Cóireáil Mhiocróbach Feabhsaithe ar Fhuíolluisce Gairleoige Ag Úsáid Próiseas MBBR + A/O
Forbhreathnú
Fuíolluisce gairleoggo príomha a eascraíonn as próisis slicing agus sruthlaithe le linn próiseála gairleog. Tá sé tréithrithe agtiúchain arda d'ábhar orgánach, sleibhéil shuntasacha nítrigine agus fosfar, agus tá méideanna suntasacha allicin ann. Is leacht so-ghalaithe é Allicin (diallyl tiasulfinate) atá freagrach as boladh géar gairleog agus tá sé éagobhsaí go ceimiceach agus an-imoibríoch. Is féidir le Allicin bac a chur ar fhás miocrorgánaigh éagsúla. Cruthaíonn sé tionchair thromchúiseacha ar an gcomhshaol má scaoiltear fuíolluisce gairleog ard-tiúchana gan chóireáil. D'úsáid roinnt taighdeoirí teicnící mar scagachán membrane, ocsaídiú Fenton, agus micrea-leictrealú, ach ní raibh na modhanna seo éifeachtach chun fuíolluisce gairleog a chóireáil, agus méadaíonn úsáid dáileoga móra ceimiceán costais chóireála ina dhiaidh sin. Tá modhanna cóireála bitheolaíocha molta ag go leor scoláirí ag baint úsáide as próisis chomhcheangailte anaeróbach. Mar sin féin, mar gheall ar airíonna antibacterial allicin, tá sé deacair microorganisms a chothú, agus níl an éifeachtacht cóireála idéalach. Dá bhrí sin, is é fócas na cóireála bitheolaíochatréithchineálacha miocróbacha a chothú agus a oiriúnú atá in ann oiriúnú don fhuíolluisce gairleog agus chun a mbithdhíghrádú a fheabhsú.
Bhí saothrú agus scagadh i gceist leis an staidéar seotréithchineálacha baictéaracha atá éifeachtach chun fuíolluisce gairleog a dhíghrádú, a tugadh isteach ansin i aImoibreoir Bithscannáin Leaba Gluaiste (MBBR). Ag baint úsáide as sloda ionaclaithe agus modh foirmithe bithscannáin a mhéadaíonn ráta sreafa, bunaíodh bithscannáin chun cur le baint nítrigine agus fosfar ón bhfuíolluisce. Ina dhiaidh sin rinneadh tuilleadh cóireála bithcheimiceach A/O (Anocsach/Ocsach). De réir chaighdeán GB18918-2002, is féidir leis na leibhéil eisilteach COD agus Nítrigine Amóinia (NH₃{-N) an caighdeán tánaisteach a bhaint amach (COD: 100 mg/L, NH₃-N: 25-30 mg/L). Laghdaíonn an próiseas seo go héifeachtach an t-ábhar orgánach san eisilteach, ag ísliú deacracht na gcéimeanna cóireála ina dhiaidh sin.
1. Rannóg Turgnamhach
1.1 Dearadh Sreabhadh Próisis
Taispeántar an sreabhadh próiseas foriomlán maidir le cóireáil fuíolluisce gairleog iFíor 1, agus is é an croí-chomhpháirt anbith-dhíghrádú sa chóras MBBR + A/O. Trí thréith scoite agus scoite atá éifeachtach chun fuíolluisce gairleog a dhíghrádú – Alcaligenes sp., Acinetobacter sp., agus Achromobacter sp. – a mheascadh le sloda gníomhachtaithe agus a thabhairt isteach san aonad MBBR chun é a thosú go tapa.
1.2 MBBR + Próiseas Cóireála A/O
Tar éis dul trí scáileáin garbh agus fíneáil chun solaid ar fionraí a bhaint, déantar an fuíolluisce gairleog a phumpáil go díreach isteach sa MBBR. Taispeántar an caighdeán tionchair iTábla 1. Sreabhann an t-eisilteach ón MBBR go díreach isteach sa chóras A/O. De bharr cion íseal orgánach an eisilteach MBBR, cuirtear fuíolluisce amh gairleog leis an umar Oxic (O) go cuí chun an fhoinse carbóin don phróiseas A/O a fhorlíonadh. Chun friotaíocht tionchair an chórais a thástáil, méadaíodh ráta luchtaithe orgánach MBBR de réir a chéile le linn oibriú leanúnach, agus rinneadh monatóireacht ar chaighdeán an eisiltigh.
1.3 Paraiméadair Próisis
1.3.1 Ocsaigin Tuaslagtha (DO)
Is féidir le DO ró-ard laistigh den bhithscannán dínádúrú a chosc, rud a fhágann go gcaillfidh an MBBR a chumas nítriúcháin agus dínitriúcháin comhuaineach. Is féidir le DO ró-íseal a bheith mar thoradh ar iomadú na mbaictéar filiméadach, ag cur isteach ar cháilíocht eisilteach agus ag cur bac ar an bpróiseas nítriúcháin.
1.3.2 Am Coinneála Hiodrálacha (HRT)
Cruthaíonn HRT ró-ghearr coinníollacha dian-imoibrithe, áit a scaoiltear fuíolluisce ina bhfuil an chuid is mó d’ábhar orgánach sula n-ionsúitear go hiomlán é. Coinníonn insreabhadh leanúnach miocrorgánaigh i stát bithdhíghrádaithe leanúnach, ag laghdú éifeachtúlachta agus ag méadú tomhaltas fuinnimh. Is é an toradh a bhíonn ar HRT ró-fhada ná ídiú cothaithigh; gan cothaithigh, laghdaíonn miocrorgánaigh a ngníomhaíocht agus a n-éilimh mheitibileach chun maireachtáil a choinneáil amháin.
1.3.3 Carbón-go-Cóimheas Nítrigine (C/N)
Is féidir le cóimheas íseal C/N a bheith mar thoradh ar thiontú amóinia go substaintí eile a chatalú, rud a chuireann isteach ar bhaint nítrigine amóinia. Is cúis go héasca é freisin toirtiú filiméadach, fás leanúnach a dhéanann difear do flocasúchán, rud a fhágann go mbíonn sloda ag toirtiú agus sloda ar snámh. Tá cóimheas ard C/N neamhfhabhrach maidir le bith-dhíghrádú miocróbach agus fás, rud a mhéadaíonn an t-ualach orgánach ar na miocrorgánaigh.
Tús-Bithscannán 1.4 MBBR
Tús-Bithscannán: Baineadh úsáid as an modh méadaithe ráta sreafa + sreafa ionaclaithe. Rinneadh sloda gníomhachtaithe saibhrithe MBR a ionaclú isteach san imoibreoir, le tiúchan tosaigh Solaid ar Fhionraí Deochanna Measctha (MLSS) de thart ar 5.82 g/L. Cuireadh tús le haerú, agus cuireadh iompróirí poileitiléin leis an imoibreoir le acóimheas líonadh thart ar 60%. Tá anDÉANAMHsan imoibreoir a bhí rialaitheos cionn 4.0 mg/L. Méadaíodh an ráta sreafa insiltigh de réir a chéile in incrimintí 20 L/h: 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140 L/h, agus gach ráta sreafa á chothabháil ar feadh 1 lá. Níor cuireadh aon sloda amú le linn na céime seo. Cruthaíodh bithscannán buí éadrom ar dhromchla na n-iompróirí áit a raibh miocrorgánaigh ceangailte agus ag fás. Tar éis tosú rathúil bithscannáin, leanadh ar aghaidh leis an oibríocht chobhsaí, ag cothabháil aAm Coinneála Sloda (SRT) 30 lá. Le linn oibriú cobhsaí, coigeartaíodh ráta luchtaithe orgánach an MBBR chun a thionchar ar bhaint COD, nítrigine agus fosfar a urramú.
2. Torthaí agus Plé
2.1 Anailís ar Cháilíocht Eisiltigh MBBR le linn Tosaigh Bithscannáin
Coigeartaíodh an déine aeraithe sa MBBR chun an tiúchan DO a rialú. Nuair a bhí DO faoi bhun 4.0 mg/L, ní raibh an déine aeraithe leordhóthanach chun tacú le gluaiseacht suaite aonfhoirmeach ard-sreafa na n-iompróirí, rud a chuir cosc ar mheascadh leordhóthanach agus a d'fhág go raibh sé deacair bithscannán a dhéanamh ar na dromchlaí iompróra. Nuair a bhí DO idir 4.0-6.0 mg/L, mheasc na hiompróirí go maith leis an sloda gníomhachtaithe agus an fuíolluisce. Breathnaíodh athrú datha ó bhán go buí-donn ar na hiompróirí, rud a léiríonn ceangaltán miocróbach rathúil agus fás faoin déine aeraithe seo, mar a thaispeántar inFíor 2 .
Léirítear cuar éagsúlachta COD insilteach agus eisilteach le linn na céime tosaigh-iFíor 3(a). Tharla an laghdú tosaigh ar éifeachtúlacht cóireála mar gheall ar chainníocht an-íseal na miocrorgánach ceangailte ar na hiompróirí; níor leor an díghrádú ó mhiocrorgánaigh sa sloda gníomhachtaithe amháin chun an méid mór orgánach a bhaint. De réir mar a chuaigh an tosú ar aghaidh, tháinig méadú ar líon na miocrorgánach ceangailte ar na hiompróirí, rud a chruthaigh bithscannán de réir a chéile. Chobhsaigh an tiúchan COD eisilteach de réir a chéile, agus chobhsaigh éifeachtacht bhaint COD os cionn 90%.
Taispeántar cuar éagsúlachta insilteach agus eisilteach MBBR NH₃-N iFíor 3(b). Bhain nítrigin amóinia go héifeachtach de bharr nítriginithe ag baictéir aeróbach sa sloda gníomhachtaithe. Ag tosú ó lá 7, tháinig méadú de réir a chéile ar an tiúchan NH₃{-N insilteach. Faoin lá 23, cé go raibh an NH₃{{-N insilteach fós ag méadú, mhéadaigh an ráta bainte freisin. Ba é ba chúis leis seo ná go bhfásann baictéir nítriúcháin go mall ar dtús; le himeacht ama, mhéadaigh a ndaonra, tháinig an bithscannán in aibíocht, agus tháinig méadú agus cobhsú de réir a chéile ar an ráta bainte NH₃-N.
Léirítear cuar éagsúlachta insilteach agus eisilteach TN MBBR iFíor 3(c). Murab ionann agus baint nítrigine amóinia, tháinig laghdú ar éifeachtacht bhaint TN ar dtús. Tharla sé seo toisc go raibh neart ocsaigine agus foinse carbóin ag timpeallacht an imoibreora, rud a chuir srian le fás baictéir dínitríneacha. Mar sin féin, de réir mar a foirmíodh an biofilm, tháinig feabhas ar éifeachtúlacht bhaint TN. Faoin lá 20, cé gur tháinig méadú ar an tiúchan TN insiltigh, tháinig cobhsú ar an eisilteach TN agus ráta bainte, idir 50%–60%.
Léirítear cuar éagsúlachta insiltigh agus eisilteach TP MBBR iFíor 3(d). Ón tús-go dtí an oibríocht chobhsaí, d'fhan an ráta bainte TP cobhsaí. Cé go raibh an tiúchan TP insilteach ard ar dtús agus laghdaigh sé níos déanaí, níor léirigh an éifeachtacht bhaint aon athrú suntasach, rud a léiríonn cumas an chórais chun fosfar a bhaint. Coinníodh an ráta bainte TP sa chóras idir 80%–90%.
Go hachomair,an córas MBBR a chothabháil DO idir 4-6 mg/L, bithscannán aibí a forbraíodh tar éis 20 lá de bheathú leanúnach. I gcomparáid le próisis sloda gníomhachtaithe traidisiúnta, cuireann an córas MBBR friotaíocht tionchair láidir agus éifeachtacht ard cóireála, ag laghdú go héifeachtach deacracht na gcéimeanna cóireála ina dhiaidh sin le haghaidh fuíolluisce próiseála gairleog.
2.2 Anailís ar Cháilíocht Eisilteach Le linn Oibriúcháin Cobhsaí
Tar éis chéim thosaigh an bhithscannáin, tháinig an bithscannán in aibíocht. Chun friotaíocht tionchair an chórais MBBR a thástáil, méadaíodh an ráta luchtaithe orgánach go leanúnach le linn oibriú cobhsaí.
Léirítear cuar éagsúlachta COD insilteach agus eisilteach MBBR le linn oibríocht chobhsaíFíor 4(a). Ó laethanta 1-5, le hinsreabhadh leanúnach, d'fhan éifeachtacht bhaint COD os cionn 95%, agus shroich tiúchan COD eisiltigh thart ar 100 mg/L. Ó laethanta 5–20, méadaíodh an ráta insreafa, ag ardú de réir a chéile an luchtú orgánach ó 20 kgCOD/m³·d go 30 kgCOD/m³·d. Níor breathnaíodh aon athrú suntasach ar éifeachtúlacht bainte, agus d’fhan COD eisilteach idir 80-100 mg/L, rud a léirigh friotaíocht tionchair láidir. Tar éis lá 20, méadaíodh an ráta insreafa tuilleadh, ag ardú go leanúnach an luchtú orgánach san imoibreoir ó 30 kgCOD/m³·d go 37 kgCOD/m³·d, arna chothabháil ar feadh 5 lá. D'fhan cumas bainte COD an MBBR os cionn 95%.
Fíoracha 4(b) agus (c)taispeáin na cuair éagsúlachta do NH₃-N agus TN, faoi seach, le linn oibríocht chobhsaí. Ó laethanta 1–5, le hinsreabhadh leanúnach, léirigh bithscannán MBBR nítriú agus dínitriú comhuaineach. Baictéir nítriúcháin aeróbach a bhí ceangailte leis an gciseal seachtrach den bhithscannán, measctha go hiomlán leis an bhfuíolluisce faoi aeraithe, d'ídigh siad foinsí nítrigine suntasacha trí nítriú. Bhain baictéir dínitríneacha sa chiseal anocsa istigh go héifeachtach níotráite níotráite trí dhínitriúchán. Ó laethanta 5-20, de réir mar a mhéadaigh an ráta insreafa, tháinig laghdú suntasach ar éifeachtúlacht bainte NH₃{-N agus TN ar dtús. Tar éis thart ar 7 lá d'oibriú leanúnach, d'oiriúnaigh an córas de réir a chéile. Cé gur mhéadaigh an éifeachtúlacht bainte do NH₃{-N agus TN ansin, d'fhan sé níos ísle ná mar a bhí le linn na tréimhse sreafa íseal. Faoi insreabhadh leanúnach, shroich baint NH₃{-N níos mó ná 90%, le heisilteach NH₃{-N idir 10–15 mg/L, agus coinníodh baint TN go bunúsach os cionn 80%, agus bhí eisilteach TN thart ar 30 mg/L. Tar éis an t-insreabhadh a mhéadú agus an córas tar éis cothromaíocht nua a bhaint amach faoi thionchar leanúnach, chobhsaigh baint NH₃N thart ar 80%, le heisilteach NH₃{{-N idir 50–70 mg/L, agus baint TN timpeall 60%, le heisilteach TN faoi 50 mg/L.
Taispeántar an cuar éagsúlachta do TP le linn oibríocht chobhsaí iFíor 4(d). Go bunúsach coinníodh an tiúchan TP eisilteach timpeall 10 mg/L. Ar dtús, le sreabhadh leanúnach íseal agus tiúchan TP íseal-ionfhabhtaithe, bhí an éifeacht cóireála teoranta. De réir mar a mhéadaigh an ráta insreafa agus an tiúchan TP insilteach, baineadh amach éifeachtacht ard cóireála le linn na céime tionchair agus na hoibríochta ualaigh ard ina dhiaidh sin, agus an ráta bainte TP thart ar 90%.
Go hachomair,faoi thurraing lódála ard orgánach, níor tháinig aon athrú ar éifeachtúlacht bhaint COD an chórais, ach tháinig laghdú níos suntasaí ar bhaint NH₃-N agus TN. Nuair a shroich an luchtú orgánach a uasmhéid de 37 kgCOD/m³·d, tháinig laghdú suntasach ar éifeachtúlacht bhaint an chórais do NH₃-N agus TN.
2.3 Anailís ar Cháilíocht Eisilteach an Chórais MBBR + A/O
Tar éis na céime tosaithe bithscannáin-suas agus mí amháin d’oibríocht chobhsaí, cuireadh próiseas A/O le sruth chun ardchóireáil a dhéanamh ar an eisilteach MBBR. Cuireadh méaduithe grádáin ar an ráta insreafa i bhfeidhm chun an luchtú orgánach iomlán a mhéadú, arb é is aidhm dó an ráta insreafa is fearr a chinneadh, a fhreagraíonn don HRT is fearr.
Taispeántar an cuar éagsúlachta COD iFíor 5(a). Mhéadaigh an ráta insreafa go seicheamhach: 100, 120, 130, 150, 170 L/u. Ón tús go dtí an t-uasráta sreafa, mhéadaigh an luchtú orgánach ar an gcóras MBBR ó 20 kgCOD/m³·d go 37 kgCOD/m³·d. D’fhan an t-eisilteach deiridh ón gcóras comhcheangailte cobhsaí, le tiúchan COD faoi 100 mg/L. Faoi thurraing lódála ard marthanach orgánach, d'fheidhmigh an córas MBBR go maith, cé gur léirigh a COD eisilteach méadú beag nuair a shroich an ráta sreafa 150 L/h. Tar éis an ráta sreafa 170 L/h a choinneáil ar feadh roinnt laethanta, breathnaíodh treocht aníos suntasach i COD eisilteach MBBR. Mar sin féin, leis an bpróiseas A/O ina dhiaidh sin, coinníodh an t-eisilteach comhchórais deiridh fós faoi 100 mg/L. Léiríonn sé seo, fiú amháin faoin turraing lódála ard orgánach de 37 kgCOD/m³·d, go bhfuil éifeacht láidir bainte fós ag an bpróiseas comhcheangailte ar fhuíolluisce próiseála gairleog.
Taispeántar na cuair athruithe do NH₃-N agus TN iFíoracha 5(b) agus (c), faoi seach. Tá tiúchan ard de nítrigin amóinia agus iomlán nítrigine ag fuíolluisce próiseála gairleog, rud a d'fhéadfadh méadú breise a dhéanamh le himeacht ama mar gheall ar ocsaídiú. De ghnáth, sa raon tiúchan nítrigine amóinia ó 300–500 mg/L, agus nítrigin iomlán ó 450–600 mg/L. Faoin nítriú agus dínitriú comhuaineach sa MBBR, bhí baint nítrigine amóinia níos éifeachtaí, is dócha toisc go n-úsáideann baictéir nítriúcháin an fuíolluisce ar bhealach níos éifeachtaí faoi aeraithe. Teastaíonn coinníollacha anocsacha ó bhaictéir dínitriúcháin agus is minic a bhíonn siad ag brath ar charbón orgánach tomhailte le haghaidh dínitriúcháin. Agus an ráta insreafa á mhéadú, ba í an éifeachtúlacht bhaint NH₃{-N agus TN an phríomhcheist. Ó laethanta 1–4, mar gheall ar ráta sreafa íseal agus NH₃-N measartha, d’fhan an ráta bainte NH₃{-N os cionn 90%, agus tháinig méadú de réir a chéile ar éifeachtúlacht bainte TN. Ina dhiaidh sin, tháinig méadú suntasach ar an ráta insreafa. Tugadh faoi deara go soiléir, de réir mar a mhéadaigh an ráta insreafa, gur tháinig ardú seicheamhach ar thiúchan eisilteach NH₃{{{-N agus TN) ag céimeanna éagsúla, agus rátaí insreafa níos airde mar thoradh ar chomhchruinnithe eisiltigh níos airde. De réir mar a mhéadaigh an ráta sreafa, mhéadaigh an bithmhais ar na hiompróirí bithscannáin, rud a chuir feabhas ar nítrigin, áit a bhfuil nítrigin amóinia ocsaídithe ag baictéir nítrítithe agus nítrít faoi ocsaigin.
Taispeántar an cuar éagsúlachta tiúchana TP iFíor 5(d). I bhfianaise na dtiúchan ard-insilte COD agus TN, tá an tiúchan teoiriciúil optamach TP le haghaidh fás miocróbach os cionn 100 mg/L. Mar sin féin, bhí an tiúchan TP insilteach i bhfad faoi bhun an riachtanas teoiriciúil seo. Mar sin, d'fhan tiúchan TP eisilteach MBBR thart ar 10 mg/L, agus coinníodh an tiúchan TP eisilteach comhcheangailte deiridh idir 2-3 mg/L.
Tomhaiseadh saintréithe sloda an chórais MBBR agus an chórais A/O ina dhiaidh sin roimh agus tar éis oibriú, mar a thaispeántar iTábla 2.
Go hachomair,nuair a ardaíodh an ráta sreafa go 150 L/h, bhí na rátaí bainte le haghaidh COD, NH₃-N, TN, agus TP níos airde ná na rátaí sreafa eile. Ba é an HRT ag an ráta sreafa seo ná 27 uair an chloig. Ina theannta sin, mhéadaigh an tiúchan sloda sna córais MBBR agus A/O go suntasach tar éis oibriú.
3. Conclúid
Tar éis foirmiú bithscannáin sa MBBR, bhí na héifeachtúlachtaí bainte do COD, NH₃-N, TN, agus TP cobhsaí. Le linn aon mhí amháin d'oibríocht leanúnach faoi choinníollacha cobhsaí, shroich baint COD níos mó ná 95%, chobhsaigh baint NH₃{-N agus TN thart ar 80%, agus chobhsaigh baint TP thart ar 90%.
Rinneadh cóireáil bhreise ar an eisilteach MBBR sa chóras A/O. D’fhéadfadh an próiseas comhcheangailte lódáil orgánach suas le 37 kgCOD/m³·d a sheasamh. Ba faoi HRT 27 uair an chloig a bhí an oibríocht optamach don phróiseas iomlán. Chobhsaigh an COD eisilteach deiridh faoi 100 mg/L, NH₃{-N idir 10–20 mg/L, TN faoi 30 mg/L, agus TP faoi 10 mg/L. Ba é an tiúchan sloda sa chóras MBBR tar éis oibriú ná 8.5 g/L, agus sa chóras A/O bhí 4.1 g/L, an dá cheann i bhfad níos airde ná mar a bhí roimhe seo, rud a léiríonn méadú suntasach ar bhithmhais mhiocróbach. Chomhlíon na leibhéil nítrigine COD agus amóinia tar éis cóireála bitheolaíoch an caighdeán scaoilte tánaisteach GB18918-2002. Le haghaidh cóireála breise, d’fhéadfaí ardteicneolaíocht ocsaídiúcháin Fenton a úsáid chun cóireáil dhomhain a dhéanamh ar an eisilteach cóireáilte go bitheolaíoch chun an caighdeán urscaoilte céadleibhéil a bhaint amach.