank hajmi) |
| Media spetsifikatsiyasi | PE silindrsimon tashuvchi, PH15 mm × 15 mm, 800 m²/m³, zichligi 0,96 g/sm³ |
| Chiqindilarni maqsadli (1A-sinf) | COD 50 dan kam yoki unga teng, NH₃-N 5 dan kam yoki unga teng, TN 15 dan kam yoki teng, SS 10 dan kichik yoki teng, BOD₅ 10 mg/L dan kam yoki teng |
Tashuvchi va biofilm fani
Sovuq iqlim MBBR ilovalari-tashuvchi vositani tanlash, shubhasiz, eng muhim dizayn qaroridir. Ushbu loyiha yuqori{2}}zichlikdagi polietilen (HDPE) silindrsimon tashuvchilarni tanladi va mantiqiy asoslar tashuvchi muhandislik nima uchun ko'pchilik operatorlar tushunganidan ham muhimroq ekanligini ochib beradi.
Yuqori o'ziga xos sirt maydoni (800 m²/m³):30% to'ldirish nisbatida, samarali biofilm sirt maydoni tank hajmining har bir kubometri uchun taxminan 240 m² ni tashkil qiladi - an'anaviy faol loy taklif qiladiganidan taxminan 8-10 baravar ko'p. Ushbu ulkan sirt maydoni reaktor nitrifikator populyatsiya zichligiga ega bo'lishi mumkinligini bildiradi, bu esa to'xtatilgan o'sish tizimlariga mos kelmaydi-, bu MBBRning past haroratlarda ishlashining asosiy sababidir. Metabolizm tezligi 9 darajaga kamaygan taqdirda ham, tashuvchilarda saqlanib qolgan nitrifikatorlarning ko'p miqdori har bir hujayraning sekinroq kinetikasini qoplaydi.
Neytral suzuvchanlikka yaqin-(0,96 g/sm³):Atmosferadagi kislorodning qisman bosimi dengiz sathining atigi 78% ini tashkil etuvchi balandlikda{1}}kislorod almashinuvi fizika tomonidan allaqachon buzilgan. Suv ostidagi tashuvchining zichligi medianing osilib turishini va minimal aeratsiya energiyasi bilan erkin aylanishini ta'minlaydi -, har bir kVt/soat shamollatgich quvvati ham biologik talabni, ham balandlikdan kelib chiqadigan uzatish samarasizligini- yengib o'tishi kerak bo'lgan muhim operatsion va iqtisodiy ahamiyatga ega.
Himoyalangan ichki sirt geometriyasi:Ichki oʻzaro mahkamlangan silindrsimon shakl-qoralash paytida bioplyonka gidravlik kesish kuchlaridan himoyalangan himoyalangan mikro muhitlarni yaratadi. Bu himoya qalinroq, bardoshli bioplyonkalarni - sovuq sharoitda muhim afzallik bo'lishiga imkon beradi, bu erda bioplyonka o'sish sur'ati sekin bo'ladi va mikroblar hamjamiyati uzoq qish oylarida o'rnatilishi va davom etishi uchun barcha afzalliklarga muhtoj.
Sovuq{0}}Iqlim nitrifikatsiya mexanizmi
Past haroratlarda biologik nitrifikatsiya an'anaviy faol loy yengish uchun kurashadigan uchta o'zaro bog'liq muammoga duch keladi:
1. Metabolizm tezligining pasayishi:Ammiak{0}}oksidlovchi bakteriyalar (AOB) va nitrit{1}}oksidlovchi bakteriyalar (NOB) 15 darajadan past o'sish sur'atlarini sezilarli darajada kamaytiradi. To'xtatilgan{4}}o'sish tizimida bu qattiq moddalarni ushlab turish vaqti (SRT) yetarli bo'lmasa, nitrifikator populyatsiyasini reaktordan tom ma'noda yuvib tashlash mumkin degan ma'noni anglatadi - o'sish tezligi isrof darajasidan pastga tushganda matematik muqarrar. MBBR buni biofilmdagi nitrifikatorlarni immobilizatsiya qilish orqali hal qiladi, bunda samarali SRT gidravlik ushlab turish vaqtidan ancha oshadi. Hatto 9 daraja bo'lsa ham, aholi barqaror va funktsional bo'lib qolmoqda.
2. Kislorodni uzatish chegarasi:2200 m balandlikda suvdagi kislorod bilan to'yinganlik kontsentratsiyasi dengiz sathidan taxminan 22% past bo'lib, kislorod massasining gaz pufakchalaridan suyuqlikka o'tishi uchun harakatlantiruvchi kuchni kamaytiradi. Biofilm arxitekturasi buni yumshatadi: tashqi aerob qatlami nitrifikatsiya uchun mavjud kislorodni faol ravishda iste'mol qiladi, bu esa uzatish samaradorligini maksimal darajada oshiradigan tik konsentratsiyali gradientni saqlaydi, ichki anoksik zona esa tashqi qatlamda ishlab chiqarilgan nitrat yordamida denitrifikatsiyani qo'llab-quvvatlaydi.
3. Substrat diffuziyasining chegaralanishi:Sovuq suv yopishqoqroq bo'lib, ammiak va kislorodning biofilmlarga molekulyar tarqalishini sekinlashtiradi. MBBR yondashuvi buni yupqa, metabolik faol tashqi biofilm qatlamini (odatda 150-300 mkm) saqlash orqali hal qiladi, bu diffuziya yo'lining uzunligini minimallashtiradi va substrat sovuq, yopishqoq suvda ham nitrifikatorlarga etib borishini ta'minlaydi.
Ishlash natijalari
Qayta jihozlangan zavod ishga tushirilgandan beri barqaror ishlamoqda va ma'lumotlar jozibali voqeani aytib beradi. Quyidagi jadvalda mavsumiy sharoitlarda ishlashning asosiy ko'rsatkichlari keltirilgan -, ayniqsa, yoz va qishki ish o'rtasida qanchalik kam degradatsiya sodir bo'lishiga e'tibor bering.
1-jadval: Mavsumiy harorat diapazonlari bo'yicha MBBR ishlashi
| Parametr | Yoz (20-26 daraja) | Qish (9-13 daraja) | Yillik o'rtacha |
| Chiqindilarni COD (mg/l) | 28–35 | 32–42 | 33 |
| CODni olib tashlash (%) | 91–93 | 89–91 | 91 |
| Chiqindi NH₃-N (mg/L) | 0.8–1.5 | 1.8–3.2 | 1.6 |
| NH₃-N olib tashlash (%) | 96–98 | 93–96 | 96 |
| Chiqindi TN (mg/L) | 9–12 | 11–14 | 10.5 |
| TNni olib tashlash (%) | 78–82 | 74–78 | 79 |
Qishki ko'rsatkichlar ajoyib: hatto 9 daraja haroratda ham,NH₃-N olib tashlash 93% dan yuqori qoldichiqindi suvi doimiy ravishda 3,2 mg/L - dan past bo'lsa, 5 mg/L 1A darajali shift chegarasida qulay. TNni olib tashlash 74-78% ni tashkil etdi, bu 15 mg / L standartiga javob beradi. KOAHni olib tashlash 89–91% darajasida barqaror boʻlib qoldi, bu biofilm tizimlarida geterotrof faollik toʻxtatilgan{12}}oʻsish konfiguratsiyasiga nisbatan ancha past haroratga sezgir ekanligini tasdiqlaydi.
Muvaffaqiyatning asosiy omillari
Past-yuklangan biofilm moslashuvi
Qish boshlanishidan oldin zavod 3-hafta davomida organik yuklanish tezligini ataylab, bosqichma-bosqich kamaytirishni amalga oshirdi. Nima uchun bu muhim? Pastroq organik yuklarda, nitrifikatorlarga qaraganda tezroq o'sadigan geterotrof bakteriyalar - asosiy substratdan mahrum bo'lib, sekinroq o'sadigan nitrifikator bakteriyalarga raqobatdosh ustunlik beradi. Bu iqlimga moslashishdan oldingi strategiya{8}}nitrifikator populyatsiyasiga harorat pasaygunga qadar eng yuqori zichlikka erishishga imkon berdi, bu esa eng sovuq oylarda ishlashni davom ettiradigan biologik buferni yaratish imkonini berdi. Ushbu qadamsiz, qishga eng past populyatsiyalarda kiradigan nitrifikatorlar unumdorligini ancha pasayishini ko'rsatadi.
Tashuvchini saqlash dizayni
Tankning chiqishiga aniq 3 mm teshikli zanglamaydigan po'latdan yasalgan xanjar-simli ekranlar o'rnatildi. Ushbu ochilish o'lchami ehtiyotkorlik bilan tanlangan - aralash suyuqlikning to'xtatilgan qattiq moddalarining (MLSS) erkin o'tishiga imkon beradigan darajada katta, ammo 15 mm diametrli tashuvchilarni ishonchli ushlab turish uchun etarlicha kichik. MBBR operatsiyalarida tez-tez uchraydigan bosh og'rig'i bo'lgan ekranning tiqilib qolishi avtomatik ravishda vaqti-vaqti bilan havoni tozalash orqali oldini oldi, bu esa har qanday to'plangan qattiq moddalarni gilamcha hosil qilishdan oldin olib tashladi.
Progressiv aeratsiya strategiyasi
Aeratsiya intensivligi asta-sekin kirish zonasidan chiqish zonalarigacha kamaytirilib, kislorod ta'minoti fazoviy o'zgaruvchan talabga mos keldi. Ammiak kontsentratsiyasi eng yuqori bo'lgan kirish qismida yuqori aeratsiya tezligi tez nitrifikatsiyani keltirib chiqaradi. Chiqishga qarab, kamaytirilgan aeratsiya energiyani tejaydi va nitrifikatsiya zonalarida DO ni 2–3 mg/L da ushlab turadi. Bu toraytirilgan profil biofilm ichida mikro{5}}gradientlarni ham yaratadibir vaqtda nitrifikatsiya{0}}denitrifikatsiya (SND)- biologik azotni olib tashlashning muqaddas graili - bu erda aerob tashqi bioplyonka qatlamida hosil bo'lgan nitrat ichkariga tarqaladi va anoksik yadroda denitrifikatsiya qilinadi, barchasi bitta tashuvchida.
Oʻzaro{0}}Iqlim solishtirish
Qinghai zavodi issiqroq iqlimdagi MBBR qurilmalari bilan qanday taqqoslanadi? 2-jadvalda - javob berilgan va bu koʻplab muhandislar kutganidan ham koʻproq dalda beradi.
2-jadval: MBBR ish faoliyatini iqlim zonalari bo'yicha taqqoslash
| Parametr | Qinghay (sovuq plato 9-26 daraja) | Shimoliy Xitoy (moʻʼtadil 12–30 daraja) | Janubi-Sharqiy Osiyo (tropik 25-32 daraja) |
| Balandlik (m) | 2,200 | 50 | 5 |
| Qishki NH₃-N olib tashlash (%) | 93–96 | 94–97 | 95–98 |
| HRT (soat) | 8.2 | 6.5 | 5.0 |
| Media toʻldirish nisbati (%) | 30 | 25 | 20 |
| Aeratsiya energiyasi (kVt/kg COD olib tashlangan) | 0.38 | 0.31 | 0.28 |
Ma'lumotlar izchil namunani tasdiqlaydi: sovuq iqlim MBBR tizimlari sekinroq biologik kinetikani qoplash uchun o'rtacha yuqori HRT (8,2 ga nisbatan. 5.0 soat) va to'ldirish nisbatlarini (30% va . 20%) talab qiladi, ammo ularissiq iqlim tizimlari bilan solishtirish mumkin bo'lgan davolash samaradorligiga- erishing. Qinghay va tropik tizimlar o'rtasidagi qishda NH₃-N olib tashlashning 2-3 foiz punkti farqi 16-23 daraja harorat oralig'ini hisobga olgan holda juda kichikdir. Bu iqlimga chidamli texnologiya sifatida-biofilmga asoslangan azotni olib tashlashning kuchli tasdiqidir.
O'rganilgan operatsion darslar
Sovuq-ob-havo- boshlanishi:Qish mavsumida foydalanishga topshirish juda qiyin, ammo etuk nitrifikatsiya tizimidagi chigit loylari va 4–6 haftalik -koʻtarilish davri bilan toʻliq amalga oshirish mumkin. Past haroratlarda biofilmning o'rnatilishi ko'proq vaqt talab etadi, biroq hosil bo'lgandan so'ng u o'z-o'zini ushlab turadi-. Ushbu moslashish davrini qisqartirishga urinish har doim yomon dastlabki ishlashga olib keladi.
Operatorni aralashtirishni optimallashtirish:To'ldirish nisbati 30% bo'lsa, 3-5 Nm³ / m²·soat shamollatish tezligi tashuvchining to'liq aylanishi uchun etarli. Jamoa ushbu diapazondan tashqarida haddan tashqari shamollatish aralashtirishni yaxshilamasdan energiyani behuda sarflashini aniqladi - MBBR ishida tez-tez xato bo'lib, operatorlar "ko'proq havo yaxshi aralashtirishga teng" deb hisoblashadi.
Biofilm qalinligi monitoringi:Biofilm qalinligini davriy ravishda tashuvchidan namuna olish va 150–300 mkm -ga moʻljallangan mikroskop - yordamida oʻlchash SRTni optimallashtirish va ortiqcha biofilm toʻplanishining oldini olish uchun zarur boʻldi. Qalinligi 300 mkm dan katta bo'lgan bioplyonkalarda anaerob zonalar paydo bo'lishi mumkin, bu esa chayqalish va ishlashning oldindan aytib bo'lmaydigan o'zgarishiga olib kelishi mumkin.
Qishki ko'pikni nazorat qilish:Sovuq oylarda ishga tushirish{0}}mikroorganizmlarga (F/M) nisbatan past oziq-ovqat--bo'lganligi sababli engil ipsimon ko'pik paydo bo'lishi mumkin. Zavod buni nazorat ostida loy isrof qilish va-ko'pikni vaqtinchalik dozalash - yordamida hal qildi, bu esa zavodlarni qishda ishga tushirishdan qaytarmasligi kerak edi.
Xulosa
Qinghai loyihasi MBBR texnologiyasi an'anaviy faol loy zamonaviy oqizish standartlariga javob bera olmaslik uchun kurashadigan sovuq plato muhitida ishonchli va yuqori{0}}samarador azotni olib tashlashni ta'minlay olishini aniq ko'rsatmoqda. To'rtta asosiy texnik yordam beruvchi -yuqori{3}}sirt{4}}hududga-sekin o'sib boruvchi nitrifikatorlarni saqlaydigan HDPE tashuvchilari, bir vaqtda nitrifikatsiyani qo'llab-quvvatlovchi biofilm arxitekturasi-,-qishdan oldingi{8}}g'ayratlanishga moslashgan iqlim sharoitlari va kommunikatsion qatlamlar. Energiyadan foydalanishni optimallashtiradigan aeratsiya dizayni - shunga o'xshash muammolarga duch kelgan o'simliklar ishonch bilan qabul qilishlari mumkin bo'lgan takrorlanadigan tizimni tashkil qiladi.
Sovuq iqlim, baland balandliklar, cheklangan oyoq izlari yoki azot chiqarish chegaralarini kuchaytirish bilan shug'ullanadigan muhandislar va zavod menejerlari uchun MBBR taklif qiladi.tasdiqlangan, iqtisodiy{0}}samarali qayta jihozlash usuliBu katta qurilish ishlarini yoki kengaytirilgan tankni talab qilmaydi.
Sovuq iqlimga oid ilovangiz uchun-Yuqori samarali MBBR mediasini belgilang{1}}
Juntai Plastic 800 m²/m³ himoyalangan sirt maydoniga ega HDPE MBBR tashuvchilarni ishlab chiqaradi, sovuq{1}}iqlim va yuqori-chiqindi suvlarni tozalash uchun mo'ljallangan. Bizning tashuvchilarimiz texnologik dizayndan ishga tushirishgacha toʻliq texnik yordam bilan taʼminlangan-biofilmni maksimal darajada ushlab turish va minimal kesish yoʻqotilishi uchun -ichki oʻzaro bogʻlovchili xususiy silindrsimon geometriyaga ega.