Pilot-skalaundersøgelse af et multi-A/O-MBBR-system til nitrogenfjernelse ved medium-lave temperaturer
Oversigt
I de seneste år har Kina opnået betydelige resultater inden for vandmiljøforvaltning, men står stadig over for problemer som vandressourcemangel, vandmiljøforurening og skader på vandets økologiske miljø. Ud fra perspektivet om at beskytte vandressourcer, forhindre vandforurening og genoprette vandøkologien, er det løbende at fremme forbedringen af spildevandsrensningseffektiviteten og effektiviteten af stor betydning for at øge vandressourceudnyttelsen, forbedre vandmiljøkvaliteten, forbedre den nationale livskvalitet, fremskynde økologisk miljøkonstruktion og vinde kampen om rent vand. På nuværende tidspunkt, baseret på den eksisterende nationale "Pollutant Discharge Standard for Urban Wastewater Treatment Plants" (GB18918-2002), har lokale regeringer successivt foreslået nye krav til spildevandskvaliteten fra byspildevandsrensningsanlæg med særligt strengere krav til indikatorer som organisk materiale, ammoniak-nitrogen og total nitrogen. Traditionelle vandbehandlingsteknologier repræsenteret af den aktiverede slamproces står over for flaskehalse som begrænset biologisk nitrifikation ved lave temperaturer. Adskillige undersøgelser har vist, at nitrifikationsydelsen af den aktiverede slamproces falder betydeligt under lave-temperaturforhold, ledsaget af problemer som alvorlig slammasse og biologisk afskum. Derfor er det at bryde igennem lavtemperaturflaskehalsen og opnå en stabil og effektiv biologisk kvælstoffjernelse blevet et presserende problem, der skal løses inden for spildevandsbehandling. Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) teknologien er blevet anvendt i hundredvis af spildevandsrensningsanlæg verden over. På grund af den vedhæftede væksttilstand af biofilmen i reaktoren og dens kontinuerlige fornyelsesevne, besidder den ikke kun høj biomasse, men opretholder også høj aktivitet. Påføringsresultater i de nordiske lande indikerer også, at den har stærkere tilpasningsevne til lave temperaturer sammenlignet med den aktiverede slamproces.
Af denne grund udnytter denne undersøgelse, der retter sig mod karakteristika ved byspildevand i Kina, fordelene ved MBBR og multi-trins Anoxic/Oxic (A/O)-processen til biologisk nitrogenfjernelse til at konstruereet tre-trins A/O-MBBR pilot-system. Systemets fjernelseskapacitet for organisk stof, ammoniak-nitrogen og totalt uorganisk nitrogen under middel-lav temperaturforhold blev undersøgt. Nitrifikationskapaciteten og morfologiske ændringer af biofilmen under statiske eksperimentelle forhold blev analyseret, hvilket gav teknisk støtte til at opnå stabil og effektiv nitrogenfjernelse fra byspildevand under lave-temperaturforhold og til konstruktion og regulering af fler-A/O-MBBR-systemer.
1. Materialer og metoder
1.1 Pilot-skala Systemeksperimentel opsætning og driftstilstand
Procesflowet for det konstruerede tre-trins A/O-MBBR pilot-system er vist iFigur 1. Pilot-skalasystemet består af tre trin af anoxisk/oksisk (A/O), opdelt i 10 reaktionszoner i alt.Den første-faseA/O-MBBR-undersystemet består af anoxiske reaktionszoner (A1, A2) og aerobe reaktionszoner (O3, O4).Den anden-faseA/O-MBBR-undersystemet består af anoxiske reaktionszoner (A5, A6) og aerobe reaktionszoner (O7, O8).Den tredje-faseA/O-MBBR-undersystemet består af en anoxisk reaktionszone (A9) og en aerob reaktionszone (O10). Den effektive mængde afhver førnævnte reaktionszone er 1,4 m³ (1m * 1m * 1,4m), med en effektiv vanddybde på 1,4 m. Suspenderede biofilmbærere (medier) med et specifikt overfladeareal på 500 m²/m³ blev tilsat til hvert reaktionszonesegment med et bærestoffyldningsforhold på 35 % for alle. Mekanisk blanding blev brugt i de anoxiske reaktionszoner for at holde bærerne fluidiserede, mens perforeret rørbeluftning blev brugt i de aerobe reaktionszoner, der styredekoncentration af opløst ilt ved 3-9 mg/L.
Den faktiske tilstrømningshastighed for pilot-skalasystemet var (23.6 + 5.4) m³/d, ved brug af en to-indløbsfordeling med indløbspunkter indstillet til reaktionszonerne A1 og O5 og et indløbsforhold på 1:1. Pilot--skalasystemet havde to sæt recirkulation af nitrificeret væske (fra O4 til A1 og fra O8 til A5) med et recirkulationsforhold på 100 % til 200 % (baseret på indstrømningshastigheden for hvert trin). For at sikre korrekt efter-denitrifikation blev 50-90 mg/L natriumacetat (beregnet som COD) tilsat som en ekstern kulstofkilde i A9-reaktionszonen. Hele det eksperimentelle studie blev opdelt i 2 faser: Fase I - Normal temperatur (18-29 grader); Fase II - Middel-lav temperatur (10-16 grader ).
1.2 Test vand
Pilottesten blev udført på-stedet på et rensningsanlæg for byspildevand i Qingdao City. Testvandet blev taget fra spildevandet fra den primære sedimentationstank på dette anlæg og kom ind i pilotsystemet efter forbedret forbehandling ved flotation. Vandkvalitetsforholdene efter forbedret flotationsforbehandling er vist iTabel 1.
1.3 Detektionsindikatorer og -metoder
1.3.1 Konventionelle indikatorer
Konventionelle indikatorer såsom SCOD, NH₄⁺-N, NO₂⁻-N, NO₃⁻-N, SS, MLSS og MLVSS blev målt ved hjælp af standardmetoder fra "Water and Wastewater Monitoring and Analysis Methods". Opløst oxygen, temperatur, pH og ORP blev målt ved hjælp af enbærbar opløst oxygenmåler (HACH HQ40d). Biofilmtykkelse blev målt under anvendelse af eninverteret fluorescensmikroskop (Olympus, IX71).
1.3.2 Statisk nitrifikationseksperiment
Under systemdrift blev der periodisk udtaget prøver fra bærere fra de aerobe zoner for at måle biofilmens nitrifikationskapacitet under statiske reaktionsbetingelser. Bærere fra hver aerobe reaktionszone blev anbragt i en 5 L reaktor med et fyldningsforhold identisk med pilotsystemet på 35 %. Testvandet var kunstigt konfigureret NH4Cl-opløsning med en massekoncentration på 20-25 mg/L (beregnet som N). Under eksperimentet blev der brugt en lille luftpumpe til beluftning for at holde bærerne fluidiserede, mens den opløste oxygen blev kontrolleret med 7-11 mg/L. Testvarigheden var 2 timer med prøvetagningsintervaller på 30 minutter, måling af ændringen i NH4+-N-koncentration for at beregne biofilmens nitrifikationskapacitet under statiske reaktionsbetingelser.
2. Resultater og analyse
2.1 Operationel ydeevne af tre-trins A/O-MBBR Pilot System
Den operationelle ydeevne af tre-trins A/O-MBBR-pilotsystemet er vist iFigur 2. I den normale temperaturfase (fase I), med en reaktionstemperatur på 18-29 grader, behandlingsstrømningshastighed på (23.6+5.4) m³/d og en kulstofkildedosering på 50 mg/L (beregnet som COD, samme nedenfor) i den iltfattige zone i tredje-stadie A/O--systemet i MBBR's influenza, og SC'en. NH4+-N og TIN-koncentrationer var henholdsvis (160±31), (35,0±7,2) og (35,8±7,0) mg/L, og de behandlede spildevandskoncentrationer var henholdsvis (27±8), (0,6±0,5) og (2,7±2,2) mg/L.gennemsnitlige fjernelsesrater når 83,1 %, 98,3 % og 92,5 %. I middel--lavtemperaturfasen (fase II), med en reaktionstemperatur på 10-16 grader, den samme behandlingsflowhastighed på (23.6+5.4) m³/d og en kulstofkildedosering på 50-90 mg/L i den anoxiske zone i det tredje-trin A/O-Sc, BR-subsystem, og MBSC's subsystem. NH4+-N og TIN-koncentrationer var henholdsvis (147±30), (38,3±2,1) og (39,6±2,3) mg/L, og spildevandskoncentrationerne var henholdsvis (26±6), (0,4±0,6) og (6,8±3,6) mg/L medgennemsnitlige fjernelsesrater når 82,3 %, 99,0 % og 82,8 %. Ydermere, i løbet af dag 56-62 af systemdrift, hvor kulstofkildedoseringen var 50 mg/L, opstod der signifikant NO₂⁻-N-akkumulering i A9-reaktionszonen. Efter gradvis forøgelse af carbonkildedoseringen til 90 mg/L forsvandt NO2-N-akkumuleringen i A9-reaktionszonen dog gradvist, og udløbs-TIN-koncentrationen faldt til et rimeligt niveau.
2.2 Ændringer i biofilmnitrifikationskapacitet i hver aerob reaktionszone under forskellige reaktionstemperaturer
For at evaluere ændringerne i nitrifikationskapaciteten af tre-trins A/O-MBBR-systemet fra et overordnet perspektiv, blev NH₄⁺-N nitrifikationsbidragshastigheden og nitrifikationskapaciteten af biofilmen i hver aerob reaktionszone under forskellige reaktionstemperaturer analyseret, med resultaterne vist iFigur 3 og 4hhv.
Figur 4 Nitrifikationsfjernelsesbelastning og tilpasningskurver i de aerobe zoner i 1. og 2. trins A/O-MBBR-delsystemer under forskellige reaktionstemperaturer
FraFigur 3, kan det ses, at inden for tre-trins A/O-MBBR-systemet, på grund af de to-punktindløb, O3- og O4-reaktionszonerne i første-fase A/O-MBBR-undersystemet og O7- og O8-reaktionszonerne i det andet{{}MB-undersystem{0}MB{0}MB{0} nitrifikationsbelastning af systemet. Under både normale og medium-lave temperaturforhold erNH₄⁺-N-nitrifikationsbidragssatserne for disse to delsystemer var henholdsvis 43,1 %, 49,6 % og 33,8 %, 54,0 %. Dette viser, at under medium-lave temperaturforhold var NH₄⁺-N-nitrifikationsbidragsraten for undersystemet i andet-trin 20,2 % højere end undersystemet i første-trin.
FraFigur 4(a) og (c), kan det ses, at for biofilmene i O3 og O7 aerobe reaktionszoner under normal temperatur, er de de vigtigste reaktionszoner i tre-trins A/O-MBBR-systemet til nedbrydning af organisk stof kombineret med nitrifikationsfunktion. Når SCOD-fjernelsesbelastningen pr. bæreroverfladeareal (forkortet som "SCOD-fjernelsesbelastning", beregnet som COD) var mindre end 2,0 g/(m²·d) og nitrifikationsbelastningen pr. bæreroverfladeareal (forkortet som "nitrifikationsbelastning", beregnet som N) var mindre end 1,6 g/(m²-fjernelsesarealet) belastningsforholdet mellem belastningsarealet. (forkortet som "nitrifikationsfjernelsesbelastning", beregnet som N) og nitrifikationsbelastningen fulgte en lineær reaktion af første-orden med hældninger på henholdsvis 0,83 og 0,84. Når nitrifikationsbelastningen steg til 1,6-6,0 g/(m²·d), fulgte forholdet mellem nitrifikationsfjernelsesbelastning og nitrifikationsbelastning en nul-ordensreaktion med tilsvarende gennemsnitlige nitrifikationsfjernelsesbelastninger på henholdsvis 1,31 og 1,34 g/(m².d) Når SCOD-fjernelsesbelastningen var 2,0-4,0 g/(m²·d) og nitrifikationsbelastningen var 1,6-6,0 g/(m²·d), selvom nulteordensreaktionsforholdet mellem nitrifikationsfjernelsesbelastningen og nitrifikationsbelastningen forblev uændret til 5 remo-nitrifikationsbelastningen 9 til 9. 0,97 g/(m²·d). For biofilmene i O3- og O7-aerobe reaktionszoner under middel-lav temperatur, når SCOD-fjernelsesbelastningen var mindre end 2,0 g/(m²·d) og nitrifikationsbelastningen var mindre end 1,1 g/(m²·d), faldt de lineære hældninger af nitrifikationsfjernelsesbelastningen versus 01-07. Når nitrifikationsbelastningen steg til 1,1-6,0 g/(m²·d), faldt den tilsvarende gennemsnitlige nitrifikationsfjernelsesbelastning til henholdsvis 0,78 og 0,94 g/(m²·d), hvilket repræsenterer fald på 40,4% og 19,4% sammenlignet med normale temperaturforhold. Når SCOD-fjernelsesbelastningen steg til 2,0-4,0 g/(m²·d), faldt den tilsvarende gennemsnitlige nitrifikationsfjernelsesbelastning til henholdsvis 0,66 og 0,91 g/(m²·d), hvilket repræsenterer fald på 30,5 % og 6,2 % sammenlignet med normale temperaturforhold. Nitrifikationskapaciteten af biofilmen i O3-reaktionszonen var i overensstemmelse med forskningsresultaterne fra HEM et al. under tilsvarende forhold. Det er dog bemærkelsesværdigt, at under middel-lave temperaturforhold, sammenlignet med O3-reaktionszonens biofilm, udviste O7-reaktionszonens biofilm stærkere nitrifikationskapacitet.
FraFigur 4(b) og (d), kan det ses, at for biofilmene i O4- og O8-aerobe reaktionszoner under normal temperatur er de reaktionszonerne i tre-trins A/O-MBBR-systemet, der primært tjener en supplerende nitrifikationsfunktion. Når SCOD-fjernelsesbelastningen var mindre end 1,0 g/(m²·d) og nitrifikationsbelastningen var mindre end 1,3 g/(m²·d), fulgte forholdet mellem nitrifikationsfjernelsesbelastning og nitrifikationsbelastning en lineær reaktion af første-orden med hældninger på henholdsvis 0,86 og 0,88. Når nitrifikationsbelastningen steg til 1,3-3,0 g/(m²·d), fulgte forholdet mellem nitrifikationsfjernelsesbelastning og nitrifikationsbelastning en nul{16}}ordensreaktion med tilsvarende gennemsnitlige nitrifikationsfjernelsesbelastninger på henholdsvis 1,11 og 1,13 g/(m².d) Under middel-lave temperaturforhold, når SCOD-fjernelsesbelastningen var mindre end 1,0 g/(m²·d) og nitrifikationsbelastningen var mindre end 1,0 g/(m²·d), faldt de lineære hældninger af nitrifikationsfjernelsesbelastningen versus nitrifikationsbelastningen til henholdsvis 0,72 og 0,84. Når nitrifikationsbelastningen steg til 1,0-3,0 g/(m²·d), var de tilsvarende gennemsnitlige nitrifikationsfjernelsesbelastninger henholdsvis 0,72 og 0,86 g/(m²·d), hvilket repræsenterer fald på 35,1% og 23,9% sammenlignet med normale temperaturforhold.
Fra ovenstående analyse kan det ses, at under middel-lave temperaturer opstod bøjningspunkterne for forholdet mellem nitrifikationsfjernelsesbelastning og nitrifikationsbelastning for biofilmen i hver reaktionszone tidligere sammenlignet med normal temperatur. Dette fænomen er relativt i overensstemmelse med forskningsresultaterne fra SAFWAT. Overordnet set, selvom nitrifikationskapaciteten af biofilmen i hver aerobe zone i systemet viste en nedadgående tendens under medium-lave temperaturer,nitrifikationskapaciteten af biofilmen i O7-reaktionszonen i det andet-trin A/O-MBBR-delsystem steg med 20,5 %-37,9 % sammenlignet med O3-reaktionszonen, og nitrifikationskapaciteten af biofilmen i O8-reaktionszonen steg med ca. 19,4 % sammenlignet med O4-reaktionszonen. Dette indikerer, at opsætningen af anden-reaktionszone i tre-trins A/O-MBBR-systemet er gavnlig for at forbedre systemets overordnede nitrifikationskapacitet.
2.3 Ændringer i biofilm denitrifikationskapacitet i hver anoxisk reaktionszone under forskellige reaktionstemperaturer
For at evaluere ændringerne i denitrifikationskapaciteten af tre-trins A/O-MBBR-systemet fra et overordnet perspektiv, analyserede denne undersøgelse biofilmens denitrifikationskapacitet i hver anoxisk reaktionszone under forskellige reaktionstemperaturer, med resultaterne vist iFigur 5.
Figur 5 Denitrifikationsfjernelsesbelastning i hver anoxisk zone i tre-trins A/O-MBBR-systemet under forskellige reaktionstemperaturer
FraFigur 5(a) og (c), kan det ses, at for de anoxiske reaktionszoner A1 og A5 er de de vigtigste denitrifikationszoner i tre-trins A/O-MBBR-systemet, der anvender råvandskulstofkilder som substrat. Under både normale og medium-lave temperaturforhold, når det tilsvarende anoxiske denitrifikationscarbon-til-nitrogenforhold (ΔCBSCOD/CNOx--N) var større end 5,0 og denitrifikationsbelastningen pr. bæreroverfladeareal (forkortet som "denitrifikation" NOx--N) var mindre end 0,95 g/(m²·d), forholdet mellem denitrifikationsfjernelsesbelastningen pr. bæreroverfladeareal (forkortet som "denitrification removal load", beregnet som NOx--N) og denitrifikationsfjernelsesbelastningen fulgte første{34}reaktion med hældninger{34} a henholdsvis 0,87, 0,88 og 0,82, 0,84. Når denitrifikationsbelastningen steg til over 0,95 g/(m²·d), fulgte forholdet mellem denitrifikationsfjernelsesbelastningen og denitrifikationsbelastningen en nul-ordensreaktion med tilsvarende gennemsnitlige denitrifikationsfjernelsesbelastninger på henholdsvis 0,82, 0,82 g/(m²·d) og (0,78 g)/(hv. Efterhånden som ΔCBSCOD / CNOx--N faldt, skiftede inflektionspunktet for forholdet mellem denitrifikationsfjernelsesbelastning og denitrifikationsbelastning fremad, den lineære hældning under lavbelastningsforhold viste en nedadgående tendens, og samtidig viste den gennemsnitlige denitrifikationsfjernelsesbelastning under højbelastningsforhold også en nedadgående tendens. Disse resultater indikerer, at for biofilm-denitrifikationen i A1- og A5-reaktionszonerne ved hjælp af råvand-carbonkilder er carbon-til-nitrogen-forholdet den vigtigste faktor, der bestemmer denitrifikationsfunktionen, og under test-vandkvalitetsbetingelserne bør det ideelle carbon-til-nitrogen-forhold for A1 og A5 anoxiske reaktionszoner være større end 5.
Fra figur 5(b) og (d), kan det ses, at for de iltfattige A2- og A6-reaktionszoner, fordi de iltfattige A1- og A5-reaktionszoner fjernede og forbrugte kulstofkilderne i det rå spildevand og det meste af nitratet, der blev båret af recirkulationsstrømmen, var de iltfattige A2- og A6-reaktionszoner langtids-lavbelastningstilstand{7}. Derfor var de lineære hældninger af denitrifikationsfjernelsesbelastningen i forhold til denitrifikationsbelastningen kun 0,40, 0,7, 0,7, 0,51, 0,7, 0,7, 0,7, 0,7, 0,7 og 0,50 g/(m²·d). hhv. Ydermere, når denitrifikationsbelastningen steg til 0,50-1,50 g/(m²·d), var de tilsvarende gennemsnitlige denitrifikationsfjernelsesbelastninger kun henholdsvis 0,25, 0,20 og 0,20, 0,17 g/(m²·d). De statiske eksperimentresultater i denne undersøgelse viste imidlertid, at under betingelser med tilstrækkelig kulstofkilde og nitratsubstrat kunne denitrifikationsfjernelsesbelastningen af biofilmen i A2- og A6-anoxiske reaktionszoner nå op på henholdsvis (0,66±0,14) og (0,68±0,11) g/(m²·d). Dette resultat afspejler, at biofilmen i A2- og A6-anoxiske reaktionszoner faktisk besidder relativt stærk denitrifikationskapacitet, som er begrænset af manglen på kulstofkilde og nitratsubstrater i dette pilotsystem.
FraFigur 5(e), kan det ses, at for den anoxiske reaktionszone A9 bærer den denitrifikationsbelastningen for alt nitrat, der strømmer ud fra de første to trin af tre-trins A/O-MBBR-systemet, ved at bruge eksternt tilsat natriumacetat som denitrifikationscarbonkilde. Under både normale og mellemstore-lave temperaturforhold, når ΔCBSCOD/CNOx--N var større end 5 og denitrifikationsbelastningen var mindre end 2,5 g/(m²·d), fulgte forholdet mellem denitrifikationsfjernelsesbelastning og denitrifikationsbelastning en første-reaktionshældning på 9,0,9,9. hhv. Men da ΔCBSCOD/CNOx--N faldt, viste den lineære hældning af forholdet mellem denitrifikationsfjernelsesbelastning og denitrifikationsbelastning en nedadgående tendens. Dette resultat indikerer også, at for biofilmdenitrifikationen i A9-reaktionszonen ved hjælp af en ekstern kulstofkilde, er kulstof-til-nitrogen-forholdet også den vigtigste faktor, der bestemmer denitrifikationsfunktionen, med et påkrævet denitrifikation kulstof-til-nitrogen-forhold større end 3. Samtidig er indflydelsen af reaktionstemperaturændringer på denitrifikationsfunktionen relativt lille.
2.4 Nitrifikationskapacitet og morfologiske egenskaber af biofilm i hver aerob reaktionszone under statiske eksperimentelle betingelser
Nitrifikationskapaciteten af biofilmen i hver aerob reaktionszone under statiske eksperimentelle forhold er vist iFigur 6. Fra figur 6 kan det ses, at under normal temperatur var nitrifikationskapaciteterne af biofilmen i de O3, O4, O7 og O8 aerobe reaktionszoner (1,37±0,21), (1,23±0,15), (1,40±0,20) og (1,25±(iv.·1) g/d), hhv. Under middel-lav temperatur var biofilmens nitrifikationskapacitet i de tilsvarende aerobe reaktionszoner (1,07±0,01), (1,00±0,04), (1,08±0,09) og (1,03±0,05) g/(m²·d), henholdsvis, 21,9 % faldende med 21,9 %. 22,9 % og 17,6 % i forhold til normal temperatur. Disse statiske eksperimentresultater stemmer overens med tendensen for målte værdier i pilotsystemet. Endvidere kan det observeres, at den målte nitrifikationskapacitet af biofilmen i hver aerob zone under statiske eksperimentelle forhold var noget højere end de faktiske værdier i pilotsystemet. Analysen tilskriver dette brugen af et enkelt ammoniumnitrogensubstrat og nær-mættede betingelser med højt opløst oxygen under de statiske eksperimenter, hvilket fører til et højere niveau af biofilmnitrifikationskapacitet. Under normal temperatur var den faktiske nitrifikationskapacitet i O3-, O4-, O7- og O8-reaktionszonerne i de tre -trins A/O-MBBR-system 95,6 %, 90,6 %, 95,7 % og 90,4 % af den maksimale nitrifikationskapacitet under henholdsvis statiske eksperimenter. Under middel-lav temperatur faldt den faktiske nitrifikationskapacitet i O3-, O4-, O7- og O8-reaktionszonerne til henholdsvis 72,9 %, 72,0 %, 87,0 % og 84,5 %.
Yderligere analyse viste, at under normal temperatur var de specifikke ammoniakoxidationshastigheder (nitrifikationshastighed pr. masseenhed MLVSS, beregnet som N) af biofilmen i de O3, O4, O7 og O8 aerobe reaktionszoner (0,062±0,0095), (0,059±0,0070), (0,0060), og (0. (0,060±0,0063) g/(g·d), henholdsvis. Under middel-lav temperatur var biofilmens specifikke ammoniakoxidationshastigheder i de aerobe O3- og O4-reaktionszoner kun henholdsvis (0,046±0,0004) og (0,041±0,0016) g/(g·d), faldende med 25,5 % og 30,8 % sammenlignet med normal temperatur. I modsætning hertil var biofilmens specifikke ammoniakoxidationshastigheder i O7- og O8-aerobe reaktionszoner henholdsvis (0,062±0,0051) og (0,060±0,0029) g/(g·d). Sammenlignet med normale temperaturforhold forblev ammoniakoxidationskapaciteten af O8-reaktionszonens biofilm uændret, mens ammoniakoxidationskapaciteten af den O7 aerobe reaktionszonebiofilm endda steg med 3,3 %. Dette resultat viser, at under medium-lave temperaturforhold har biofilmen i anden-reaktionszone i pilotsystemet en bedre nitrifikationskapacitet og rationaliteten af det andet-delsystems bidrag til den samlede systemnitrifikation.
Observationsresultaterne af biofilmmorfologien i hver aerobe reaktionszone i første og andet trins A/O-MBBR-undersystemer er vist iFigur 7. Under normal temperatur var biofilmtykkelserne i O3, O4, O7 og O8 aerobe reaktionszoner henholdsvis (217,6±54,6), (175,7±38,7), (168,1±38,2) og (152,4±37,8) μm. Under middel-lav temperatur var biofilmtykkelserne i O3- og O4-reaktionszonerne henholdsvis (289,4±59,9) og (285,3±61,9) μm, hvilket repræsenterer stigninger på 33,0 % og 62,4 % sammenlignet med biofilmtykkelsen under normal temperatur. I modsætning hertil var biofilmtykkelserne i O7- og O8-reaktionszonerne henholdsvis (173,1±40,2) og (178,3±31,2) μm, hvilket kun steg med 3,0% og 17,0% sammenlignet med normal temperatur. Nogle undersøgelser har vist, at tyndere biofilm har stærkere ammoniakoxidationskapacitet, hvilket er relativt i overensstemmelse med de eksperimentelle resultater af denne undersøgelse. Analysen tilskriver dette, at nitrificerende bakterier i biofilmen er lodret fordelt i biofilmens lagdelte struktur; overdreven biofilmtykkelse fører til reduceret substratmasseoverførselseffektivitet og substrataffinitet. Desuden var koncentrationen af opløst ilt i hver aerobe zone i pilotsystemet under medium-lave temperaturforhold meget lavere end i den statiske eksperimentreaktor (forskellig med 3,0-5,0 mg/L). Især for de tykkere biofilm i O3- og O4-reaktionszonerne førte faldet i iltmasseoverførselskapaciteten i biofilmen til et fald i deres faktiske nitrifikationskapacitet (kun ca. 70 % af den maksimale nitrifikationskapacitet målt under statiske forhold). Derfor er det for en ren biofilm MBBR nødvendigt at forbedre biofilmfornyelsen ved at styrke forskydningsintensiteten og med rimelighed kontrollere biofilmtykkelsen for at opretholde biofilmnitrifikationskapaciteten.
3. Konklusion
① Under betingelserne for en reaktionstemperatur på 10-16 grader (middel-lav temperatur), en behandlingsstrømningshastighed på (23,6±5,4) m³/d og en kulstofkildedosering på 50-90 mg/L (beregnet som COD) i den anoxiske zone i det tredje A,{}O{7}B-undersystem i trin A,{}O{7}BR spildevands-SCOD, NH₄⁺-N og TIN-koncentrationer af tre-trins A/O-MBBR pilotsystemet var henholdsvis (26±6), (0,4±0,6) og (6,8±3,6) mg/L medgennemsnitlige fjernelsesrater når 82,3 %, 99,0 % og 82,8 %.
② Under medium-lave temperaturforhold blev der dannet en forskel i biofilmens nitrifikationskapacitet mellem de to delsystemer på grund af forskelle i biofilmen i de aerobe reaktionszoner mellem første-trin og andet-trin A/O-MBBR. Især for det første-trin A/O-MBBR-undersystem faldt nitrifikationskapaciteten på grund af øget biofilmtykkelse. For at opretholde biofilmnitrifikationskapaciteten er det nødvendigt at kontrollere biofilmtykkelsen med rimelighed.
③ I tre-trins A/O-MBBR-pilotsystemet var virkningen af reaktionstemperaturændringer på denitrifikationsfunktionen relativt lille. Under forskellige reaktionstemperaturer skal denitrifikationscarbon-til-nitrogenforholdet ved brug af råvand som kulstofkilde være større end 5, og denitrifikationscarbon-til-nitrogenforholdet ved brug af eksternt tilsat natriumacetat som kulstofkilde skal være større end 3.