Jump to content

Биопленочный реактор с подвижным слоем

Носитель K1 MBBR с биопленкой

Биопленочный реактор с подвижным слоем ( MBBR ) — это тип процесса очистки сточных вод , который был впервые изобретен профессором Халлвардом Одегором из Норвежского университета науки и технологий в конце 1980-х годов. [1] Процесс происходит в аэротенке с пластиковыми носителями, на которых может расти биопленка. Компактный размер и низкая стоимость очистки сточных вод дают системе множество преимуществ. Основной целью использования MBBR является повторное использование воды и удаление или восстановление питательных веществ. [2] Теоретически сточные воды больше не будут считаться отходами, их можно считать ресурсом.

Из-за ранних проблем с биопленочными реакторами, таких как гидравлическая нестабильность и неравномерное распределение биопленки, была разработана технология биопленки с подвижным слоем. [3] Система MBBR состоит из аэротенка (похожего на резервуар с активным илом ) со специальными пластиковыми носителями, образующими поверхность, на которой может расти биопленка . В этих системах используется широкий спектр пластиковых носителей. Эти носители различаются по площади поверхности и форме, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Площадь поверхности играет очень важную роль в формировании биопленки. Свободно плавающие носители позволяют формировать на поверхности биопленки, поэтому большая площадь внутренней поверхности имеет решающее значение для контакта с водой, воздухом, бактериями и питательными веществами. [4] Носители будут смешиваться в резервуаре с помощью системы аэрации и, таким образом, будут иметь хороший контакт между субстратом в поступающих сточных водах и биомассой на носителях. [5] Наиболее предпочтительным материалом в настоящее время является полиэтилен высокого давления (ПЭВП) из-за его пластичности, плотности и долговечности. [ нужна ссылка ]

Для достижения более высокой концентрации биомассы в биореакторах использовались гибридные системы MBBR, в которых взвешенная и прикрепленная биомасса сосуществуют, способствуя обоим биологическим процессам. [6] Кроме того, существуют анаэробные MBBR, которые в основном используются для очистки промышленных сточных вод . [7] В статье 2019 года описывалась комбинация анаэробного (метаногенного) МББР с аэробным МББР, которая применялась в городской лаборатории очистки сточных вод с одновременным производством биогаза . [8]

Разработка технологии MBBR приписывается профессору Халлварду Эдегору и его коллегам из Норвежского университета науки и технологий (NTNU). Это относится к концу 1970-х - началу 1980-х годов. Первая пилотная установка MBBR была установлена ​​в NTNU в начале 1980-х годов, а ее успех привел к строительству и запуску первой полномасштабной установки MBBR в Норвегии в 1985 году. [9] Его коммерциализировала компания Kaldnes Miljöteknologi (теперь называемая AnoxKaldnes и принадлежащая Veolia Water Technologies ). С тех пор технология MBBR получила широкое распространение во всем мире, главным образом в Европе и Азии. Сейчас в более чем 50 странах мира установлено более 700 систем очистки сточных вод (как муниципальных, так и промышленных). [10]

Текущее использование

[ редактировать ]

Сегодня технология MBBR используется для очистки городских сточных вод, очистки промышленных сточных вод и децентрализованной очистки сточных вод . Эта технология используется во многих различных отраслях, вот некоторые из них: [ нужна ссылка ]

  • Автомобильная промышленность
  • Химическая промышленность
  • Еда и напитки
  • Металлическое покрытие и отделка

Система MBBR считается биопленкой или биологическим процессом, а не химическим или механическим процессом. Другие традиционные биопленочные процессы очистки сточных вод называются капельным фильтром , вращающимся биологическим контактором (RBC) и биологическим аэрированным фильтром (BAF).

Важные приложения: [11]

Существует множество конструктивных компонентов MBBR, которые вместе обеспечивают высокую эффективность технологии. Сначала процесс происходит в бассейне (или аэротенке). Общий размер этого резервуара зависит как от типа, так и от объема перерабатываемых сточных вод. Приток поступает в бассейн в начале лечения. Второй компонент – средства массовой информации. Среда состоит из свободно плавающих бионосителей, упомянутых ранее, и может занимать до 70 процентов резервуара. В-третьих, аэрационная решетка отвечает за перемещение среды через бассейн и обеспечение контакта носителей с как можно большим количеством отходов, а также за подачу большего количества кислорода в бассейн. Наконец, сито удерживает все носители в резервуаре, чтобы предотвратить выход пластиковых носителей из-под аэрации. [12]

Хотя существует несколько разных методов, все они используют одни и те же компоненты конструкции. Проточный метод предполагает непрерывную подачу сточных вод в бассейн с равным потоком очищенной воды, выходящей через сито. Метод прерывистой аэрации, работающий в циклах аэрации и отсутствия аэрации, учитывающий как аэробные, так и бескислородные условия. [13] Метод секвенирующего реактора периодического действия (SBR) завершается в одном реакторе, где последовательно происходят несколько стадий обработки, где очищенная вода удаляется перед повторным началом цикла. [14] большого диаметра погружные миксеры В качестве метода смешивания в этих системах обычно используются .

Удаление микрозагрязнителей

[ редактировать ]

Биопленочные реакторы с подвижным слоем показали многообещающие результаты по удалению микрозагрязнений (МП) из сточных вод. [15] [16] [17] [18] МП делятся на несколько групп химических веществ, таких как фармацевтические препараты, фосфорорганические пестициды (ФОП), средства по уходу и нарушители эндокринной системы. [19] В статье 2012 года описывалось использование технологии MBBR для удаления фармацевтических препаратов, таких как бета-блокаторы , анальгетики, антидепрессанты и антибиотики, из сточных вод больниц. [20] [16] Более того, применение МББР в качестве биологического метода в сочетании с химической обработкой привлекло большое внимание для удаления фосфорорганических пестицидов из сточных вод. [21] Преимущество MBBR может быть связано с его высоким временем удержания в твердом состоянии, что позволяет размножать медленнорастущие микробные сообщества с множеством функций в биопленках. Динамика таких микробных сообществ во многом зависит от органической нагрузки в системах МББР. [22]

Биопленочные реакторы с подвижным слоем могут эффективно очищать больничные сточные воды и удалять фармацевтические микрозагрязнители. Исследование 2023 года показало, что строго анаэробный MBBR в сочетании с аэробным биопленочным реактором может обеспечить высокую скорость удаления фармацевтических препаратов, таких как метронидазол , триметоприм , сульфаметоксазол и валсартан . [23]

Преимущества

[ редактировать ]

Процессы биопленки в целом требуют меньше места, чем системы с активным илом, поскольку биомасса более концентрирована, а эффективность системы меньше зависит от окончательного отделения ила. [ нужна ссылка ]

Системы MBBR не требуют переработки ила, как в случае с системами с активным илом.

Система MBBR часто устанавливается в качестве модернизации существующих резервуаров с активным илом для увеличения производительности существующей системы. Степень наполнения носителей можно адаптировать к конкретной ситуации и желаемой вместимости. Таким образом, существующая очистная станция может увеличить свою мощность без увеличения площади за счет строительства новых резервуаров.

Некоторые другие преимущества:

  • Повышенная производительность и объемная способность очистки. [3]
  • Более высокое эффективное время удержания ила (SRT), что благоприятно для нитрификации.
  • Реагирует на колебания нагрузки без вмешательства оператора.
  • Снижение образования осадка
  • Требуется меньше площади
  • Устойчивость к токсическому шоку
  • Производительность процесса не зависит от вторичного отстойника (за счет отсутствия линии возврата осадка). [24]

Недостатки

[ редактировать ]

Недостатком других процессов получения биопленки является то, что они подвергаются биозасорению и увеличению потери напора. [1] В зависимости от типа отходов и конструкции процесса во время полномасштабного процесса может возникнуть ряд проблем. Некоторые из недостатков: [25]

  • Блокировка подающей трубы/выходного сита
  • Неоднородное перемешивание
  • Блокировка пустот несущей
  • Уничтоженные авианосцы
  • Носители, скапливающиеся на ситах сточных вод
  • Переполнение несущей

Альтернативные системы очистки сточных вод

[ редактировать ]

Существует множество альтернативных систем очистки сточных вод, которые можно использовать вместо MBBR. Выбор подходящей системы зависит от поступающих сточных вод, целей очистки, доступного пространства и бюджета.

Некоторые другие варианты:

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б Эдегор, Х.; 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. ^ Лейва-Диас, Х.К.; Монтеолива-Гарсия, А.; Мартин-Паскуаль, Ж.; Мунио, ММ; Гарсия-Меса, Джей-Джей; Поятос, Дж. М. (01 марта 2020 г.). «Реактор с биопленкой с подвижным слоем как альтернативный процесс очистки сточных вод для удаления и восстановления питательных веществ в модели экономики замкнутого цикла» . Биоресурсные технологии . 299 : 122631. doi : 10.1016/j.biortech.2019.122631 . ISSN   0960-8524 .
  3. ^ Перейти обратно: а б ди Биасе, Алессандро; Ковальский, Мацей С.; Девлин, Таннер Р.; Олешкевич, Ян А. (01.10.2019). «Технология биопленочного реактора с подвижным слоем в очистке городских сточных вод: обзор» . Журнал экологического менеджмента . 247 : 849–866. дои : 10.1016/j.jenvman.2019.06.053 . ISSN   0301-4797 .
  4. ^ ди Биасе, Алессандро; Ковальский, Мацей С.; Девлин, Таннер Р.; Олешкевич, Ян А. (01.10.2019). «Технология биопленочного реактора с подвижным слоем в очистке городских сточных вод: обзор» . Журнал экологического менеджмента . 247 : 849–866. дои : 10.1016/j.jenvman.2019.06.053 . ISSN   0301-4797 .
  5. ^ Эдегор, Халлвард (2012). водоснабжения Технология и дренажа (на норвежском языке). Хамар, НЕТ: Norsk Vann (Норвежская вода). ISBN  9788241403361 . [ нужна страница ]
  6. ^ Мазиоти, Айкатерини А.; Стасинакис, Афанасий С.; Псома, Айкатерини К.; Томаидис, Николас С.; Андерсен, Генри Р. (февраль 2017 г.). «Гибридный биопленочный реактор с подвижным слоем для биоразложения бензотриазолов и гидроксибензотиазола в сточных водах» (PDF) . Журнал опасных материалов . 323 (Часть А): 299–310. дои : 10.1016/jhazmat.2016.06.035 . ПМИД   27396311 . S2CID   25314327 .
  7. ^ ди Биазе, А.; Девлин, ТР; Ковальский, М.С.; Олешкевич, Ю.А. (июнь 2018 г.). «Аспекты производительности и конструкции анаэробного биопленочного реактора с подвижным слоем 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 . ПМИД   28595913 . S2CID   25584756 .
  8. ^ Кора, Элианта; Теодорелоу, Данай; Гатиду, Грузия; Фунтулакис, Михаил С.; Стасинакис, Афанасиос С. (сентябрь 2019 г.). «Очистка полярных микрозагрязнителей из бытовых сточных вод с использованием системы метаногенно-аэробного биопленочного реактора с подвижным слоем». Химико-технологический журнал . 382 : 122983. doi : 10.1016/j.cej.2019.122983 . S2CID   204112754 .
  9. ^ Одегор, Х. (2019), «Системы MBBR и IFAS» , Достижения в области очистки сточных вод , IWA Publishing, doi : 10.2166/9781780409719_0101 , ISBN  978-1-78040-971-9 , получено 1 мая 2023 г.
  10. ^ Водоснабжение и канализация . Халлвард Эдегор, бакалавр норвежских водных ресурсов. Хамар: Норвежская вода. 2012. ISBN  978-82-414-0336-1 . OCLC   939782945 . {{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
  11. ^ «Биопленочный реактор с подвижным слоем (MBBR) » Ecologix Systems» . Системы Экологикс . Проверено 1 мая 2023 г.
  12. ^ Франкель, Том (21 ноября 2019 г.). «Что такое очистка сточных вод MBBR и как она работает? | SSI» . SSI Аэрация . Проверено 1 мая 2023 г.
  13. ^ Луан, Я-Нан; Инь, Юэ; Ань, Юнинг; Чжан, Фэн; Ван, Сяодун; Чжао, Фанчао; Сяо, Ихуа; Лю, Чанцин (01 августа 2022 г.). «Исследование биопленочного реактора с периодической аэрацией с подвижным слоем при очистке сельских сточных вод в условиях низкого содержания растворенного кислорода и C/N» . Биоресурсные технологии . 358 : 127405. doi : 10.1016/j.biortech.2022.127405 . ISSN   0960-8524 .
  14. ^ Камбл, Буддэм; Шаха, Сунил (июнь 2020 г.). «Очистка сточных вод с помощью реактора периодического действия с подвижным слоем (MBSBR): обзор» (PDF) . Международный исследовательский журнал техники и технологий (IRJET) . 07 (06).
  15. ^ Тан, Кай; Росборг, Питер; Расмуссен, Эмма С; Хэмбли, Адам; Мэдсен, Майкл; Йенсен, Нильс М; Хансен, Авиаджа А; Сунд, Кристина; Андерсен, Хайди Дж; Торреси, Елена; Крагелунд, Кэролайн (5 февраля 2021 г.). «Влияние периодического кормления на очистку микрозагрязнителей с помощью биопленочных реакторов с подвижным слоем (MBBR)» . Журнал опасных материалов . 403 : 123536. doi : 10.1016/j.jhazmat.2020.123536 . ISSN   0304-3894 . ПМИД   32823027 . S2CID   221238674 .
  16. ^ Перейти обратно: а б Касас, Моника Эскола; Чхетри, Рави Кумар; Ой, Гордон; Хансен, Камилла М.С.; Литти, Клаус; Кристенссон, Магнус; Крагелунд, Кэролайн; Андерсен, Хенрик Р.; Бестер, Кай (15 октября 2015 г.). «Биодеградация фармацевтических препаратов в сточных водах больниц с помощью ступенчатых биопленочных реакторов с подвижным слоем (MBBR)» . Исследования воды . 83 : 293–302. дои : 10.1016/j.watres.2015.06.042 . ISSN   0043-1354 . ПМИД   26164801 .
  17. ^ Мазиоти, Айкатерини А.; Стасинакис, Афанасиос С.; Псома, Айкатерини К.; Томаидис, Николаос С.; Андерсен, Хенрик Р. (05 февраля 2017 г.). «Гибридный биопленочный реактор с подвижным слоем для биоразложения бензотриазолов и гидроксибензотиазола в сточных водах» . Журнал опасных материалов . Специальный выпуск о новых загрязнителях в искусственно созданной и природной среде. 323 (Часть А): 299–310. дои : 10.1016/j.jhazmat.2016.06.035 . ISSN   0304-3894 . ПМИД   27396311 . S2CID   25314327 .
  18. ^ Полесель, Фабио; Торреси, Елена; Лорегиан, Лука; Касас, Моника Эскола; Кристенссон, Магнус; Бестер, Кай; Плош, Бенедикт Ги. (15 октября 2017 г.). «Удаление фармацевтических препаратов при предварительной денитрификации MBBR - Влияние доступности органического субстрата в одно- и трехступенчатой ​​конфигурации» . Исследования воды . 123 : 408–419. дои : 10.1016/j.watres.2017.06.068 . ISSN   0043-1354 . ПМИД   28689125 . S2CID   205700311 .
  19. ^ Нёдлер, Карстен; Воутса, Димитра; Лича, Тобиас (август 2014 г.). «Полярные органические микрозагрязнители в прибрежной среде различных морских систем» . Бюллетень о загрязнении морской среды . 85 (1): 50–59. doi : 10.1016/j.marpolbul.2014.06.024 . ISSN   0025-326X . ПМИД   25015017 .
  20. ^ Фалас, П.; Байон-Дюмез, А.; Андерсен, HR; Ледин, А.; ла Кур Янсен, Дж. (15 марта 2012 г.). «Суспендированный носитель биопленки и удаление активного ила кислотных фармацевтических препаратов» . Исследования воды . 46 (4): 1167–1175. дои : 10.1016/j.watres.2011.12.003 . ISSN   0043-1354 . ПМИД   22209263 .
  21. ^ Чен, Шэн; Солнце, Дежи; Чанг, Чон-Шик (1 июня 2007 г.). «Очистка сточных вод пестицидами с помощью биопленочного реактора с подвижным слоем в сочетании с предварительной обработкой коагуляцией Фентона» . Журнал опасных материалов . 144 (1): 577–584. дои : 10.1016/j.jhazmat.2006.10.075 . ISSN   0304-3894 . ПМИД   17141410 .
  22. ^ Ногейра, Регина; Мело, Луис Ф; Пуркхольд, Ульрика; Вюрц, Стефан; Вагнер, Майкл (январь 2002 г.). «Динамика нитрифицирующих и гетеротрофных популяций в биопленочных реакторах: влияние времени гидравлического удерживания и присутствия органического углерода» . Исследования воды . 36 (2): 469–481. дои : 10.1016/S0043-1354(01)00229-9 . hdl : 1822/1602 . ПМИД   11827353 .
  23. ^ Илиопулу, Афанасия; Арванити, Ольга С.; Делигианнис, Михалис; Гатиду, Грузия; Вирид, Иоаннис; Фунтулакис, Михалис С.; Стасинакис, Афанасиос С. (01 октября 2023 г.). «Комбинированное использование строго анаэробного МБР и аэробного МБР для очистки городских сточных вод и удаления фармацевтических препаратов» . Журнал экологического менеджмента . 343 : 118211. doi : 10.1016/j.jenvman.2023.118211 . ISSN   0301-4797 .
  24. ^ Бертон, Франклин; Чобаноглус, Джордж; Цучихаси, Рюдзиро; Стенсель, Х. Дэвид; Меткалф и Эдди (3 сентября 2013 г.). Технология очистки сточных вод: очистка и восстановление ресурсов . Макгроу-Хилл Образование. ISBN  9780073401188 . [ нужна страница ]
  25. ^ Ван, Шуай; Параджули, Судип; Шивалингам, Васан; Бакке, Руне (08 августа 2019 г.). Биопленка в процессе биопленки с подвижным слоем для очистки сточных вод . ИнтехОпен. ISBN  978-1-78985-900-3 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: d9dee0d934181964dfd7f2dc67679b4f__1714045020
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/d9/4f/d9dee0d934181964dfd7f2dc67679b4f.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Moving bed biofilm reactor - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)