Аэробный гранулированный реактор

Завод по очистке сточных вод Вулф-Крик в Фоли, Алабама

Аэробные гранулированные реакторы (AGR) или аэробный гранулированный ил (AGS) представляют собой сообщество микробных организмов, обычно диаметром около 0,5–3 мм, которые удаляют углерод, азот, фосфор и другие загрязнители в одной системе ила. Его также можно использовать для очистки сточных вод. Аэробный гранулированный ил состоит из бактерий, простейших и грибов, что позволяет кислороду проникать внутрь и биологически окислять органические загрязнители. AGS — это тип процесса очистки сточных вод и/или очистки промышленных отходов. AGR был впервые обнаружен британскими инженерами Эдвардом Ардерном и У.Т. Локеттом, которые искали более эффективные способы удаления сточных вод. Другой ученый по имени доктор Гилберт Фаулер, который работал в Манчестерском университете над экспериментом, основанным на аэрации сточных вод в бутылке, покрытой водорослями. В конце концов, все трое ученых смогли сотрудничать друг с другом, чтобы открыть AGR/AGS.

Традиционный процесс с активным илом

В большинстве традиционных процессов с активным илом или в аэробных гранулированных реакторах микроорганизмы растут хлопьями. Флоки определяются как масса микроорганизмов, которые удерживаются вместе слизью или грибковыми нитями, которые помогают аэробному разложению и улавливают частицы (и др. Вилен). Активный ил состоит из двух отдельных резервуаров. Один резервуар специально предназначен для аэрации, при которой происходят биологические реакции. Во втором резервуаре или «отстойнике» очищенная вода отделяется от флокуляции. Это самая важная часть, поскольку биомасса находится в виде хлопьевидного ила, состоящего из внеклеточных полимерных веществ. Использование традиционной системы AGS имеет некоторые недостатки, поскольку она имеет тенденцию иметь низкую биомассу в аэротенке и отстойнике.

Роль внеклеточного полимерного вещества

Матрикс внеклеточного полимерного вещества (ЭПС) является очень важной частью аэробной гранулярной системы, поскольку он агрегирует микроорганизм. EPS придает структурную стабильность AGS, что способствует агрегации микроорганизмов. Многие исследователи используют флуорофоры и конфокальные лазерные сканирующие микроскопы для наблюдения за микробными клетками с целью определения стабильности АГС.

Очистка сточных вод/Аэробная грануляция

Аэробные гранулы успешно применяются при реальной очистке сточных вод и представляют собой относительно новую технологию. Он был начат в 1990-х годах со смеси микробных сообществ, образующихся в сточных водах с использованием реактора периодического действия с аэробным секвенированием. Аэробные гранулы отличаются от АГС наличием в них микробных хлопьев. Аэробные гранулы могут быть эффективны даже без флокулянтов. Таким образом, снижение биомассы делает гранулы экономически эффективными и более выгодными. Вместо двух резервуаров, аэрационного резервуара и отстойника, аэробные гранулы могут использовать один и тот же реактор для обеих обработок. Используя один реактор, мы можем сэкономить место и сократить время на строительство второго резервуара, что требует много времени и денег. Переход от AGR к аэробным гранулам экономит 75% земельных ресурсов для создания очистных сооружений.

Нитрификация, денитрификация и удаление фосфора

Высокая концентрация биомассы позволяет таким микробам, как нитрификаторы, денитрификаторы, фосфораккумулирующие организмы и денитрифицирующие фосфораккумулирующие организмы, эффективно очищать бытовые сточные воды. Источник углерода имеет жизненно важное значение для биологического удаления фосфора из-за наличия летучих жирных кислот, которые в конечном итоге формируют состав организмов, накапливающих фосфор. Недавние исследования показали, что добавление глюкозы в качестве источника углерода может уменьшить разнообразие микробного сообщества. Глюкоза была более благоприятна для накопления нитритокисляющих бактерий, чем аммиакокисляющих бактерий, в отличие от ацетата натрия. Это исследование показало, что смешанный источник углерода ацетатом натрия и глюкозой может действовать как стратегия корректировки состава микробного сообщества в рамках одновременной системы нитрификации, денитрификации и удаления фосфора.

Биоразложение загрязнителей

Аэробная грануляция способна успешно биоразлагать фенол в высоких концентрациях, от 250 до 2500 мг/л. Это один из самых высоких показателей биоразложения в аэробном реакторе. Еще одним загрязнителем, который могут биоразлагать аэробные гранулы, является 4-хлоранилин. Это может действительно повлиять на отрасль очистки сточных вод из-за эффективности удаления этих соединений. Красители и гидрофобные соединения также можно использовать при аэробной градации для удаления загрязняющих веществ. Тяжелые металлы также можно удалять/абсорбировать из промышленных сточных вод путем аэробной грануляции.

Проблемы аэробной грануляции

Пока не обнаружено, где 100% ила находится в гранулированной форме. Большая часть аэробного гранулированного ила содержит 50%, а остальной состав представляет собой плотные микроорганизмы. В целом, технология очистки сточных вод является новой, и заменить традиционные процессы очистки сточных вод с использованием активного ила будет сложно. Преобразование активирующего ила в аэробный гранулят является очень сложной задачей и потребует большого количества исследований с использованием грантовых средств. Таким образом, необходимо провести исследование аэробной грануляции, чтобы разработать лучшие механизмы очистки сточных вод.

Обзор

Установки очистки сточных вод (СТП), основанные на активном иле, часто занимают большие площади, что обусловлено главным образом наличием больших отстойников . Для создания компактных СТП биомассу можно выращивать в виде биопленок на материале-носителе или в виде быстро оседающего аэробного гранулированного ила без носителя. Недавние исследования показали преимущества системы с прерывистой подачей, в которой можно выращивать стабильный гранулированный ил в аэробных условиях.

Одновременная химическая потребность в кислороде и удаление азота и фосфора могут быть легко интегрированы в систему периодической подачи. Из-за высокой осаждающей способности гранул использование традиционного отстойника не требуется. Таким образом, установку можно построить очень компактной, занимая всего 20% площади обычных систем с активным илом.

Преимущества/Основные особенности

• Малый размер
• Доказанное улучшенное удаление питательных веществ (ENR)
• Экономия энергии до 50 процентов
• Отличное урегулирование
• Без химических добавок
• Устойчив к колебаниям pH, токсическим шокам, нагрузкам и потокам.
• Простое управление с полностью автоматизированным управлением.

См. также

• Перечень технологий очистки сточных вод
• Аэробная грануляция
• Мембранный биореактор
• Управление отходами

Ссылки

• Нанчарайя, Ю.В., и Киран Кумар Редди, Г. (2018). Технология аэробного гранулированного ила: механизмы грануляции и биотехнологические применения. Биоресурсные технологии , 247 , 1128–1143. doi : 10.1016/j.biortech.2017.09.131
• Вилен Б.М., Джин Б. и Лант П. (2003). Связь между флокуляцией активного ила и составом внеклеточных полимерных веществ. Водные науки и технологии: журнал Международной ассоциации исследований загрязнения воды , 47 (12), 95–103.
• Хэ, К., Сун, К., Чжан, С., Чжан, В., и Ван, Х. (2018). Одновременная нитрификация, денитрификация и удаление фосфора в аэробном гранулированном реакторе периодического действия со смешанными источниками углерода: производительность реактора, внеклеточные полимерные вещества и микробные последовательности. Журнал химической инженерии , 331 , 841–849. дои : 10.1016/j.cej.2017.09.060
• Чжан К., Ху Дж. и Ли Д.-Дж. (2016). Аэробные гранулярные процессы: современные направления исследований. Биоресурсные технологии , 210 , 74–80. doi : 10.1016/j.biortech.2016.01.098
• Нанчарайя, Ю.В., и Киран Кумар Редди, Г. (2018). Технология аэробного гранулированного ила: механизмы грануляции и биотехнологические применения. Биоресурсные технологии , 247 , 1128–1143. doi : 10.1016/j.biortech.2017.09.131
• Гао, Давен; Лю, Лин; Лян, Хун; Ву, Вэй-Мин (1 июня 2011 г.). «Аэробный гранулированный ил: характеристика, механизм гранулирования и применение для очистки сточных вод» (PDF) . Критические обзоры по биотехнологии . 31 (2): 137–152. дои : 10.3109/07388551.2010.497961 . PMID 20919817. S2CID 6503481. Проверено 11 декабря 2012 г.
• де Кройк М.К., Максуэйн Б.С., Бат С., Тэй СТЛ, Шварценбек и Вильдерер П.А. (2005). «Итоги обсуждения». Эде. В: Аэробный гранулированный ил . Серия «Управление водными ресурсами и окружающей средой». Издательство ИВА. Мюнхен, стр. 165–169.

Внешние ссылки

• Аэробный процесс гранулированного ила