כיצד שני-אנאירובי שלבים-MBBR אירובי מטפל בשפכים כפריים ב-8 מעלות - ועדיין עומד בתקני Class A
מחקר שדה מצ'אנגג'ואו, מחוז ג'יאנגסו, סין מדגים שעם אמצעי הספק הנכונים, אסטרטגיית המחזור ותכנון התהליך, מערכות MBBR יכולות להשיג הסרה של למעלה מ-80% של COD, חנקן אמוניה, TN ו-TP בתנאי חורף - שבהם תהליכים קונבנציונליים נכשלים באופן שגרתי.
|
83.8%
הסרת COD
173.7 → 28.1 מ"ג/ליטר
|
84.9%
הסרת NH₃-N
28.6 → 4.3 מ"ג/ליטר
|
80.1%
הסרת TN
49.5 → 9.9 מ"ג/ליטר
|
85.7%
הסרת TP
2.73 → 0.39 מ"ג/ליטר
|
האתגר
מדוע החורף הורג את הטיפול הקונבנציונלי בביוב כפרי
|
האזורים הכפריים של סין זרמו 33.71 מיליארד טון של שפכים ביתיים בשנת 2022. מתקני טיפול מבוזרים רבים - שתוכננו ונבדקו בתנאי טמפרטורה רגילים - אינם עומדים בתקני הזרמה במהלך החורף, ומזהמים ישירות אגמים, אדמות חקלאיות ואספקת מים מקומית. הסיבה השורשית היא ביולוגית: חיידקים מחנקים פועלים בצורה מיטבית ב-25-30 מעלות. מתחת ל-15 מעלות, היכולת המטבולית שלהם יורדת בחדות. מתחת ל-5 מעלות, הפעילות כמעט נעצרת. התוצאה היא כשל מדורג - הסרת COD מואטת, ניטריפיקציה נעצרת, דניטריפיקציה מאבדת את מקור הפחמן שלו, והסרת זרחן קורסת יחד עם פעילות PAO (פוליפוספט-צובר אורגניזם). מחקר זה, שנערך מספטמבר 2022 עד אפריל 2023 בעיר לואויאנג, מחוז ווג'ין בעיר צ'אנגג'ואו, בדק האם תהליך MBBR אירובי דו-שלבי-מהונדס במיוחד יכול להתגבר על מגבלות אלו בטמפרטורות מים של 8-10 מעלות. |
משפיע על איכות המים
|
עיצוב תהליך
שלושה שינויים שעשו את ההבדל
|
סירקולציה מחודשת של הפשטת אוויר
נוזל ניטריפי שהוחזר ממיכל השקיעה למיכל השוויון A1 ביחס מחודש של200–400%. זה ממלא את מקור הפחמן לדניטריפיקציה - הצוואר הבקבוק הגדול ביותר בהסרת חנקן במזג אוויר קר-.
|
MBBR Biofilm Carriers
נשאים ביולוגיים של MBBR שהותאמו מראש-מתווספים לכל שלבי הכור. הנשאים מגדילים את שטח הפנים והביומסה הספציפיים למגע, ומארחים חיידקים מחנקים מותאמים ל-טמפרטורה- נמוכה השומרים על פעילות ב-8 מעלות במקום שבו בוצה מרחפת לא יכולה.
|
אוורור-הסרת זרחן משופרת
עודפי בוצה הוסר על ידי ערבוב אוורור והפשטת אוויר. זה משפר את שחרור וספיגת זרחן על ידי PAOs ומונע מגיל בוצה להפוך מוגזם - לגורם קריטי בשמירה על כדאיות PAO בטמפרטורות נמוכות.
|
| שָׁלָב | HRT | עשה מטרה | פוּנקצִיָה |
|---|---|---|---|
| אנאירובי A1 | 3 h | < 0.5 mg/L | שחרור זרחן, דניטריפיקציה עם נוזל ניטריפי שהוחזר |
| אירובי O1 | 2 h | 2.0-4.0 מ"ג/ליטר | פירוק COD, ניטריפיקציה, ספיגת זרחן |
| אנאירובי A2 | 2 h | < 0.5 mg/L | דניטריפיקציה נוספת, שחרור זרחן משני |
| אירובי O2 | 1 h | 2.0-4.0 מ"ג/ליטר | ניטריפיקציה סופית, ספיגת זרחן, ליטוש קולחים |
| HRT כולל | 8 h | - | יחס מחזור: 200-400% |
תוצאות הטיפול
ביצועי הסרת שלב-לשלב-ב-8-10 מעלות
|
הסרת COD - 83.80% סה"כ
אפילו בטמפרטורות נמוכות, הסרת COD עלתה על 80% -, מה שמוכיח שתהליך הדו-- שומר על פירוק אורגני יעיל הן באמצעות טרנספורמציה אנאירובית (PAOs, חיידקים דניטריפיים) והן פירוק מיקרוביאלי אירובי. הספקים של MBBR מספקים מספיק ביומסה כדי לפצות על הקצב המופחת של חילוף החומרים לכל-תא ב-8 מעלות.
|
|
|
NH₃-N הסרה - 84.93% סה"כ
סילוק חנקן אמוניה התרכז בשלבים האירוביים (O1, O2), שבהם חיידקים מחנקים על משטחי נושאי MBBR שמרו על יכולת ניטריפיקציה גבוהה למרות טמפרטורת המים של 8-10 מעלות. זהו היתרון העיקרי של נושאי ביופילם על פני בוצה מרחפת בסביבות קרות: ניתן להסתגל מראש-לקהילת הביופילמים לטמפרטורות נמוכות, לארח זני ניטריפיירים קרים-המותאמים, אשר נעדרים במערכות בוצה פעילה קונבנציונלית.
|
|
|
הסרת TN - 80.06% סה"כ
סירקולציה מחודשת של רצועת אוויר ביחס של 200-400% הייתה הגורם המכריע. על ידי החזרת נוזל ניטריפי ל-A1, היה מספיק פחמן זמין עבור דניטריפיקציה גם כאשר יחסי COD/N ההשפעה היו נמוכים - הגורם השכיח ביותר לאי-תאימות של TN בטיפול כפרי במזג אוויר קר-.
|
הסרת TP - 85.71% סה"כ
TP למעשה עלה ל-6.82 מ"ג/ליטר לאחר A1 - סימן לכך ש-PAOs משחררים זרחן באופן פעיל באזור האנאירובי, מה שמאשר שספיגת הזרחן הביולוגי פועלת. השלבים האירוביים הבאים והסרת עודפי בוצה באמצעות הפשטת אוויר הורידו את ה-TP ל-0.39 מ"ג/ליטר.
|
ניתוח קהילה מיקרוביאלית
מגוון מיקרוביאלי גבוה נשמר בטמפרטורה נמוכה
רצף-תפוקה גבוהה של קהילות ביופילם מהאזורים האנאירוביים והאירוביים גילה שמגוון החיידקים נשאר גבוה אפילו ב-8-10 מעלות - כתוצאה ישירה של הספק MBBR המספק סביבות מיקרו-מוגנות שבהן קהילות מגוונות יכלו להקים ולהתנגד לשטיפה.
|
אזור אנוקסי (A)
|
אזור אירובי (O)
|
| סוּג | פונקציית מפתח במערכת |
|---|---|
| Lysobacter | מפריש פוספטאז לפירוק זרחן; דומיננטי באזור אירובי ב-20.3% |
| Acinetobacter | מפרק חומר אורגני לחומצות אורגניות כמצע לחומרי ניטרפיירים/מדיניים; משתמש בחנקה כמקבל אלקטרונים |
| Flavobacterium | ממיר חומרים אורגניים לחומצות/חומצות שומן באזור אנאירובי; מוצרים המוזנים לשלב אירובי לפירוק נוסף |
| אסידובורקס | פירוק-ביכולת גבוהה של חומרים אורגניים מורכבים (חלבונים, סוכרים, שומנים); מפחית COD ביעילות |
| Pseudoxanthomonas | ניטריפיקציה: מחמצן חנקן אמוניה לניטריט וניטראט |
| סטנוטרופומונים | פירוק COD + ייצור אנטיביוטיקה מעכב חיידקים מזיקים, הגנה על פעילות מיקרוביאלית מועילה |
| Brevundimonas | אנאירובי פקולטטיבי עם פונקציות ניטריפיקציה וגם דניטריפיקציה; מפרק חומרים אורגניים מקרומולקולריים |
מסקנות
מה זה אומר עבור עיצוב מפעל MBBR כפרי
|
1
|
ספקי MBBR חיוניים לעמידה ב-מזג אוויר קר
הביופילם של הנשא מארח -מתאמות מראש בטמפרטורה נמוכה-תניטריפירים בטמפרטורה נמוכה שהבוצה המרחפת לא יכולה לשמור עליהם. ב-8 מעלות, מערכות מבוססות-ספקים משיגות את מה שבוצה פעילה קונבנציונלית לא יכולה.
|
|
2
|
יחס מחזור גבוה (200-400%) מפצה על מחסור בפחמן
במזג אוויר קר, השפעת-C/N נמוכה היא הסיבה העיקרית לכך שה-Dnitrification נכשל. החזרת נוזל ניטריפי ביחס גבוה ממלאת את מקור הפחמן ושומרת על דניטריפיקציה פעילה לאורך כל החורף.
|
|
3
|
8 שעות HRT מספיקה כאשר כל שלושת השינויים מוחלים יחד
הגישה המשולבת - מובילי MBBR + סירקולציה של הפשטת אוויר + אוורור-הרחקת בוצה משופרת - משיגה קולחים Class A (GB 18918-2002) וג'יאנגסו DB32/T 3462-2018 עמידה בטווח של 8 מעלות מעבר לתאימות של מערכות הידראוליות.
|
|
ציון מנשאי MBBR לפרויקט טיפול כפרי או מבוזר?
Juntai מספקת-מנשאים ביולוגיים של MBBR מתורבתים מראש המתאימים לסביבות-טמפרטורות נמוכות, כולל יחידות ארוזות-קטנות ויישומים כפריים לטיפול בשפכים. אספקה ישירה-מפעל, ללא מינימום הזמנה. |
→ צור קשר עם הצוות שלנו הצג את טווח הספקים של MBBR |