Perintis-Kajian skala pada Sistem A/O-Berbilang-peringkat-MBBR untuk Penyingkiran Nitrogen pada Suhu Sederhana-Suhu Rendah
Gambaran keseluruhan
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, China telah mencapai keputusan yang ketara dalam pengurusan persekitaran air, tetapi masih menghadapi isu seperti kekurangan sumber air, pencemaran alam sekitar air dan kerosakan alam sekitar ekologi air. Dari perspektif melindungi sumber air, mencegah pencemaran air, dan memulihkan ekologi air, secara berterusan menggalakkan peningkatan kecekapan dan keberkesanan rawatan air sisa adalah sangat penting untuk meningkatkan kadar penggunaan sumber air, meningkatkan kualiti persekitaran air, meningkatkan kualiti hidup negara, mempercepatkan pembinaan persekitaran ekologi, dan memenangi pertempuran untuk air bersih. Pada masa ini, berdasarkan "Piawaian Pelepasan Pencemaran untuk Loji Rawatan Air Sisa Bandar" (GB18918-2002) negara sedia ada, kerajaan tempatan telah berturut-turut mencadangkan keperluan baharu untuk kualiti efluen loji rawatan air sisa bandar, dengan permintaan yang lebih ketat terhadap penunjuk seperti bahan organik, nitrogen ammonia dan jumlah nitrogen. Teknologi rawatan air tradisional yang diwakili oleh proses enapcemar teraktif menghadapi kesesakan seperti nitrifikasi biologi terhad pada suhu rendah. Banyak kajian telah menunjukkan bahawa prestasi nitrifikasi proses enap cemar teraktif berkurangan dengan ketara di bawah-keadaan suhu rendah, disertai dengan isu seperti pukal enap cemar yang teruk dan sampah biologi. Oleh itu, menerobos kesesakan suhu rendah dan mencapai penyingkiran nitrogen biologi yang stabil dan cekap telah menjadi masalah mendesak untuk diselesaikan dalam bidang rawatan air sisa. Teknologi Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) telah digunakan dalam ratusan loji rawatan air sisa di seluruh dunia. Disebabkan keadaan pertumbuhan biofilm yang melekat di dalam reaktor dan keupayaan pembaharuan berterusannya, ia bukan sahaja mempunyai biojisim yang tinggi tetapi juga mengekalkan aktiviti yang tinggi. Keputusan aplikasi di negara Nordic juga menunjukkan bahawa ia mempunyai kebolehsuaian yang lebih kuat kepada suhu rendah berbanding dengan proses enap cemar diaktifkan.
Atas sebab ini, kajian ini, menyasarkan ciri-ciri air sisa bandar di China, menggunakan kelebihan MBBR dan proses-berbilang peringkat Anoxic/Oxic (A/O) untuk penyingkiran nitrogen biologi untuk membina.sistem skala-A/O-perintis MBBR-tiga peringkat. Kapasiti penyingkiran sistem untuk bahan organik, nitrogen ammonia dan jumlah nitrogen tak organik dalam keadaan suhu sederhana-rendah telah disiasat. Kapasiti nitrifikasi dan perubahan morfologi biofilem di bawah keadaan percubaan statik telah dianalisis, memberikan sokongan teknikal untuk mencapai penyingkiran nitrogen yang stabil dan cekap daripada air sisa bandar di bawah-keadaan suhu rendah dan untuk pembinaan dan pengawalseliaan sistem A/O-berbilang peringkat-MBBR.
1. Bahan dan Kaedah
1.1 Perintis-skala Persediaan Eksperimen Sistem dan Mod Operasi
Aliran proses bagi tiga-peringkat A/O-sistem perintis MBBR-yang dibina ditunjukkan dalamRajah 1. Sistem skala perintis-terdiri daripada tiga peringkat anoksik/oksik (A/O), dibahagikan kepada 10 zon tindak balas secara keseluruhan.Peringkat pertama-.A/O-Subsistem MBBR terdiri daripada zon tindak balas anoksik (A1, A2) dan zon tindak balas aerobik (O3, O4).Peringkat-keduaA/O-Subsistem MBBR terdiri daripada zon tindak balas anoksik (A5, A6) dan zon tindak balas aerobik (O7, O8).Peringkat-ketigaA/O-Subsistem MBBR terdiri daripada zon tindak balas anoksik (A9) dan zon tindak balas aerobik (O10). Isipadu berkesan bagisetiap zon tindak balas yang dinyatakan di atas ialah 1.4 m³ (1m * 1m * 1.4m), dengan kedalaman air berkesan 1.4 m. Pembawa biofilem (media) yang digantung dengan luas permukaan tertentu 500 m²/m³ telah ditambahkan pada setiap segmen zon tindak balas, dengan nisbah pengisian pembawa sebanyak 35% untuk semua. Pencampuran mekanikal digunakan dalam zon tindak balas anoksik untuk memastikan pembawa terbendalir, manakala pengudaraan paip berlubang digunakan dalam zon tindak balas aerobik, mengawalkepekatan oksigen terlarut pada 3-9 mg/L.
Kadar aliran masuk sebenar sistem skala-perintis ialah (23.6 + 5.4) m³/d, menggunakan dua-taburan influen, dengan titik masuk ditetapkan pada zon tindak balas A1 dan O5 serta nisbah influen 1:1. Sistem skala perintis-mempunyai dua set peredaran semula cecair nitrifikasi (dari O4 ke A1 dan dari O8 ke A5), dengan nisbah edaran semula 100% hingga 200% (berdasarkan kadar aliran masuk setiap peringkat). Untuk memastikan{15}}pendenitrifikasi pasca yang betul, 50-90 mg/L natrium asetat (dikira sebagai COD) telah ditambahkan sebagai sumber karbon luaran dalam zon tindak balas A9. Keseluruhan kajian eksperimen dibahagikan kepada 2 fasa: Fasa I - Suhu normal (18-29 darjah ); Fasa II - Suhu sederhana-rendah (10-16 darjah ).
1.2 Air Uji
Ujian perintis telah dijalankan di-tapak di loji rawatan air sisa bandar di Bandar Qingdao. Air ujian telah diambil daripada efluen tangki pemendapan utama loji ini dan memasuki sistem perintis selepas dipertingkatkan prarawatan oleh pengapungan. Keadaan kualiti air selepas prarawatan pengapungan dipertingkatkan ditunjukkan dalamJadual 1.
1.3 Penunjuk dan Kaedah Pengesanan
1.3.1 Petunjuk Konvensional
Penunjuk konvensional seperti SCOD, NH₄⁺-N, NO₂⁻-N, NO₃⁻-N, SS, MLSS dan MLVSS diukur menggunakan kaedah standard daripada "Kaedah Pemantauan dan Analisis Air dan Air Sisa". Oksigen terlarut, suhu, pH, dan ORP diukur menggunakan ameter oksigen terlarut mudah alih (HACH HQ40d). Ketebalan biofilm diukur menggunakanmikroskop pendarfluor terbalik (Olympus, IX71).
1.3.2 Eksperimen Statik Penyutiran
Semasa operasi sistem, pembawa dari zon aerobik diambil sampel secara berkala untuk mengukur kapasiti nitrifikasi biofilm di bawah keadaan tindak balas statik. Pembawa dari setiap zon tindak balas aerobik diletakkan ke dalam reaktor 5L, dengan nisbah pengisian yang sama dengan sistem perintis pada 35%. Air ujian telah dikonfigurasikan secara buatan larutan NH₄Cl dengan kepekatan jisim 20{10}}25 mg/L (dikira sebagai N). Semasa eksperimen, pam udara kecil digunakan untuk pengudaraan untuk memastikan pembawa terbendalir sambil mengawal oksigen terlarut pada 7-11 mg/L. Tempoh ujian ialah 2 jam, dengan selang pensampelan selama 30 minit, mengukur perubahan dalam kepekatan NH₄⁺-N untuk mengira kapasiti nitrifikasi biofilm di bawah keadaan tindak balas statik.
2. Keputusan dan Analisis
2.1 Prestasi Operasi Tiga-A/O-Sistem Perintis MBBR
Prestasi operasi tiga-peringkat A/O-sistem perintis MBBR ditunjukkan dalamRajah 2. Dalam fasa suhu biasa (Fasa I), dengan suhu tindak balas 18-29 darjah , kadar alir rawatan (23.6+5.4) m³/h dan dos sumber karbon 50 mg/L (dikira sebagai COD, sama di bawah) dalam zon anoksik bagi -peringkat A/O-subsistem MBBR ketiga, sistem SCOD'. Kepekatan NH₄⁺-N, dan TIN ialah (160±31), (35.0±7.2), dan (35.8±7.0) mg/L, masing-masing dan kepekatan efluen yang dirawat ialah (27±8), (0.6±0.5), dan (2.7±2.2) mg/L, dengankadar penyingkiran purata mencapai 83.1%, 98.3% dan 92.5%. Dalam-fasa suhu rendah (Fasa II) sederhana, dengan suhu tindak balas 10-16 darjah , kadar aliran rawatan yang sama (23.6+5.4) m³/d dan dos sumber karbon sebanyak 50-90 mg/L dalam zon anoksik bagi-peringkat ketiga sistem influen A/O-MBBR, Kepekatan SCOD, NH₄⁺-N, dan TIN ialah (147±30), (38.3±2.1), dan (39.6±2.3) mg/L, masing-masing dan kepekatan efluen ialah (26±6), (0.4±0.6), dan (6.8±3.6) mg/L, dengan masing-masingkadar penyingkiran purata mencapai 82.3%, 99.0% dan 82.8%. Tambahan pula, semasa hari ke 56-62 operasi sistem, apabila dos sumber karbon ialah 50 mg/L, pengumpulan NO₂⁻-N yang ketara muncul dalam zon tindak balas A9. Walau bagaimanapun, selepas meningkatkan dos sumber karbon secara beransur-ansur kepada 90 mg/L, pengumpulan NO₂⁻-N dalam zon tindak balas A9 beransur-ansur hilang, dan kepekatan TIN efluen menurun ke tahap yang munasabah.
2.2 Perubahan dalam Kapasiti Penuturan Biofilem dalam Setiap Zon Tindak Balas Aerobik di bawah Suhu Tindak Balas Berbeza
Untuk menilai perubahan dalam kapasiti nitrifikasi tiga-sistem A/O-MBBR daripada perspektif keseluruhan, kadar sumbangan nitrifikasi NH₄⁺-N dan kapasiti nitrifikasi biofilm dalam setiap zon tindak balas aerobik di bawah suhu tindak balas yang berbeza telah dianalisis, dengan keputusan ditunjukkan dalamRajah 3 dan 4, masing-masing.
Rajah 4 Beban penyingkiran nitrifikasi dan lengkung pemasangan dalam zon aerobik subsistem A/O-MBBR peringkat pertama dan kedua di bawah suhu tindak balas yang berbeza
daripadaRajah 3, dapat dilihat bahawa dalam tiga-sistem A/O-MBBR, disebabkan oleh dua-titik influen, zon tindak balas O3 dan O4 bagi-peringkat A/O-subsistem MBBR pertama dan zon tindak balas O7 dan O8 pada peringkat-kedua A/O-Subsistem MBBR menanggung beban nitrifikasi utama sistem. Di bawah kedua-dua keadaan suhu normal dan sederhana-rendah,NH₄⁺-Kadar sumbangan nitrifikasi N bagi kedua-dua subsistem ini ialah 43.1%, 49.6% dan 33.8%, 54.0%, masing-masing. Ini menunjukkan bahawa dalam keadaan suhu-rendah sederhana, kadar sumbangan nitrifikasi NH₄⁺-N subsistem-kedua adalah 20.2% lebih tinggi daripada subsistem-peringkat pertama.
daripadaRajah 4(a) dan (c), dapat dilihat bahawa untuk biofilem dalam zon tindak balas aerobik O3 dan O7 di bawah suhu normal, ia adalah zon tindak balas utama dalam tiga-sistem A/O-MBBR untuk degradasi bahan organik yang digabungkan dengan fungsi nitrifikasi. Apabila beban penyingkiran SCOD bagi setiap luas permukaan pembawa (disingkatkan sebagai "beban penyingkiran SCOD", dikira sebagai COD) adalah kurang daripada 2.0 g/(m²·d) dan beban nitrifikasi bagi setiap luas permukaan pembawa (disingkatkan sebagai "beban nitrifikasi", dikira sebagai N) adalah kurang daripada 1.6 g/(m²·d), perhubungan antara luas permukaan pengaliran (m²·d) adalah kurang daripada 1.6 g/(m²·d). "beban penyingkiran nitrifikasi", dikira sebagai N) dan beban nitrifikasi mengikuti-tindak balas linear tertib pertama, dengan cerun 0.83 dan 0.84, masing-masing. Apabila beban nitrifikasi meningkat kepada 1.6-6.0 g/(m²·d), hubungan antara beban penyingkiran nitrifikasi dan beban nitrifikasi mengikuti tindak balas tertib-sifar, dengan purata beban penyingkiran nitrifikasi yang sepadan masing-masing 1.31 dan 1.34 g/(m²·d). Apabila beban penyingkiran SCOD ialah 2.0-4.0 g/(m²·d) dan beban nitrifikasi ialah 1.6-6.0 g/(m²·d), walaupun hubungan tindak balas tertib sifar antara beban penyingkiran nitrifikasi dan beban nitrifikasi kekal tidak berubah, purata penyingkiran nitrifikasi 0.9 dan penyingkiran yang sepadan g/(m²·d), masing-masing. Untuk biofilem dalam zon tindak balas aerobik O3 dan O7 di bawah suhu sederhana-rendah, apabila beban penyingkiran SCOD kurang daripada 2.0 g/(m²·d) dan beban nitrifikasi kurang daripada 1.1 g/(m²·d), cerun linear bagi beban penyingkiran nitrifikasi berbanding beban nitrifikasi masing-masing menurun kepada 0.81 dan 0.81. Apabila beban nitrifikasi meningkat kepada 1.1-6.0 g/(m²·d), purata beban penyingkiran nitrifikasi yang sepadan menurun kepada 0.78 dan 0.94 g/(m²·d), masing-masing, mewakili penurunan sebanyak 40.4% dan 19.4% berbanding keadaan suhu biasa. Apabila beban penyingkiran SCOD meningkat kepada 2.0-4.0 g/(m²·d), purata beban penyingkiran nitrifikasi yang sepadan menurun kepada 0.66 dan 0.91 g/(m²·d), masing-masing, mewakili penurunan sebanyak 30.5% dan 6.2% berbanding keadaan suhu biasa. Kapasiti nitrifikasi biofilm dalam zon tindak balas O3 adalah konsisten dengan hasil penyelidikan HEM et al. di bawah keadaan yang sepadan. Walau bagaimanapun, perlu diperhatikan bahawa dalam keadaan suhu sederhana rendah, berbanding biofilm zon tindak balas O3, biofilm zon tindak balas O7 mempamerkan kapasiti nitrifikasi yang lebih kuat.
daripadaRajah 4(b) dan (d), dapat dilihat bahawa bagi biofilem dalam zon tindak balas aerobik O4 dan O8 di bawah suhu normal, ia adalah zon tindak balas dalam tiga-sistem A/O-MBBR yang berfungsi terutamanya sebagai fungsi nitrifikasi tambahan. Apabila beban penyingkiran SCOD kurang daripada 1.0 g/(m²·d) dan beban nitrifikasi kurang daripada 1.3 g/(m²·d), hubungan antara beban penyingkiran nitrifikasi dan beban nitrifikasi mengikuti -tindak balas linear tertib pertama, dengan cerun 0.86 dan 0.88, masing-masing. Apabila beban nitrifikasi meningkat kepada 1.3-3.0 g/(m²·d), hubungan antara beban penyingkiran nitrifikasi dan beban nitrifikasi mengikuti tindak balas tertib-sifar, dengan purata beban penyingkiran nitrifikasi yang sepadan masing-masing 1.11 dan 1.13 g/(m²·d). Di bawah keadaan suhu sederhana-rendah, apabila beban penyingkiran SCOD kurang daripada 1.0 g/(m²·d) dan beban nitrifikasi kurang daripada 1.0 g/(m²·d), cerun linear beban penyingkiran nitrifikasi berbanding beban nitrifikasi berkurangan kepada 0.72 dan 0.84, masing-masing. Apabila beban nitrifikasi meningkat kepada 1.0-3.0 g/(m²·d), purata beban penyingkiran nitrifikasi yang sepadan ialah 0.72 dan 0.86 g/(m²·d), masing-masing, mewakili penurunan sebanyak 35.1% dan 23.9% berbanding keadaan suhu biasa.
Daripada analisis di atas, dapat dilihat bahawa di bawah suhu sederhana-rendah, titik lenturan hubungan antara beban penyingkiran nitrifikasi dan beban nitrifikasi untuk biofilem dalam setiap zon tindak balas berlaku lebih awal berbanding suhu biasa. Fenomena ini agak konsisten dengan hasil penyelidikan SAFWAT. Secara keseluruhannya, walaupun kapasiti nitrifikasi biofilm dalam setiap zon aerobik sistem menunjukkan arah aliran menurun di bawah-suhu sederhana rendah,kapasiti nitrifikasi biofilem dalam zon tindak balas O7 bagi-peringkat A/O-subsistem MBBR kedua meningkat sebanyak 20.5%-37.9% berbanding zon tindak balas O3, dan kapasiti nitrifikasi biofilem dalam zon tindak balas O8 meningkat kira-kira 19.4% berbanding zon tindak balas O4. Ini menunjukkan bahawa persediaan zon tindak balas-peringkat kedua dalam tiga-sistem A/O-MBBR adalah berfaedah untuk mempertingkatkan keseluruhan kapasiti nitrifikasi sistem.
2.3 Perubahan dalam Kapasiti Denitrifikasi Biofilem dalam Setiap Zon Tindak Balas Anoksik di bawah Suhu Tindak Balas Berbeza
Untuk menilai perubahan dalam kapasiti denitrifikasi sistem tiga-A/O-MBBR daripada perspektif keseluruhan, kajian ini menganalisis kapasiti denitrifikasi biofilm dalam setiap zon tindak balas anoksik di bawah suhu tindak balas yang berbeza, dengan keputusan ditunjukkan dalamRajah 5.
Rajah 5 Beban penyingkiran denitrifikasi dalam setiap zon anoksik bagi tiga-peringkat A/O-sistem MBBR di bawah suhu tindak balas yang berbeza
daripadaRajah 5(a) dan (c), dapat dilihat bahawa untuk zon tindak balas anoksik A1 dan A5, ia adalah zon penyahtindahan utama dalam sistem tiga-A/O-MBBR menggunakan sumber karbon air mentah sebagai substrat. Di bawah kedua-dua keadaan suhu normal dan sederhana-rendah, apabila karbon pendenitrifikasi anoksik yang sepadan-ke-nisbah nitrogen (ΔCBSCOD / CNOx--N) adalah lebih besar daripada 5.0 dan beban pendenitrifikasian bagi setiap luas permukaan pembawa (disingkatkan sebagai "beban pendenitrifikasian", dikira sebagai NOx--N) adalah kurang daripada 0.95 g/(m²·d), hubungan antara beban penyingkiran pendenitrifikasian bagi setiap luas permukaan pembawa (disingkatkan sebagai "beban penyingkiran pendenitrifikasian", dikira sebagai NOx--N) dan beban pendenitrifikasian mengikuti a tertib pertama-tindak balas linear, dengan cerun 0.87, 0.88 dan 0.82, 0.84, masing-masing. Apabila beban denitrifikasi meningkat melebihi 0.95 g/(m²·d), perhubungan antara beban penyingkiran pendenitrifikasian dan beban pendenitrifikasian mengikuti tindak balas tertib-sifar, dengan purata beban penyingkiran pendenitrifikasian yang sepadan masing-masing 0.82, 0.82 g/(m²·d) dan 0.78,/0.·d),(m²·d) dan 0.78,/0.² Apabila ΔCBSCOD / CNOx--N menurun, titik infleksi hubungan antara beban penyingkiran denitrifikasi dan beban denitrifikasi beralih ke hadapan, cerun linear di bawah keadaan beban rendah menunjukkan aliran menurun, dan pada masa yang sama, beban penyingkiran denitrifikasi purata di bawah keadaan beban tinggi juga menunjukkan aliran menurun. Keputusan ini menunjukkan bahawa untuk denitrifikasi biofilem dalam zon tindak balas A1 dan A5 menggunakan sumber karbon air mentah, nisbah karbon-kepada-nitrogen ialah faktor utama yang menentukan fungsi denitrifikasi, dan di bawah keadaan kualiti air ujian, nisbah karbon-ke-nitrogen yang ideal untuk zon tindak balas anoksik A1 dan A5 hendaklah lebih besar daripada 5.
Daripada Rajah 5(b) dan (d), dapat dilihat bahawa untuk zon tindak balas anoksik A2 dan A6, kerana zon tindak balas anoksik A1 dan A5 mengalih keluar dan menggunakan sumber karbon dalam air sisa mentah dan kebanyakan nitrat yang dibawa oleh aliran edaran semula, zon tindak balas anoksik A2 dan A6 adalah substrat jangka panjang-keadaan beban rendah-rendah. Oleh itu, di bawah kedua-dua keadaan suhu biasa dan sederhana-rendah, apabila ΔCBSCOD / CNOx--N adalah antara 1.0-2.0 dan beban denitrifikasi kurang daripada 0.50 g/(m²·d), cerun linear beban penyingkiran denitrifikasi berbanding beban denitrifikasi hanya 0.40, 0.7, dan 0.40. masing-masing. Selain itu, apabila beban denitrifikasi meningkat kepada 0.50-1.50 g/(m²·d), purata beban penyingkiran denitrifikasi yang sepadan adalah masing-masing hanya 0.25, 0.20 dan 0.20, 0.17 g/(m²·d). Walau bagaimanapun, keputusan eksperimen statik dalam kajian ini menunjukkan bahawa di bawah keadaan sumber karbon dan substrat nitrat yang mencukupi, beban penyingkiran pendenitrifikasian biofilem dalam zon tindak balas anoksik A2 dan A6 boleh mencapai (0.66±0.14) dan (0.68±0.11) g/(m²·d), masing-masing. Keputusan ini menunjukkan bahawa biofilem dalam zon tindak balas anoksik A2 dan A6 sebenarnya mempunyai kapasiti denitrifikasi yang agak kuat, yang dihadkan oleh kekurangan sumber karbon dan substrat nitrat dalam sistem perintis ini.
daripadaRajah 5(e), dapat dilihat bahawa untuk zon tindak balas anoksik A9, ia menanggung beban penyahtelan untuk semua nitrat yang mengalir keluar daripada dua peringkat pertama tiga-peringkat A/O-sistem MBBR, menggunakan natrium asetat yang ditambahkan secara luaran sebagai sumber karbon denitrifikasi. Di bawah kedua-dua keadaan suhu normal dan sederhana-rendah, apabila ΔCBSCOD / CNOx--N lebih besar daripada 5 dan beban denitrifikasi kurang daripada 2.5 g/(m²·d), hubungan antara beban penyingkiran denitrifikasi dan beban denitrifikasi mengikuti-tindak balas linear tertib 9 pertama dan 0, dengan 0. 0.94, masing-masing. Walau bagaimanapun, apabila ΔCBSCOD / CNOx--N berkurangan, cerun linear perhubungan antara beban penyingkiran denitrifikasi dan beban denitrifikasi menunjukkan arah aliran menurun. Keputusan ini juga menunjukkan bahawa bagi penyahtelan biofilem dalam zon tindak balas A9 menggunakan sumber karbon luaran, nisbah karbon-kepada-nitrogen juga merupakan faktor utama yang menentukan fungsi denitrifikasi, dengan nisbah karbon-ke-nitrogen denitrifikasi yang diperlukan lebih besar daripada 3. Pada masa yang sama, pengaruh perubahan suhu tindak balas terhadap fungsi denitrifikasinya adalah agak kecil.
2.4 Kapasiti Nitrifikasi dan Ciri Morfologi Biofilem dalam Setiap Zon Tindak Balas Aerobik di bawah Keadaan Eksperimen Statik
Kapasiti nitrifikasi biofilm dalam setiap zon tindak balas aerobik di bawah keadaan eksperimen statik ditunjukkan dalamRajah 6. Daripada Rajah 6, dapat dilihat bahawa di bawah suhu biasa, kapasiti nitrifikasi biofilm dalam zon tindak balas aerobik O3, O4, O7, dan O8 ialah (1.37±0.21), (1.23±0.15), (1.40±0.20), dan (1.25±0.13) g/(m²) masing-masing. Di bawah suhu sederhana-rendah, kapasiti nitrifikasi biofilem dalam zon tindak balas aerobik yang sepadan masing-masing adalah (1.07±0.01), (1.00±0.04), (1.08±0.09), dan (1.03±0.05) g/(m²·d), masing-masing, menurun sebanyak 21.8%, 1.9%, 2.9% 17.6% berbanding suhu biasa. Keputusan percubaan statik ini konsisten dengan aliran nilai yang diukur dalam sistem perintis. Tambahan pula, boleh diperhatikan bahawa kapasiti nitrifikasi biofilm yang diukur dalam setiap zon aerobik di bawah keadaan eksperimen statik agak lebih tinggi daripada nilai sebenar dalam sistem perintis. Analisis mengaitkan ini dengan penggunaan substrat nitrogen ammonium tunggal dan hampir{31}}keadaan oksigen terlarut tinggi tepu semasa eksperimen statik, yang membawa kepada tahap kapasiti nitrifikasi biofilem yang lebih tinggi. Di bawah suhu biasa, kapasiti nitrifikasi sebenar dalam zon tindak balas O3, O4, O7 dan O8 bagi tiga-peringkat A/O-sistem MBBR ialah 95.6%, 90.6%, 95.7% dan 90.4% daripada kapasiti nitrifikasi maksimum di bawah eksperimen statik. Di bawah suhu sederhana-rendah, kapasiti nitrifikasi sebenar dalam zon tindak balas O3, O4, O7 dan O8 masing-masing menurun kepada 72.9%, 72.0%, 87.0% dan 84.5%.
Analisis lanjut menunjukkan bahawa di bawah suhu biasa, kadar pengoksidaan ammonia spesifik (kadar nitrifikasi per unit jisim MLVSS, dikira sebagai N) biofilm dalam zon tindak balas aerobik O3, O4, O7, dan O8 ialah (0.062±0.0095), (0.059±0.0072), (0.060), (0.060), dan (0.060). (0.060±0.0063) g/(g·d), masing-masing. Di bawah suhu sederhana-rendah, kadar pengoksidaan ammonia khusus biofilm dalam zon tindak balas aerobik O3 dan O4 adalah masing-masing (0.046±0.0004) dan (0.041±0.0016) g/(g·d), menurun sebanyak 25.8% dan 30.5% berbanding suhu biasa Sebaliknya, kadar pengoksidaan ammonia spesifik biofilm dalam zon tindak balas aerobik O7 dan O8 ialah (0.062±0.0051) dan (0.060±0.0029) g/(g·d), masing-masing. Berbanding dengan keadaan suhu biasa, kapasiti pengoksidaan ammonia biofilm zon tindak balas O8 kekal tidak berubah, manakala kapasiti pengoksidaan ammonia biofilm zon tindak balas aerobik O7 malah meningkat sebanyak 3.3%. Resultwell ini menunjukkan bahawa di bawah-keadaan suhu rendah, biofilem dalam-zon tindak balas peringkat kedua sistem perintis mempunyai kapasiti nitrifikasi yang lebih baik dan rasionaliti-sumbangan subsistem peringkat kedua kepada keseluruhan nitrifikasi sistem.
Hasil pemerhatian morfologi biofilem dalam setiap zon tindak balas aerobik subsistem A/O-MBBR peringkat pertama dan kedua ditunjukkan dalamRajah 7. Di bawah suhu biasa, ketebalan biofilem dalam zon tindak balas aerobik O3, O4, O7, dan O8 ialah (217.6±54.6), (175.7±38.7), (168.1±38.2), dan (152.4±37.8) μm, masing-masing. Di bawah suhu sederhana-rendah, ketebalan biofilem dalam zon tindak balas O3 dan O4 ialah (289.4±59.9) dan (285.3±61.9) μm, masing-masing, mewakili peningkatan sebanyak 33.0% dan 62.4% berbanding ketebalan biofilem di bawah suhu biasa. Sebaliknya, ketebalan biofilem dalam zon tindak balas O7 dan O8 ialah (173.1±40.2) dan (178.3±31.2) μm, masing-masing, meningkat hanya 3.0% dan 17.0% berbanding suhu biasa. Beberapa kajian telah menunjukkan bahawa biofilm yang lebih nipis mempunyai kapasiti pengoksidaan ammonia yang lebih kuat, yang secara relatifnya konsisten dengan keputusan eksperimen kajian ini. Analisis mengaitkan ini kepada fakta bahawa bakteria nitrifikasi dalam biofilem diedarkan secara menegak dalam struktur berlapis biofilm; ketebalan biofilm yang berlebihan membawa kepada pengurangan kecekapan pemindahan jisim substrat dan pertalian substrat. Selain itu, dalam keadaan suhu sederhana-rendah, kepekatan oksigen terlarut dalam setiap zon aerobik sistem perintis adalah jauh lebih rendah daripada dalam reaktor percubaan statik (berbeza 3.0-5.0 mg/L). Khususnya untuk biofilem yang lebih tebal dalam zon tindak balas O3 dan O4, penurunan kapasiti pemindahan jisim oksigen dalam biofilm membawa kepada penurunan dalam kapasiti nitrifikasi sebenar mereka (hanya kira-kira 70% daripada kapasiti nitrifikasi maksimum yang diukur dalam keadaan statik). Oleh itu, untuk MBBR biofilem tulen, adalah perlu untuk meningkatkan pembaharuan biofilem dengan mengukuhkan keamatan ricih dan mengawal ketebalan biofilem secara munasabah untuk mengekalkan kapasiti nitrifikasi biofilem.
3. Kesimpulan
① Di bawah keadaan suhu tindak balas 10-16 darjah (suhu sederhana-rendah), kadar aliran rawatan (23.6±5.4) m³/d dan dos sumber karbon 50-90 mg/L (dikira sebagai COD) dalam zon anoksik peringkat ketiga- Subsistem A/O-MBBR, kepekatan SCOD efluen, NH₄⁺-N, dan TIN bagi sistem perintis A/O-MBBR tiga peringkat ialah (26±6), (0.4±0.6), dan (6.8±3.6) mg/L, masing-masing dengankadar penyingkiran purata mencapai 82.3%, 99.0% dan 82.8%.
② Di bawah-keadaan suhu rendah yang sederhana, disebabkan oleh perbezaan dalam biofilem zon tindak balas aerobik antara peringkat pertama-dan kedua-subsistem A/O-MBBR, perbezaan dalam kapasiti nitrifikasi biofilem antara kedua-dua subsistem telah terbentuk. Terutama untuk subsistem-A/O-MBBR peringkat pertama, kapasiti nitrifikasi berkurangan disebabkan oleh peningkatan ketebalan biofilm. Untuk mengekalkan kapasiti nitrifikasi biofilm, adalah perlu untuk mengawal ketebalan biofilem secara munasabah.
③ Dalam tiga-peringkat A/O-sistem perintis MBBR, kesan perubahan suhu tindak balas pada fungsi denitrifikasi adalah agak kecil. Di bawah suhu tindak balas yang berbeza, nisbah karbon denitrifikasi-ke-nitrogen menggunakan air mentah kerana sumber karbon perlu lebih besar daripada 5 dan nisbah karbon denitrifikasi-ke-nitrogen menggunakan natrium asetat tambahan secara luaran kerana sumber karbon perlu lebih besar daripada 3.