Биопленочный реактор с подвижным слоем - Moving bed biofilm reactor

К1 носитель MBBR с биопленкой

Биопленочный реактор с подвижным слоем (MBBR) является разновидностью очистки сточных вод процесс, который впервые был изобретен проф. Hallvard Ødegaard в Норвежский университет науки и технологий в конце 1980-х гг.[1] Он был коммерциализирован Kaldnes Miljöteknologi (теперь называется AnoxKaldnes и принадлежит Veolia Water Technologies ). Имеется более 700 систем очистки сточных вод.[2] (как муниципальные, так и промышленные) установлены более чем в 50 странах. В настоящее время существуют различные поставщики систем MBBR.[3]

Описание процесса

Обзор

Система MBBR состоит из аэротенка (похожего на активный ил бак) со специальными пластиковыми держателями, которые обеспечивают поверхность, где биопленка может расти. Носители изготовлены из материала с плотностью, близкой к плотности воды (1 г / см3). Примером может служить полиэтилен высокой плотности (HDPE), который имеет плотность, близкую к 0,95 г / см.3. Носители будут смешиваться в резервуаре с помощью системы аэрации и, таким образом, будут иметь хороший контакт между субстратом в поступающей сточной воде и биомассой на носителях.[2]Для предотвращения выхода пластиковых носителей из аэрации необходимо иметь сито на выходе из резервуара. Для достижения более высокой концентрации биомассы в биореакторах также использовались гибридные системы MBBR, где взвешенная и прикрепленная биомасса сосуществуют одновременно к биологическим процессам.[4]Существуют также анаэробные MBBR, которые в основном используются для очистки промышленных сточных вод.[5] Недавно комбинация анаэробного (метаногенного) MBBR с аэробным MBBR была применена в лаборатории для очистки городских сточных вод с одновременным производством биогаза.[6]

Преимущества Система MBBR считается биопленочным процессом. Другие обычные процессы очистки сточных вод с использованием биопленки называются капельный фильтр, вращающийся биологический контактор (RBC) и биологический аэрированный фильтр (БАФ). Процессы биопленки в целом требуют меньше места, чем активный ил системы, потому что биомасса более концентрированная, а эффективность системы меньше зависит от окончательного отделения ила. Недостатком других процессов производства биопленок является то, что они биоблоггинг и наращивание потери напора. [1]

Системы MBBR не нуждаются в переработке ила, как в случае систем с активным илом.

Система MBBR часто устанавливается в качестве модернизации существующих резервуаров с активным илом для увеличения емкости существующей системы. Степень наполнения носителей может быть адаптирована к конкретной ситуации и желаемой вместимости. Таким образом, существующие очистные сооружения могут увеличить свою мощность без увеличения занимаемой площади за счет строительства новых резервуаров.

При построении степень заполнения может быть установлена, например, на 40% вначале, а затем увеличена до 70% путем заполнения большего количества носителей. Примерами ситуаций могут быть увеличение населения в городе из-за муниципальных очистных сооружений или увеличение производства сточных вод на промышленном предприятии.

Некоторые другие преимущества по сравнению с системами с активированным илом:[7]

  • Более высокое эффективное время удерживания осадка (SRT), что способствует нитрификация
  • Реагирует на колебания нагрузки без вмешательства оператора
  • Снижение образования осадка
  • Требуется меньше площади
  • Устойчив к токсическому шоку
  • Производительность процесса не зависит от вторичного осветлителя (из-за отсутствия линии возврата шлама)

Большой диаметр погружные миксеры обычно используются в качестве метода смешивания в этих системах.

Удаление микрозагрязнителей (МП)

Биопленочные реакторы с подвижным слоем (MBBR) показали многообещающие результаты по удалению MP из сточных вод.[8][9][10][11]. Депутаты делятся на несколько групп химикатов, таких как фармацевтика, фосфорорганический пестициды (OP), средства по уходу и эндокринные разрушители[12]. Недавно были проведены исследования с использованием технологии MBBR для удаления фармацевтических препаратов, таких как бета-блокаторы, анальгетики, антидепрессанты и антибиотики из больничных сточных вод[13][9]. Более того, применение MBBR в качестве биологического метода в сочетании с химической обработкой привлекло большое внимание для удаления фосфорорганических пестицидов из сточных вод.[14].

Преимущество MBBR может быть связано с его высоким временем удерживания твердого вещества, которое позволяет размножаться медленнорастущим микробным сообществам с множеством функций в биопленках. Динамика таких микробных сообществ сильно зависит от содержания органических веществ в системах MBBR.[15].

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Ødegaard, H .; Рустен, Б .; Веструм, Т. (октябрь 1994 г.). «Новый биопленочный реактор с подвижным слоем - применение и результаты». Водные науки и технологии. 29 (10–11): 157–165. Дои:10.2166 / wst.1994.0757.
  2. ^ а б Ødegaard, Hallvard (2012). Ванн ог Авлёпстекникк. Норск Ванн. ISBN  9788241403361.[страница нужна ]
  3. ^ Haandel, Adrianus C. van; Люббе, Дж. Г. М. ван дер (01.01.2012). Справочник по биологической очистке сточных вод: проектирование и оптимизация систем активного ила. Издательство IWA. ISBN  9781780400006.[страница нужна ]
  4. ^ Mazioti, Aikaterini A .; Стасинакис, Афанасиос С .; Псома, Айкатерини К .; Thomaidis, Nikolaos S .; Андерсен, Хенрик Р. (февраль 2017 г.). «Гибридный реактор биопленки с подвижным слоем для биодеградации бензотриазолов и гидроксибензотиазола в сточных водах» (PDF). Журнал опасных материалов. 323 (Pt A): 299–310. Дои:10.1016 / j.jhazmat.2016.06.035. PMID  27396311.
  5. ^ ди Биазе, А .; Devlin, T.R .; Ковальски, M.S .; Олешкевич, Я. (Июнь 2018). «Характеристики и конструктивные особенности анаэробного реактора с движущимся слоем биопленки для очистки сточных вод пивоваренного завода: влияние скорости загрузки площади поверхности и температуры». Журнал экологического менеджмента. 216: 392–398. Дои:10.1016 / j.jenvman.2017.05.093. PMID  28595913.
  6. ^ Кора, Элианта; Теодорелу, Данаи; Гатиду, Грузия; Фунтулакис, Михаил С .; Стасинакис, Афанасиос С. (сентябрь 2019 г.). «Удаление полярных микрозагрязнителей из бытовых сточных вод с использованием метаногенно-аэробной системы биопленочного реактора с подвижным слоем». Журнал химической инженерии. 382: 122983. Дои:10.1016 / j.cej.2019.122983.
  7. ^ Бертон, Франклин; Чобаноглу, Джордж; Цучихаси, Рюдзиро; Стенсель, Х. Дэвид; Inc, Меткалф и Эдди (3 сентября 2013 г.). Очистка сточных вод: очистка и восстановление ресурсов. McGraw-Hill Education. ISBN  9780073401188.[страница нужна ]
  8. ^ Тан, Кай; Росборг, Питер; Расмуссен, Эмма С. Хэмбли, Адам; Мэдсен, Майкл; Дженсен, Нильс М; Hansen, Aviaja A; Сунд, Кристина; Андерсен, Хайди Джи; Торрези, Елена; Крагелунд, Кэролайн (2021-02-05). «Влияние прерывистой подачи на очистку микрозагрязнителей с помощью биопленочных реакторов с подвижным слоем (MBBR)». Журнал опасных материалов. 403: 123536. Дои:10.1016 / j.jhazmat.2020.123536. ISSN  0304-3894. PMID  32823027.
  9. ^ а б Casas, Mònica Escolà; Чхетри, Рави Кумар; Оои, Гордон; Хансен, Камилла М. С .; Литти, Клаус; Кристенсон, Магнус; Крагелунд, Кэролайн; Андерсен, Хенрик Р .; Бестер, Кай (2015-10-15). «Биодеградация фармацевтических препаратов в сточных водах больниц с помощью ступенчатых биопленочных реакторов с подвижным слоем (MBBR)». Водные исследования. 83: 293–302. Дои:10.1016 / j.watres.2015.06.042. ISSN  0043-1354. PMID  26164801.
  10. ^ Mazioti, Aikaterini A .; Стасинакис, Афанасиос С .; Псома, Айкатерини К .; Thomaidis, Nikolaos S .; Андерсен, Хенрик Р. (05.02.2017). «Гибридный реактор биопленки с подвижным слоем для биоразложения бензотриазолов и гидроксибензотиазола в сточных водах». Журнал опасных материалов. Специальный выпуск о возникающих загрязнителях в инженерной и природной среде. 323 (Pt A): 299–310. Дои:10.1016 / j.jhazmat.2016.06.035. ISSN  0304-3894. PMID  27396311.
  11. ^ Полесель, Фабио; Торрези, Елена; Лореджиан, Лука; Casas, Mònica Escolà; Кристенсон, Магнус; Бестер, Кай; Плош, Бенедек Ги. (2017-10-15). «Удаление фармацевтических препаратов при предварительной денитрификации MBBR - Влияние доступности органического субстрата в одно- и трехступенчатой ​​конфигурациях». Водные исследования. 123: 408–419. Дои:10.1016 / j.watres.2017.06.068. ISSN  0043-1354. PMID  28689125.
  12. ^ Нёдлер, Карстен; Воутса, Димитра; Лича, Тобиас (август 2014 г.). «Полярные органические микрозагрязнители в прибрежной среде различных морских систем». Бюллетень загрязнения морской среды. 85 (1): 50–59. Дои:10.1016 / j.marpolbul.2014.06.024. ISSN  0025-326X. PMID  25015017.
  13. ^ Falås, P .; Baillon-Dhumez, A .; Андерсен, Х. Р .; Ледин, А .; ла Кур Янсен, Дж. (15 марта 2012 г.). «Взвешенный носитель биопленки и удаление активного ила кислых фармацевтических препаратов». Водные исследования. 46 (4): 1167–1175. Дои:10.1016 / j.watres.2011.12.003. ISSN  0043-1354. PMID  22209263.
  14. ^ Чен, Шэн; Солнце, Дежи; Чунг, Чон-Шик (01.06.2007). «Очистка сточных вод от пестицидов с помощью биопленочного реактора с подвижным слоем в сочетании с предварительной обработкой фентоном-коагуляцией». Журнал опасных материалов. 144 (1): 577–584. Дои:10.1016 / j.jhazmat.2006.10.075. ISSN  0304-3894. PMID  17141410.
  15. ^ Ногейра, Регина; Мело, Луис Ф; Пуркхольд, Ульрика; Вюрц, Стефан; Вагнер, Майкл (январь 2002 г.). «Динамика нитрифицирующих и гетеротрофных популяций в биопленочных реакторах: влияние гидравлического времени удерживания и наличия органического углерода». Водные исследования. 36 (2): 469–481. Дои:10.1016 / S0043-1354 (01) 00229-9. HDL:1822/1602. PMID  11827353.

внешняя ссылка