Pilotstudie i-skala på ett fler-A/O-MBBR-system för kväveavskiljning vid medelhöga-låga temperaturer
Översikt
Under de senaste åren har Kina uppnått betydande resultat inom vattenmiljöförvaltning, men står fortfarande inför problem som vattenresursbrist, vattenmiljöföroreningar och skador på vattenekologisk miljö. Ur perspektivet att skydda vattenresurserna, förebygga vattenföroreningar och återställa vattenekologin är det att kontinuerligt främja förbättringen av avloppsvattenreningseffektiviteten och effektiviteten av stor betydelse för att öka vattenresursutnyttjandet, förbättra vattenmiljöns kvalitet, förbättra den nationella livskvaliteten, påskynda byggandet av ekologisk miljö och vinna kampen om rent vatten. För närvarande, baserat på den befintliga nationella "Pollutant Discharge Standard for Urban Wastewater Treatment Plants" (GB18918-2002), har lokala myndigheter successivt föreslagit nya krav för avloppskvaliteten hos reningsverk för avloppsvatten från tätbebyggelse, med särskilt strängare krav på indikatorer som organiskt material, ammoniakkväve och totalt kväve. Traditionell vattenbehandlingsteknik representerad av den aktiverade slamprocessen möter flaskhalsar som begränsad biologisk nitrifikation vid låga temperaturer. Flera studier har visat att nitrifikationsprestandan för den aktiverade slamprocessen minskar avsevärt under låga-temperaturförhållanden, åtföljt av problem som kraftig slambulkning och biologiskt avskum. Att bryta igenom lågtemperaturflaskhalsen och uppnå en stabil och effektiv biologisk kvävereduktion har därför blivit ett akut problem som måste lösas inom avloppsvattenrening. Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR)-teknologin har använts i hundratals avloppsreningsverk över hela världen. På grund av det bifogade tillväxttillståndet för biofilmen i reaktorn och dess kontinuerliga förnyelseförmåga, har den inte bara hög biomassa utan bibehåller också hög aktivitet. Appliceringsresultat i de nordiska länderna indikerar också att den har starkare anpassningsförmåga till låga temperaturer jämfört med aktivslamprocessen.
Av denna anledning utnyttjar den här studien, inriktad på egenskaperna hos stadsavloppsvatten i Kina, fördelarna med MBBR och fler-stegs Anoxic/Oxic (A/O)-processen för biologiskt kväveavskiljning för att byggaett tre-stegs A/O-MBBR pilot-system. Systemets avskiljningsförmåga för organiskt material, ammoniakkväve och totalt oorganiskt kväve under medel-låga temperaturförhållanden undersöktes. Nitrifikationskapaciteten och morfologiska förändringar av biofilmen under statiska experimentella förhållanden analyserades, vilket ger tekniskt stöd för att uppnå stabilt och effektivt kväveavskiljning från stadsavloppsvatten under låga-temperaturförhållanden och för konstruktion och reglering av fler-A/O-MBBR-system.
1. Material och metoder
1.1 Pilot-skala System Experimentell installation och driftläge
Processflödet för det konstruerade tre-stegs A/O-MBBR-pilotsystemet- visas iBild 1. Pilot-skalasystemet består av tre steg av anoxisk/oxisk (A/O), uppdelad i totalt 10 reaktionszoner.Det första-stegetA/O-MBBR-delsystemet består av anoxiska reaktionszoner (A1, A2) och aeroba reaktionszoner (O3, O4).Det andra-stegetA/O-MBBR-delsystemet består av anoxiska reaktionszoner (A5, A6) och aeroba reaktionszoner (O7, O8).Det tredje-stegetA/O-MBBR-delsystemet består av en anoxisk reaktionszon (A9) och en aerob reaktionszon (O10). Den effektiva volymen avvarje ovan nämnda reaktionszon är 1,4 m³ (1m * 1m * 1,4m), med ett effektivt vattendjup på 1,4 m. Suspenderade biofilmsbärare (media) med en specifik yta på 500 m²/m³ tillsattes till varje reaktionszonsegment, med ett bärarfyllnadsförhållande på 35 % för alla. Mekanisk blandning användes i de anoxiska reaktionszonerna för att hålla bärarna fluidiserade, medan luftning av perforerade rör användes i de aeroba reaktionszonerna, vilket kontrolleradekoncentration av löst syre vid 3-9 mg/L.
Den faktiska inflödeshastigheten för pilot-skalsystemet var (23.6 + 5.4) m³/d, med en två-inflödesfördelning, med inloppspunkter inställda på reaktionszonerna A1 och O5, och ett inflödesförhållande på 1:1. Pilotsystemet i -skala hade två uppsättningar recirkulering av nitrifierad vätska (från O4 till A1 och från O8 till A5), med ett återcirkulationsförhållande på 100 % till 200 % (baserat på inflödeshastigheten för varje steg). För att säkerställa korrekt efter-denitrifikation tillsattes 50-90 mg/L natriumacetat (beräknat som COD) som en extern kolkälla i A9-reaktionszonen. Hela den experimentella studien var uppdelad i 2 faser: Fas I - Normal temperatur (18-29 grader); Fas II - Medel-låg temperatur (10-16 grader).
1.2 Testa vatten
Pilottestet utfördes på-plats vid ett reningsverk för avloppsvatten i staden Qingdao. Testvattnet togs från effluenten från den primära sedimentationstanken i denna anläggning och kom in i pilotsystemet efter förbättrad förbehandling genom flotation. Vattenkvalitetsförhållandena efter förbättrad flotationsförbehandling visas iTabell 1.
1.3 Detektionsindikatorer och metoder
1.3.1 Konventionella indikatorer
Konventionella indikatorer såsom SCOD, NH₄⁺-N, NO₂⁻-N, NO⁻-N, SS, MLSS och MLVSS mättes med standardmetoder från "Water and Wastewater Monitoring and Analysis Methods". Upplöst syre, temperatur, pH och ORP mättes med användning av enbärbar mätare för upplöst syre (HACH HQ40d). Biofilmtjockleken mättes med användning av eninverterat fluorescensmikroskop (Olympus, IX71).
1.3.2 Statiskt nitrifikationsexperiment
Under systemdrift togs periodiskt prov från bärare från de aeroba zonerna för att mäta biofilmens nitrifikationskapacitet under statiska reaktionsförhållanden. Bärare från varje aerob reaktionszon placerades i en 5L reaktor, med ett fyllningsförhållande identiskt med pilotsystemet vid 35%. Testvattnet var artificiellt konfigurerad NH4Cl-lösning med en masskoncentration av 20-25 mg/L (beräknat som N). Under experimentet användes en liten luftpump för luftning för att hålla bärarna fluidiserade samtidigt som det lösta syret kontrollerades vid 7-11 mg/L. Testets varaktighet var 2 timmar, med provtagningsintervall på 30 minuter, vilket mätte förändringen i NH4+-N-koncentration för att beräkna biofilmens nitrifikationskapacitet under statiska reaktionsbetingelser.
2. Resultat och analys
2.1 Driftsprestanda för tre-stegs A/O-MBBR-pilotsystemet
Den operativa prestandan för A/O-MBBR-pilotsystemet i tre-steg visas iFigur 2. I den normala temperaturfasen (fas I), med en reaktionstemperatur på 18-29 grader, behandlingsflödeshastighet på (23.6+5.4) m³/d, och en kolkällados på 50 mg/L (beräknat som COD, samma nedan) i den anoxiska zonen i tredje-steget A/O-,MBBR's subsystem i influensasystemet,MBBR's NH4+-N- och TIN-koncentrationerna var (160±31), (35,0±7,2) respektive (35,8±7,0) mg/L, och de behandlade utflödeskoncentrationerna var (27±8), (0,6±0,5) respektive (2,7±2,2) mg/L.den genomsnittliga borttagningsfrekvensen når 83,1 %, 98,3 % och 92,5 %. I medel-lågtemperaturfasen (fas II), med en reaktionstemperatur på 10-16 grader, samma behandlingsflödeshastighet på (23.6+5.4) m³/d och kolkälladosering på 50-90 mg/L i den anoxiska zonen i det tredje-steget A/O-SC, BR-subsystemet, och BR-subsystemet NH4+-N och TIN-koncentrationerna var (147±30), (38,3±2,1) respektive (39,6±2,3) mg/L, och avloppskoncentrationerna var (26±6), (0,4±0,6) respektive (6,8±3,6) mg/L medden genomsnittliga borttagningsfrekvensen når 82,3 %, 99,0 % och 82,8 %. Vidare, under dag 56-62 av systemets drift, när kolkällans dosering var 50 mg/L, uppträdde signifikant NO₂⁻-N-ackumulering i A9-reaktionszonen. Efter gradvis ökning av kolkälldoseringen till 90 mg/L försvann emellertid NO2-N-ackumuleringen i A9-reaktionszonen gradvis och utflödets TIN-koncentration minskade till en rimlig nivå.
2.2 Förändringar i biofilms nitrifikationskapacitet i varje aerob reaktionszon under olika reaktionstemperaturer
För att utvärdera förändringarna i nitrifikationskapaciteten i tre-stegs A/O-MBBR-systemet ur ett övergripande perspektiv, analyserades NH₄⁺-N nitrifikationsbidragshastigheten och nitrifikationskapaciteten hos biofilmen i varje aerob reaktionszon under olika reaktionstemperaturer, med resultaten som visas iFigurerna 3 och 4, respektive.
Figur 4 Nitrifikationsavlägsnande belastning och anpassningskurvor i de aeroba zonerna i A/O-MBBR-delsystemen i första och andra steget under olika reaktionstemperaturer
FrånFigur 3, kan det ses att inom tre-stegs A/O-MBBR-systemet, på grund av de två-punktsinfluenserna, O3- och O4-reaktionszonerna i det första-steget A/O-MBBR-undersystemet och O7- och O8-reaktionszonerna i det andra{{}MB-reaktionszonerna i det andra{{}MB{0}MB{0}MB{0} systemets nitrifikationsbelastning. Under både normala och medelhöga-låga temperaturförhållandenNH₄⁺-N-nitrifikationsbidragsnivåerna för dessa två delsystem var 43,1 %, 49,6 % respektive 33,8 %, 54,0 %. Detta visar att under medel-låga temperaturförhållanden var NH₄⁺-N-nitrifikationsbidragsgraden för det andra-stegets delsystem 20,2 % högre än det för det första-stegets delsystemet.
FrånFigurerna 4(a) och (c), kan det ses att för biofilmerna i de aeroba reaktionszonerna O3 och O7 under normal temperatur är de huvudreaktionszonerna i tre-stegs A/O-MBBR-systemet för nedbrytning av organiskt material kombinerat med nitrifikationsfunktion. När SCOD-borttagningsbelastningen per bärarea (förkortad som "SCOD removal load", beräknad som COD) var mindre än 2,0 g/(m²·d) och nitrifikationsbelastningen per bärarea (förkortad som "nitrification load", beräknad som N) var mindre än 1,6 g/(m² bärarea belastningen), var förhållandet perrier-remo belastningen mellan belastningen ·d. (förkortat "nitrifikationsavlägsnande belastning", beräknat som N) och nitrifikationsbelastningen följde en linjär reaktion av första-ordningen, med lutningar på 0,83 respektive 0,84. När nitrifikationsbelastningen ökade till 1,6-6,0 g/(m²·d), följde förhållandet mellan nitrifikationsavlägsnande belastning och nitrifikationsbelastning en reaktion av noll-ordning, med motsvarande genomsnittliga nitrifikationsavlägsnande belastningar på 1,31 respektive 1,34 g/(m².d), respektive När SCOD-avlägsningsbelastningen var 2,0-4,0 g/(m²·d) och nitrifikationsbelastningen var 1,6-6,0 g/(m²·d), även om nollordningens reaktionsförhållande mellan nitrifikationsborttagningsbelastningen och nitrifikationsbelastningen förblev oförändrad mot nitrifikationsremo-belastningen 9 motsvarande medelvärde nitr.0. 0,97 g/(m²·d), respektive. För biofilmerna i de aeroba reaktionszonerna O3 och O7 under medel-låg temperatur, när SCOD-avlägsningsbelastningen var mindre än 2,0 g/(m²·d) och nitrifikationsbelastningen var mindre än 1,1 g/(m²·d), minskade de linjära lutningarna för nitrifikationsborttagningsbelastningen mot 01 resp. 01. När nitrifikationsbelastningen ökade till 1,1-6,0 g/(m²·d), minskade motsvarande genomsnittliga nitrifikationsavskiljningsbelastning till 0,78 respektive 0,94 g/(m²·d), vilket representerar minskningar på 40,4 % och 19,4 % jämfört med normala temperaturförhållanden. När SCOD-avlägsningsbelastningen ökade till 2,0-4,0 g/(m²·d), minskade motsvarande genomsnittliga nitrifikationsborttagningsbelastning till 0,66 respektive 0,91 g/(m²·d), vilket representerar minskningar på 30,5 % och 6,2 % jämfört med normala temperaturförhållanden. Nitrifikationskapaciteten hos biofilmen i O3-reaktionszonen överensstämde med forskningsresultaten av HEM et al. under motsvarande förhållanden. Det är dock anmärkningsvärt att under medel-låga temperaturförhållanden, jämfört med O3-reaktionszonens biofilm, uppvisade O7-reaktionszonens biofilm starkare nitrifikationskapacitet.
FrånFigurerna 4(b) och (d), kan det ses att för biofilmerna i de aeroba reaktionszonerna O4 och O8 under normal temperatur är de reaktionszonerna i tre-stegs A/O-MBBR-systemet som primärt tjänar en kompletterande nitrifikationsfunktion. När SCOD-avlägsningsbelastningen var mindre än 1,0 g/(m²·d) och nitrifikationsbelastningen var mindre än 1,3 g/(m²·d), följde förhållandet mellan nitrifikationsavlägsnandebelastningen och nitrifikationsbelastningen en linjär reaktion av första ordningen, med lutningar på 0,86 respektive 0,88 När nitrifikationsbelastningen ökade till 1,3-3,0 g/(m²·d), följde förhållandet mellan nitrifikationsavlägsnandebelastningen och nitrifikationsbelastningen en reaktion av noll-ordning, med motsvarande genomsnittliga nitrifikationsavlägsnandebelastningar på 1,11 respektive 1,13 g/(m².d), respektive Under medel-låga temperaturförhållanden, när SCOD-avlägsningsbelastningen var mindre än 1,0 g/(m²·d) och nitrifikationsbelastningen var mindre än 1,0 g/(m²·d), minskade de linjära lutningarna för nitrifikationsavlägsnandebelastningen kontra nitrifikationsbelastningen till 0,72 respektive 0,84. När nitrifikationsbelastningen ökade till 1,0-3,0 g/(m²·d), var motsvarande genomsnittliga nitrifikationsavskiljningsbelastning 0,72 respektive 0,86 g/(m²·d), vilket representerar minskningar på 35,1 % och 23,9 % jämfört med normala temperaturförhållanden.
Från analysen ovan kan det ses att under medel-låga temperaturer inträffade inflektionspunkterna för förhållandet mellan nitrifikationsavlägsnande belastning och nitrifikationsbelastning för biofilmen i varje reaktionszon tidigare jämfört med normal temperatur. Detta fenomen är relativt överensstämmande med forskningsresultaten från SAFWAT. Sammantaget, även om nitrifikationskapaciteten hos biofilmen i varje aerob zon i systemet visade en nedåtgående trend under medel-låga temperaturer,nitrifikationskapaciteten för biofilmen i O7-reaktionszonen i andra-steget A/O-MBBR-delsystemet ökade med 20,5 %-37,9 % jämfört med O3-reaktionszonen, och nitrifikationskapaciteten för biofilmen i O8-reaktionszonen ökade med cirka 19,4 % jämfört med O4-reaktionszonen. Detta indikerar att inställningen av den andra-reaktionszonen i tre-A/O-MBBR-systemet är fördelaktig för att förbättra systemets totala nitrifikationskapacitet.
2.3 Förändringar i biofilms denitrifikationskapacitet i varje anoxisk reaktionszon under olika reaktionstemperaturer
För att utvärdera förändringarna i denitrifieringskapaciteten hos tre-stegs A/O-MBBR-systemet ur ett övergripande perspektiv, analyserade denna studie biofilmens denitrifikationskapacitet i varje anoxisk reaktionszon under olika reaktionstemperaturer, med resultaten som visas iFigur 5.
Figur 5 Denitrifikationsavlägsnande belastning i varje anoxisk zon i tre-stegs A/O-MBBR-systemet under olika reaktionstemperaturer
FrånFigurerna 5(a) och (c), kan det ses att för de anoxiska reaktionszonerna A1 och A5 är de de huvudsakliga denitrifikationszonerna i tre-stegs A/O-MBBR-systemet som använder råvattenkolkällor som substrat. Under både normala och medelhöga-låga temperaturförhållanden, när motsvarande anoxiska denitrifikationsförhållandet kol-till-kväve (ΔCBSCOD/CNOx--N) var större än 5,0 och denitrifikationsbelastningen per bärarea (förkortad som "denitrifikation" NOx--N) var mindre än 0,95 g/(m²·d), förhållandet mellan denitrifikationsavlägsnande belastningen per bärarea (förkortat "denitrification removal load", beräknat som NOx--N) och denitrifikationsavlägsnande belastningen följde{34} en lutande{34} reaktion 0,87, 0,88 respektive 0,82, 0,84. När denitrifikationsbelastningen ökade över 0,95 g/(m²·d), följde förhållandet mellan denitrifikationsavlägsnande belastning och denitrifikationsbelastning en noll-reaktion, med motsvarande genomsnittliga denitrifikationsavlägsnande belastningar på 0,82, 0,82 g/(m²·d) respektive 0,78 g/(m²·d)/(0,78 g)/ När ΔCBSCOD / CNOx--N minskade, skiftade inflektionspunkten för förhållandet mellan denitrifikationsavlägsnande belastningen och denitrifikationsbelastningen framåt, den linjära lutningen under lågbelastningsförhållanden visade en nedåtgående trend, och samtidigt visade den genomsnittliga denitrifikationsborttagningsbelastningen under högbelastningsförhållanden också en nedåtgående trend. Dessa resultat indikerar att för biofilmdenitrifikationen i A1- och A5-reaktionszonerna med användning av råvattenkolkällor är kol-till-kväve-förhållandet den huvudsakliga faktorn som bestämmer denitrifieringsfunktionen, och under testvattenkvalitetsförhållandena bör det ideala kol-till-kväve-förhållandet för de anoxiska reaktionszonerna A1 och A5 vara större än 5.
Från figurerna 5(b) och (d), kan man se att för de syrefria reaktionszonerna A2 och A6, eftersom A1 och A5 syrefria reaktionszonerna avlägsnade och förbrukade kolkällorna i det råa avloppsvattnet och det mesta av nitratet som transporterades av recirkulationsflödet, var de syrefria reaktionszonerna A2 och A6 långtids-tillstånd{6}}lågbelastning{7}. Därför, under både normala och medelhöga-låga temperaturförhållanden, när ΔCBSCOD/CNOx--N var mellan 1,0-2,0 och denitrifikationsbelastningen var mindre än 0,50 g/(m²·d), var de linjära lutningarna för denitrifikationsavlägsnande belastningen kontra denitrifikationsbelastningen endast 0,40, 0,7, 0,7, 0,7, 0,7 respektive. Dessutom, när denitrifikationsbelastningen ökade till 0,50-1,50 g/(m²·d), var motsvarande genomsnittliga denitrifikationsavlägsnande belastningar endast 0,25, 0,20 respektive 0,20, 0,17 g/(m²·d). De statiska experimentresultaten i denna studie visade dock att under förhållanden med tillräcklig kolkälla och nitratsubstrat, kunde denitrifikationsavlägsnandebelastningen av biofilmen i de anoxiska reaktionszonerna A2 och A6 nå (0,66±0,14) respektive (0,68±0,11) g/(m²·d). Detta resultat återspeglar att biofilmen i de anoxiska reaktionszonerna A2 och A6 faktiskt har relativt stark denitrifieringskapacitet, vilket begränsas av bristen på kolkälla och nitratsubstrat i detta pilotsystem.
FrånFigur 5(e), kan det ses att för den anoxiska reaktionszonen A9 bär den denitrifikationsbelastningen för allt nitrat som strömmar ut från de två första stegen av tre-steg A/O-MBBR-systemet, med externt tillsatt natriumacetat som denitrifikationskolkälla. Under både normala och medelhöga-låga temperaturförhållanden, när ΔCBSCOD/CNOx--N var större än 5 och denitrifikationsbelastningen var mindre än 2,5 g/(m²·d), följde förhållandet mellan denitrifikationsavlägsnande belastningen och denitrifikationsbelastningen en första-reaktionsgrad på 9,0,9,0,9,9,0. respektive. Men när ΔCBSCOD/CNOx--N minskade, visade den linjära lutningen av förhållandet mellan denitrifikationsavlägsnande belastningen och denitrifikationsbelastningen en nedåtgående trend. Detta resultat indikerar också att för biofilmdenitrifikationen i A9-reaktionszonen med användning av en extern kolkälla, är kol-till-kväve-förhållandet också den huvudsakliga faktorn som bestämmer denitrifikationsfunktionen, med ett erforderligt denitrifikations-kol-till-kväve-förhållande som är större än 3. Samtidigt är inverkan av reaktionstemperaturförändringar på dess denitrifikationsfunktion relativt liten.
2.4 Nitrifikationskapacitet och morfologiska egenskaper hos biofilm i varje aerob reaktionszon under statiska experimentella förhållanden
Nitrifikationskapaciteten hos biofilmen i varje aerob reaktionszon under statiska experimentella förhållanden visas iBild 6. Från figur 6 kan man se att under normal temperatur var nitrifikationskapaciteten för biofilmen i de aeroba reaktionszonerna O3, O4, O7 och O8 (1,37±0,21), (1,23±0,15), (1,40±0,20) och (1,25±(ive.·1) g/m²3) respektive Under medelhög-låg temperatur var biofilmens nitrifikationskapacitet i motsvarande aeroba reaktionszoner (1,07±0,01), (1,00±0,04), (1,08±0,09) respektive (1,03±0,05) g/(m²·d), minskande med 21,9 % respektive 21,9 %, minskande 22,9 % och 17,6 % jämfört med normal temperatur. Dessa statiska experimentresultat överensstämmer med trenden för uppmätta värden i pilotsystemet. Vidare kan det observeras att biofilmens uppmätta nitrifikationskapacitet i varje aerob zon under statiska experimentella förhållanden var något högre än de faktiska värdena i pilotsystemet. Analysen tillskriver detta användningen av ett enda ammoniumkvävesubstrat och nära-mättade förhållanden med hög upplöst syre under de statiska experimenten, vilket leder till en högre nivå av biofilmnitrifikationskapacitet. Under normal temperatur var den faktiska nitrifikationskapaciteten i O3-, O4-, O7- och O8-reaktionszonerna i tre-stegs A/O-MBBR-systemet 95,6 %, 90,6 %, 95,7 % och 90,4 % av den maximala nitrifikationskapaciteten under respektive statiska experiment. Under medel-låg temperatur minskade den faktiska nitrifikationskapaciteten i O3-, O4-, O7- och O8-reaktionszonerna till 72,9 %, 72,0 %, 87,0 % respektive 84,5 %.
Ytterligare analys visade att under normal temperatur var de specifika ammoniakoxidationshastigheterna (nitrifikationshastigheten per massenhet MLVSS, beräknat som N) för biofilmen i de O3, O4, O7 och O8 aeroba reaktionszonerna (0,062±0,0095), (0,059±0,0070), (0,0060), ±00060, och (0. (0,060±0,0063) g/(g·d), respektive. Under medelhög-låg temperatur var de specifika ammoniakoxidationshastigheterna för biofilmen i de aeroba reaktionszonerna O3 och O4 endast (0,046±0,0004) respektive (0,041±0,0016) g/(g·d), och minskade med 25,5 % och 30,8 % jämfört med normal temperatur. Däremot var de specifika ammoniakoxidationshastigheterna för biofilmen i de aeroba reaktionszonerna O7 och O8 (0,062±0,0051) respektive (0,060±0,0029) g/(g·d). Jämfört med normala temperaturförhållanden förblev ammoniakoxidationskapaciteten för O8-reaktionszonens biofilm oförändrad, medan ammoniakoxidationskapaciteten hos den aeroba reaktionszonens O7-biofilm till och med ökade med 3,3 %. Detta resultat visar att under medelhöga-låga temperaturförhållanden har biofilmen i reaktionszonen i andra-steget i pilotsystemet bättre nitrifikationskapacitet och rationaliteten i det andra-delsystemets bidrag till systemets totala nitrifikation.
Observationsresultaten av biofilmmorfologin i varje aerob reaktionszon i första och andra etappens A/O-MBBR-delsystem visas iFigur 7. Under normal temperatur var biofilmtjockleken i de aeroba reaktionszonerna O3, O4, O7 och O8 (217,6±54,6), (175,7±38,7), (168,1±38,2) respektive (152,4±37,8) μm. Under medel-låg temperatur var biofilmtjockleken i O3- och O4-reaktionszonerna (289,4±59,9) respektive (285,3±61,9) μm, vilket representerar ökningar på 33,0 % och 62,4 % jämfört med biofilmtjockleken vid normal temperatur. Däremot var biofilmtjockleken i O7- och O8-reaktionszonerna (173,1±40,2) respektive (178,3±31,2) μm, vilket ökade med endast 3,0 % och 17,0 % jämfört med normal temperatur. Vissa studier har visat att tunnare biofilmer har starkare ammoniakoxidationskapacitet, vilket är relativt överensstämmande med experimentresultaten från denna studie. Analysen tillskriver detta att nitrifierande bakterier i biofilmen är vertikalt fördelade i biofilmens skiktade struktur; överdriven biofilmtjocklek leder till minskad substratmassöverföringseffektivitet och substrataffinitet. Dessutom, under medelhöga-låga temperaturförhållanden, var koncentrationen av löst syre i varje aerob zon i pilotsystemet mycket lägre än den i den statiska experimentreaktorn (skillnad med 3,0-5,0 mg/L). Speciellt för de tjockare biofilmerna i O3- och O4-reaktionszonerna ledde minskningen av syremassaöverföringskapaciteten inom biofilmen till en minskning av deras faktiska nitrifikationskapacitet (endast cirka 70 % av den maximala nitrifikationskapaciteten uppmätt under statiska förhållanden). Därför, för en ren biofilm MBBR, är det nödvändigt att förbättra biofilmförnyelsen genom att stärka skjuvningsintensiteten och rimligt kontrollera biofilmtjockleken för att bibehålla biofilmens nitrifikationskapacitet.
3. Slutsats
① Under förhållanden med en reaktionstemperatur på 10-16 grader (medel-låg temperatur), en behandlingsflödeshastighet på (23,6±5,4) m³/d och en kolkällados på 50-90 mg/L (beräknat som COD) i den anoxiska zonen i det tredje A{}O{7}B-undersystemet i tredje A}/O{7}BR-delsystemet koncentrationerna av avloppsvatten SCOD, NH₄⁺-N och TIN i trestegs A/O-MBBR-pilotsystemet var (26±6), (0,4±0,6) respektive (6,8±3,6) mg/L medden genomsnittliga borttagningsfrekvensen når 82,3 %, 99,0 % och 82,8 %.
② Under medelhöga-låga temperaturförhållanden, på grund av skillnader i biofilmen i de aeroba reaktionszonerna mellan första-steget och andra-steget A/O-MBBR-delsystemen, bildades en skillnad i nitrifikationskapaciteten hos biofilmen mellan de två delsystemen. Speciellt för det första-steget A/O-MBBR-undersystemet minskade nitrifikationskapaciteten på grund av ökad biofilmtjocklek. För att bibehålla biofilms nitrifikationskapacitet är det nödvändigt att rimligt kontrollera biofilmens tjocklek.
③ I A/O-MBBR-pilotsystemet i tre-steg var effekten av reaktionstemperaturförändringar på denitrifikationsfunktionen relativt liten. Under olika reaktionstemperaturer måste denitrifikationens kol-till-kväveförhållande med råvatten som kolkälla vara större än 5, och denitrifieringskol-till-förhållandet med externt tillsatt natriumacetat som kolkälla måste vara större än 3.