Αφαίρεση αμμωνιακού αζώτου από μικρο-μολυσμένο νερό ποταμών και συνδυασμένα λύματα με χρήση συσκευασιών MBBR διαφορετικών υλικών
Το Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) συνδυάζει τα πλεονεκτήματα της διαδικασίας ενεργού λάσπης και της παραδοσιακής διαδικασίας βιοφίλμ, καθιστώντας τον μια καινοτόμο και επαναστατική τεχνολογία στη σύγχρονη βιολογική επεξεργασία λυμάτων. Πολυάριθμες προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι η διαδικασία MBBR μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την πίεση απομάκρυνσης αζώτου των αστικών λυμάτων. Οι συσκευασίες βιολογικών-φορέων στη διαδικασία MBBR μπορούν να μεταφέρουν το βιοφίλμ σε ολόκληρο τον αντιδραστήρα, να προάγουν την επαφή μεταξύ του βιοφίλμ, το οξυγόνο και τα υποστρώματα αντίδρασης και να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα των αντιδράσεων αποδόμησης. Λόγω των μοναδικών χαρακτηριστικών σταθερότητας και πυκνότητας, έχουν ευρείες προοπτικές εφαρμογής.
Προς το παρόν, οι περισσότερες συσκευασίες MBBR bio-φορέα κατασκευάζονται κυρίως από υλικά όπως πολυαιθυλένιο (PE), πολυπροπυλένιο (PP), πολυουρεθάνη (PU) και πορώδη πολυουρεθάνη (PPC). Μεταξύ αυτών, οι συσκευασίες MBBR με βάση το PE- έχουν καλή επίδραση αφαίρεσης στο χρώμα, το CODCr, το αμμωνιακό άζωτο, το ολικό άζωτο, τον ολικό οργανικό άνθρακα και τις πτητικές φαινόλες στα λύματα. Οι συσκευασίες PP χρησιμοποιούνται ως επί το πλείστον σε συνδυασμένες διεργασίες MBBR, όπως η συνδυασμένη διαδικασία MBBR-AO και η συνδυασμένη διεργασία MBBR-MBR. Οι συσκευασίες PU και PPC έχουν υψηλό πορώδες, το οποίο μπορεί να παρέχει μεγαλύτερη περιοχή προσκόλλησης για τους μικροοργανισμούς, επιτρέποντας στους μικροοργανισμούς να αναπτύσσονται γρήγορα και σταθερά, απομακρύνοντας έτσι αποτελεσματικά τους οργανικούς ρύπους και διάφορα θρεπτικά συστατικά στα λύματα. Οι συσκευασίες PE και PPC είναι δύο ευρέως χρησιμοποιούμενοι τύποι σήμερα. Οι συσκευασίες PE εφαρμόζονται ευρύτερα με καλύτερη απόδοση, ενώ οι συσκευασίες ΔΕΗ έχουν ισχυρότερη υδροφιλικότητα και μεγαλύτερη ειδική επιφάνεια, που ευνοούν περισσότερο την προσκόλληση μικροοργανισμών. Και οι δύο τύποι συσκευασιών έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, και έχουν καλή μηχανική αντοχή και χαμηλό κόστος. Ωστόσο, υπάρχουν λίγες αναφορές σχετικά με τις επιδράσεις τους στην απομάκρυνση του αμμωνιακού αζώτου από μικρο-μολυσμένα νερά ποταμών και συνδυασμένα λύματα ομβρίων{10}}στη διαδικασία σύζευξης MBBR-AO. Αυτό το έγγραφο διερευνά τον αντίκτυπο της προσθήκης διαφορετικών τύπων MBBR βιολογικών-συσκευασιών μεταφοράς (υλικών PE και PPC) στη διαδικασία σύζευξης MBBR-AO στην αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης αζώτου αμμωνίας από μικρο{15}}μολυσμένο νερό ποταμού και συνδυασμένο όμβριο{16}}. Ταυτόχρονα, αναλύει τον ρυθμό σχηματισμού βιοφίλμ και τη διάρκεια ζωής διαφορετικών συσκευασιών MBBR βιολογικών-φορέων, με στόχο τη βελτίωση των ειδικών μεθόδων επιλογής διαφορετικών συσκευασιών MBBR bio{19}}στη διαδικασία MBBR για την επεξεργασία λυμάτων.
1. Διαδικασία επεξεργασίας λυμάτων
1. 1 Ροή διεργασίας και Bio-Στοιχεία συσκευασίας φορέα
Η συσκευή επεξεργασίας λυμάτων που χρησιμοποιήθηκε σε αυτήν τη μελέτη είναι ένας αυτοσχεδιασμένος αντιδραστήρας βιολογικής ρευστοποιημένης κλίνης, που υιοθετεί τη διαδικασία σύζευξης MBBR-AO. Η κύρια ροή διεργασίας φαίνεται στο Σχήμα 1(α) και ο συγκεκριμένος εξοπλισμός περιλαμβάνει πλέγμα, αντλία ανύψωσης, συσκευασίες MBBR βιολογικών-φορέων, ενσωματωμένη δεξαμενή βιολογικής αφαίρεσης αζώτου υψηλής-απόδοσης, δεξαμενή καθίζησης υψηλής-απόδοσης, σύστημα αερισμού, κ.λπ. (περίπου 2 m³/h), ο αποτελεσματικός χρόνος υδραυλικής συγκράτησης είναι 5 ώρες και ο ενεργός όγκος του αντιδραστήρα είναι περίπου 10 m³.
Οι συσκευασίες MBBR bio-στη συσκευή επεξεργασίας λυμάτων είναι συσκευασίες με βάση PE-και συσκευασίες μεταφοράς gel PPC. Τα παρεμβύσματα με βάση το PE{3}}έχουν σχήμα δακτυλιοειδούς ακτινοβολίας με μέγεθος Φ25 mm×10 mm, 19 οπές και πενταγωνικά κανάλια, με ειδική επιφάνεια περίπου 500 m²/m³ [Εικόνα 1(β)]. οι συσκευασίες φορέα γέλης PPC είναι κυβικές με μέγεθος Φ10 mm×10 mm×10 mm και ειδική επιφάνεια περίπου 5.000 m²/m³ [Εικόνα 1(γ)].
1.2 Ποιότητα λυμάτων
Σε αυτήν τη μελέτη, η συσκευή επεξεργασίας λυμάτων χρησιμοποιήθηκε για την επεξεργασία δύο τύπων υδάτινων σωμάτων: μικρο-μολυσμένο νερό ποταμών και συνδυασμένα όμβρια-λύματα. Το μικρο-μολυσμένο νερό του ποταμού προερχόταν από έναν αστικό ποταμό σε μια περιοχή του Zhejiang με χαμηλά επίπεδα ρύπανσης και η συγκέντρωσή του σε άζωτο αμμωνίας ήταν σχετικά χαμηλή, με μέση συγκέντρωση μάζας 5 mg/L. Τα συνδυασμένα λύματα όμβριων υδάτων ήταν η πηγή εισροής δύο αντλιοστασίων λυμάτων (αντλιοστάσιο 1 και αντλιοστάσιο 2) μιας μονάδας επεξεργασίας λυμάτων στο Zhejiang, με σχετικά υψηλή συγκέντρωση αζώτου αμμωνίας που κυμαίνεται από 3 έως 20 mg/L. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ορισμένα οξείδια του αζώτου στον αέρα αντιδρούν με το νερό της βροχής για να σχηματίσουν νιτρικό οξύ ή νιτρικά άλατα κατά τη διάρκεια της περιόδου βροχοπτώσεων, τα οποία ευνοούν περισσότερο την αναπαραγωγή των οξειδωτικών βακτηρίων της αμμωνίας, με αποτέλεσμα μια σχετικά υψηλή περιεκτικότητα σε άζωτο αμμωνίας στα λύματα. Εν τω μεταξύ, η τιμή του pH και των δύο υδάτινων σωμάτων διατηρήθηκε μεταξύ 7 και 9.
1.3 Παράμετροι λειτουργίας της συσκευής επεξεργασίας λυμάτων
1.2.1 Αρχική Διαδικασία Σχηματισμού Βιοφίλμ
Το σύστημα επεξεργασίας λυμάτων ξεκίνησε με την προσθήκη συσκευασιών σε παρτίδες για σχηματισμό βιοφίλμ. Σύμφωνα με το πραγματικό αποτέλεσμα ρευστοποίησης των συσσωρεύσεων στον αντιδραστήρα, το τελικό κλάσμα όγκου των προστιθέμενων συσκευασιών προσδιορίστηκε ότι είναι 20%. Κατά τη διαδικασία εκκίνησης-δεν επιστράφηκε η αιωρούμενη ιλύς στο σύστημα και η αναλογία επιστροφής λάσπης κατά την επεξεργασία των λυμάτων ήταν 1:8.
1.2.2 Έλεγχος των παραμέτρων λειτουργίας της συσκευής
Η συσκευή επεξεργασίας λυμάτων λειτουργούσε σε θερμοκρασία δωματίου (20 μοίρες). Ο εξοπλισμός αερισμού στο κάτω μέρος της συσκευής χρησιμοποιήθηκε για τον έλεγχο του ρυθμού αερισμού κατά την επεξεργασία των λυμάτων. Εν τω μεταξύ, ο ρυθμός ροής εισροής της συσκευής ελέγχονταν στα 2 m³/h και άλλες παράμετροι κατά την επεξεργασία των λυμάτων παρέμειναν βασικά σταθερές. Ως δείγματα εισροών υδάτων επιλέχθηκαν τα συνδυασμένα όμβρια-λύματα από το Αντλιοστάσιο 1 και το Αντλιοστάσιο 2, καθώς και το μικρο-μολυσμένο νερό του ποταμού.
2. Αποτελέσματα και Συζήτηση
2.1 Ρυθμός σχηματισμού βιοφίλμ συσκευασιών MBBR με διαφορετικά υλικά
Κατά τη φάση εκκίνησης-της συσκευής επεξεργασίας λυμάτων, η ποιότητα του εισερχόμενου νερού ήταν σταθερή. Μετά την προσθήκη των συσκευασιών σε παρτίδες, οι συσκευασίες υποβλήθηκαν σε κανονικό σχηματισμό και ωρίμανση βιοφίλμ.
Κάτω από τις ίδιες συνθήκες λειτουργίας, ο ρυθμός σχηματισμού βιοφίλμ συσκευασιών βιολογικών-φορέων με διαφορετικά υλικά διέφερε σημαντικά λόγω των εγγενών χαρακτηριστικών τους. Ο ρυθμός σχηματισμού βιοφίλμ των συσκευασιών με βάση το PE- ήταν σχετικά αργός, απαιτώντας την προσθήκη χημικών ουσιών όπως η γλυκόζη για καλλιέργεια κλειστού αερισμού. Παρατηρώντας τη λειτουργία των συσκευασιών PE και PPC στη διαδικασία σύζευξης MBBR-AO, διαπιστώθηκε ότι περίπου 5 ημέρες μετά την προσθήκη των παρεμβυσμάτων PE, ένα λεπτό κιτρινωπό-καφέ βιοφίλμ εμφανίστηκε στην επιφάνεια των φορέων. Μετά από συνεχή λειτουργία για περίπου 1 εβδομάδα, ένας μεγάλος αριθμός παραμέτσιων, επιστυλίων, rotifers και μια μικρή ποσότητα στροβιλισμού εμφανίστηκαν στην επιφάνεια του φορέα, υποδεικνύοντας ότι το βιοφίλμ ήταν βασικά ώριμο και η εκκίνηση του συστήματος-ολοκληρώθηκε αυτή τη στιγμή. Αντίθετα, ο ρυθμός σχηματισμού βιοφίλμ των συσκευασιών ΔΕΗ ήταν ταχύτερος και το βιοφίλμ ήταν βασικά ώριμο σε περίπου 3 ημέρες, ενώ η ιλύς μπορούσε να προσροφηθεί στο εσωτερικό των συσκευασιών. Ο σχηματισμός βιοφίλμ βοηθά στη βελτίωση της δραστηριότητας των οξειδωτικών βακτηρίων της αμμωνίας. Σε σύγκριση με τις συσκευασίες πολυαιθυλενίου, η μεγάλη ειδική επιφάνεια των συσκευασιών ΔΕΗ είναι πιο ευνοϊκή για το σχηματισμό βιοφίλμ και τη μικροβιακή ακινητοποίηση. Για συσκευασίες πολυαιθυλενίου του ίδιου υλικού που επεξεργάζονται διαφορετικούς τύπους λυμάτων, η επίδραση σχηματισμού βιοφίλμ των συσκευασιών έδειξε επίσης σημαντικές διαφορές. Μπορεί να φανεί από το Σχήμα 2(α) ότι υπήρχε ένα λεπτό ανοιχτό καφέ βιοφίλμ στην επιφάνεια των συσκευασιών πολυαιθυλενίου στο μικρο{18}}μολυσμένο νερό του ποταμού. Ωστόσο, το Σχήμα 2(β) δείχνει ότι το στρώμα βιοφίλμ στην επιφάνεια των συσκευασιών πολυαιθυλενίου στα συνδυασμένα λύματα όμβριων υδάτων-είχε κατακερματιστεί, υποδεικνύοντας ότι η επίδραση σχηματισμού βιοφίλμ των συσκευασιών πολυαιθυλενίου στο μικρο{22}}μολυσμένο νερό του ποταμού ήταν σημαντικά καλύτερη από αυτή του συνδυασμένου{23}νερού όμβριου νερού. Μπορεί να φανεί από το Σχήμα 2(γ) και το Σχήμα 2(δ) ότι η διαφορά στην επίδραση σχηματισμού βιοφίλμ των συσκευασιών ΔΕΗ στο μικρο-μολυσμένο νερό του ποταμού και στα συνδυασμένα όμβρια-λύματα δεν ήταν σημαντική.
2. 2 Ικανότητα αφαίρεσης αζώτου αμμωνίας των βιολογικών-συσκευασιών μεταφοράς με διαφορετικά υλικά
Η περιεκτικότητα σε άζωτο αμμωνίας είναι ένας βασικός δείκτης για την αξιολόγηση της πραγματικής επίδρασης επεξεργασίας των λυμάτων από αντλιοστάσια. Επομένως, η ικανότητα απομάκρυνσης αζώτου αμμωνίας έχει σημαντική πρακτική καθοδήγηση για την επιλογή βιολογικών τύπων συσκευασίας φορέα στη διαδικασία σύζευξης MBBR-AO.
2. 3 Επίδραση αφαίρεσης αμμωνιακού αζώτου των συσκευασιών PE και PPC σε μικρο-μολυσμένο νερό ποταμών κατά τη διάρκεια της βραχυπρόθεσμης-λειτουργίας της διαδικασίας
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 3, οι μέσες συγκεντρώσεις μάζας αζώτου εισερχόμενης αμμωνίας της διαδικασίας συζευγμένης MBBR-AO με συσκευασίες PE και PPC ήταν 3,69 mg/L και 3,39 mg/L, αντίστοιχα. Εν τω μεταξύ, η πραγματική συγκέντρωση αζώτου της αμμωνίας που εισρέει κυμάνθηκε σημαντικά, η οποία προκλήθηκε από τις βροχοπτώσεις. Στη διαδικασία με συσκευασίες πολυαιθυλενίου, η μέση ποσότητα αφαίρεσης αζώτου αμμωνίας και ο μέσος ρυθμός απομάκρυνσης του μικρο-μολυσμένου νερού του ποταμού ήταν 3,12 mg/L και 84,55%, αντίστοιχα, υψηλότερα από αυτά της διαδικασίας με συσκευασίες ΔΕΗ (2,56 mg/L και 75,52%). Αυτό υποδηλώνει ότι η προσθήκη συσκευασιών πολυαιθυλενίου στη διαδικασία σύζευξης MBBR-ΑΟ είναι πιο ευνοϊκή για την απομάκρυνση του αζώτου αμμωνίας από το μικρο{13}}μολυσμένο νερό του ποταμού βραχυπρόθεσμα (εντός 12 ημερών).
2.4 Επίδραση αφαίρεσης αζώτου αμμωνίας των συσκευασιών PE και PPC στα συνδυασμένα λύματα ομβρίων-κατά τη διάρκεια της βραχυπρόθεσμης-λειτουργίας της διαδικασίας
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 4, κατά τη διάρκεια της βραχυπρόθεσμης λειτουργίας (18-ημέρας) της διαδικασίας MBBR-ΑΟ με συσκευασίες πολυαιθυλενίου, οι μέσες συγκεντρώσεις μάζας αζώτου εισερχόμενης αμμωνίας των συνδυασμένων λυμάτων όμβριων υδάτων από αντλιοστάσιο 1 [Εικόνα 4] (Σχήμα 4] (Αντλίαση Station 1) [Εικόνα 4] (Αντλίαση) ήταν 7,24 mg/L και 9,35 mg/L, αντίστοιχα. Όταν προστέθηκαν συσκευασίες πολυαιθυλενίου στη βραχυπρόθεσμη-(18-ημέρες) επεξεργασία των συνδυασμένων λυμάτων όμβριων υδάτων-από το Αντλιοστάσιο 1 και το Αντλιοστάσιο 2 χρησιμοποιώντας τη διαδικασία σύζευξης MBBR-ΑΟ, η συγκέντρωση αζώτου αμμωνίας στα απόβλητα μειώθηκε σημαντικά. Οι μέσες ποσότητες απομάκρυνσης αζώτου αμμωνίας ήταν 6,93 mg/L και 7,9 mg/L, με μέσους ρυθμούς απομάκρυνσης 95,71% και 84,49%, αντίστοιχα. Κατά τη διάρκεια της βραχυπρόθεσμης-(18-ημερών) επεξεργασίας των συνδυασμένων λυμάτων ομβρίων-από το Αντλιοστάσιο 1, το ποσοστό αφαίρεσης αζώτου αμμωνίας παρέμεινε πάνω από 90% και έφτασε σχεδόν το 100% την 9η ημέρα. Τα επεξεργασμένα λύματα μπορεί να είναι πιο ευνοϊκά για την ανάπτυξη προσκολλημένων μικροοργανισμών, προάγοντας έτσι την απομάκρυνση του αζώτου της αμμωνίας. Εν τω μεταξύ, κατά τη διάρκεια της βραχυπρόθεσμης επεξεργασίας (18 ημερών) της συνδυασμένης επεξεργασίας όμβριων υδάτων-λυμάτων από το Αντλιοστάσιο 2, ο ρυθμός αφαίρεσης αζώτου αμμωνίας παρέμεινε ως επί το πλείστον περίπου στο 90%, υποδεικνύοντας ότι η προσθήκη συσκευασιών πολυαιθυλενίου στη διαδικασία σύζευξης MBBR-AO έχει ισχυρή επίδραση στην βραχυπρόθεσμη απομάκρυνση του αζώτου της αμμωνίας. (18 ημέρες).
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 5, στη διαδικασία σύζευξης MBBR-AO με συσκευασίες PPC, οι συγκεντρώσεις μάζας αζώτου εισερχόμενης αμμωνίας των συνδυασμένων λυμάτων ομβρίων-από το Αντλιοστάσιο 1 [Εικόνα 5(α)] και τον Σταθμό άντλησης 2 [Εικόνα 5(β) έως 32] mg/L, αντίστοιχα, με μεγάλες διακυμάνσεις. Αυτό μπορεί να οφείλεται στις βροχοπτώσεις που προκαλούν τα οξείδια του αζώτου στον αέρα να εισέλθουν στο σύστημα αποχέτευσης, με αποτέλεσμα σημαντικές διακυμάνσεις στη συγκέντρωση αζώτου της αμμωνίας που εισέρχεται. Οι μέσες συγκεντρώσεις μάζας εισερχόμενου αζώτου αμμωνίας των συνδυασμένων λυμάτων ομβρίων- από το Αντλιοστάσιο 1 και το Αντλιοστάσιο 2 ήταν 14,76 mg/L και 13,26 mg/L, αντίστοιχα. Μετά από βραχυπρόθεσμη-επεξεργασία (24 ημέρες) με τη διαδικασία σύζευξης MBBR-AO με συσκευασίες PPC, η συγκέντρωση αζώτου αμμωνίας στα απόβλητα μειώθηκε σημαντικά, με μέσες συγκεντρώσεις μάζας μόνο 5,32 mg/L και 6,42 mg/L. Οι μέσες ποσότητες απομάκρυνσης αζώτου αμμωνίας ήταν 9,44 mg/L και 6,84 mg/L και οι μέσοι ρυθμοί απομάκρυνσης ήταν 63,96% και 51,58%, αντίστοιχα. Αυτό δείχνει ότι οι συσκευασίες της ΔΕΗ έχουν κάποια επίδραση στην απομάκρυνση του αζώτου αμμωνίας από τα συνδυασμένα λύματα ομβρίων-. Η υψηλή συγκέντρωση αζώτου αμμωνίας στα συνδυασμένα λύματα ομβρίων-μπορεί να οφείλεται στην εισαγωγή άλλων σύνθετων συστατικών στα λύματα, αναστέλλοντας έτσι την αποικοδόμηση του αζώτου αμμωνίας από τις συσκευασίες της ΔΕΗ. Σε σύγκριση με τις συσκευασίες PE, οι συσκευασίες ΔΕΗ έχουν μικρότερους πόρους και υψηλότερο πορώδες. Οι ακαθαρσίες και τα αιωρούμενα σωματίδια στα συνδυασμένα λύματα όμβριων υδάτων-μπορεί να φράξουν τους πόρους των συσκευασιών της ΔΕΗ, οδηγώντας σε συσσωμάτωση στο εσωτερικό των συσκευασιών και επομένως μειώνοντας την αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης αζώτου αμμωνίας. Εν τω μεταξύ, προηγούμενες μελέτες έχουν βρει ότι βιομεμβράνες μικρότερες από 1 mm μπορούν να προκαλέσουν απόφραξη πόρων στο εσωτερικό των παρεμβυσμάτων. Αν και τα βιοφίλμ μπορούν να επιταχύνουν την εσωτερική απόφραξη των συσκευασιών, δεν είναι ο κύριος παράγοντας.
Κατά τη διάρκεια της βραχυπρόθεσμης-λειτουργίας της διαδικασίας σύζευξης MBBR-ΑΟ, οι μέσοι ρυθμοί απομάκρυνσης αζώτου αμμωνίας των συσκευασιών πολυαιθυλενίου για συνδυασμένα λύματα ομβρίων- (95,71% για το Αντλιοστάσιο 1 και 84,49% για το Αντλιοστάσιο 2) ήταν ελαφρώς υψηλότερα από αυτά για το micropol{5}% Αντίθετα, οι μέσοι ρυθμοί απομάκρυνσης αζώτου αμμωνίας των συσκευασιών της ΔΕΗ για τα συνδυασμένα λύματα όμβριων υδάτων (63,96% για το Αντλιοστάσιο 1 και 51,58% για το Αντλιοστάσιο 2) ήταν ελαφρώς χαμηλότερα από αυτά για τα μικρο{15}}μολυσμένα ποτάμια (75,52%). Για συσκευασίες πολυαιθυλενίου, σε σύγκριση με το μικρο{18}}μολυσμένο νερό ποταμών, η χαμηλή συγκέντρωση διαλυμένου οξυγόνου στα συνδυασμένα λύματα όμβριων υδάτων{19}}είναι πιο ευνοϊκή για την ταυτόχρονη νιτροποίηση και απονιτροποίηση μικροοργανισμών σε συσκευασίες πολυαιθυλενίου για απομάκρυνση αζώτου. Κατά τη διάρκεια του σχηματισμού βιοφίλμ των συσκευασιών PPC, η λάσπη προσροφάται στο εσωτερικό των συσκευασιών, οδηγώντας σε αύξηση της συγκέντρωσης διαλυμένου οξυγόνου, η οποία δεν ευνοεί την ταυτόχρονη νιτροποίηση και απονιτροποίηση εσωτερικών μικροοργανισμών, με αποτέλεσμα τη μείωση των ρυθμών απομάκρυνσης αζώτου αμμωνίας σε συνδυασμό 2 και μικρο-μολυσμένο νερό του ποταμού.
Συνοπτικά, η προσθήκη συσκευασιών πολυαιθυλενίου είναι πιο ευνοϊκή για την αποικοδόμηση του αζώτου αμμωνίας στα συνδυασμένα λύματα ομβρίων-από τη διαδικασία σύζευξης MBBR-ΑΟ βραχυπρόθεσμα.
Επίδραση αφαίρεσης αζώτου αμμωνίας των συσκευασιών PE και PPC στα συνδυασμένα λύματα ομβρίων-κατά τη διάρκεια της μακροχρόνιας-λειτουργίας της διαδικασίας
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 6, κατά τη διάρκεια της μακροπρόθεσμης (96-ημέρας) λειτουργίας της διαδικασίας MBBR-AO σε συνδυασμό με συσκευασίες πολυαιθυλενίου, οι συγκεντρώσεις μάζας αζώτου εισερχόμενης αμμωνίας των συνδυασμένων λυμάτων όμβριων υδάτων-από αντλιοστάσιο 1 [Εικόνα 6] (Σχήμα 6) (Σχήμα 6) (Αντλίαση Station 1) (Σχήμα 6)ba Pumping. κυμαίνονταν από 2 έως 25 mg/L και 3 έως 35 mg/L, αντίστοιχα, με μεγάλες διακυμάνσεις. Οι μέσες συγκεντρώσεις μάζας εισερχόμενου αζώτου αμμωνίας ήταν 10,20 mg/L και 8,93 mg/L, αντίστοιχα. Μετά την επεξεργασία με τη διαδικασία σύζευξης MBBR-ΑΟ, οι μέσες συγκεντρώσεις μάζας αζώτου αμμωνίας στα απόβλητα μειώθηκαν σε 2,93 mg/L και 2,67 mg/L, με μέσες ποσότητες απομάκρυνσης 7,27 mg/L και 6,26 mg/L, και μέσους ρυθμούς απομάκρυνσης 71,27% και 7,0%, αντίστοιχα. Δεν υπήρξε σημαντική διαφορά στην αποικοδόμηση του αζώτου αμμωνίας στα συνδυασμένα λύματα ομβρίων-από το Αντλιοστάσιο 1 και το Αντλιοστάσιο 2 με την προσθήκη συσκευασιών πολυαιθυλενίου κατά τη διάρκεια της μακροπρόθεσμης (96{33}}ημέρας) λειτουργίας του MBBR 74%. Αυτό υποδηλώνει ότι η προσθήκη συσκευασιών πολυαιθυλενίου στη διαδικασία σύζευξης MBBR-ΑΟ έχει καλό αποτέλεσμα αφαίρεσης του αζώτου αμμωνίας στα συνδυασμένα λύματα όμβριων υδάτων κατά τη διάρκεια της μακροχρόνιας λειτουργίας (96-ημέρας). Όταν η διαδικασία σύζευξης MBBR-AO με συσκευασίες πολυαιθυλενίου λειτούργησε στο μεταγενέστερο στάδιο (84-96 ημέρες), ανεξάρτητα από το αν η εισροή ήταν συνδυασμένη όμβριων υδάτων-λυμάτων από Αντλιοστάσιο 1 ή Αντλιοστάσιο 2, η συγκέντρωση αζώτου αμμωνίας εκροής αυξήθηκε σημαντικά και ο ρυθμός απομάκρυνσης αζώτου αμμωνίας ήταν σημαντικά χαμηλότερος από το πρώτο στάδιο της διαδικασίας αφαίρεσης αζώτου. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι μετά από μακροχρόνια χρήση, οι ίδιες οι συσκευασίες πολυαιθυλενίου είναι κατεστραμμένες και γερασμένες και η τραχύτητα της επιφάνειας των παρεμβυσμάτων αλλάζει, οδηγώντας σε μείωση της αντοχής λειτουργίας και της ικανότητας αφαίρεσης αζώτου αμμωνίας.
Το Σχήμα 7 δείχνει τις αλλαγές στη συγκέντρωση αζώτου αμμωνίας εισροής, τη συγκέντρωση αζώτου αμμωνίας εκροής, την ποσότητα αφαίρεσης αζώτου αμμωνίας και τον ρυθμό αφαίρεσης αζώτου αμμωνίας κατά τη διάρκεια της μακροπρόθεσμης λειτουργίας της διαδικασίας συζευγμένης MBBR-AO με συσκευασίες PPC. Οι συγκεντρώσεις μάζας εισερχόμενου αζώτου αμμωνίας των συνδυασμένων λυμάτων ομβρίων-από το Αντλιοστάσιο 1 [Εικόνα 7(α)] και το Αντλιοστάσιο 2 [Εικόνα 7(β)] κυμαίνονταν από 3 έως 35 mg/L, με μέσες συγκεντρώσεις μάζας εισερχόμενης αμμωνίας-αντίστοιχα 10 mg/L και 109 mg/L. Μετά την επεξεργασία με τη διαδικασία σύζευξης MBBR{14}}ΑΟ, οι μέσες συγκεντρώσεις μάζας αζώτου αμμωνίας στα απόβλητα μειώθηκαν σε 3,96 mg/L και 3,39 mg/L, με μέσες ποσότητες απομάκρυνσης 7,00 mg/L και 4,71 mg/L, και μέσους ρυθμούς απομάκρυνσης 63,81% και 5, αντίστοιχα, 5. Κατά τη διάρκεια της μακροπρόθεσμης-λειτουργίας της διαδικασίας σύζευξης MBBR-ΑΟ, η προσθήκη συσκευασιών PPC είχε ελαφρώς καλύτερη επίδραση αποικοδόμησης στο άζωτο αμμωνίας στα συνδυασμένα λύματα όμβριων-από το Αντλιοστάσιο 1 σε σχέση με αυτό του Αντλιοστασίου 2, αλλά η διαφορά δεν ήταν σημαντική. Αυτό υποδηλώνει ότι η προσθήκη συσκευασιών PPC στη διαδικασία σύζευξης MBBR-ΑΟ έχει μια ορισμένη επίδραση αφαίρεσης του αζώτου αμμωνίας στα συνδυασμένα λύματα ομβρίων-κατά τη διάρκεια-μακροπρόθεσμης λειτουργίας. Ο ρυθμός αφαίρεσης αζώτου αμμωνίας της διαδικασίας σύζευξης MBBR-AO με συσκευασίες PPC κατά τη διάρκεια-μακροπρόθεσμης λειτουργίας ήταν υψηλότερος από αυτόν κατά τη διάρκεια-βραχυπρόθεσμης-λειτουργίας. Αυτό οφείλεται στο ότι κατά τη διάρκεια-μακροχρόνιας λειτουργίας, η λάσπη συσσωρεύεται εντός των συσκευασιών της ΔΕΗ, σχηματίζοντας ένα τοπικό αναερόβιο ή ανοξικό περιβάλλον, το οποίο παρέχει ένα κατάλληλο περιβάλλον διαβίωσης για τις δραστηριότητες ζωής των νιτροποιητικών βακτηρίων. Τα νιτροποιητικά βακτήρια αναπαράγονται γρήγορα και ο ρυθμός τοπικής αντίδρασης επιταχύνεται
Συνοπτικά, η προσθήκη συσκευασιών πολυαιθυλενίου είναι πιο ευνοϊκή για την αποικοδόμηση του αζώτου αμμωνίας στα συνδυασμένα λύματα ομβρίων-από τη διαδικασία σύζευξης MBBR-AO κατά τη μακροχρόνια λειτουργία. Εν τω μεταξύ, οι συσκευασίες PE θα πρέπει να αντικατασταθούν ή να καθαριστούν εγκαίρως μετά από μακροχρόνια-χρήση για να διασφαλιστεί ότι το άζωτο αμμωνίας στα λύματα μπορεί να εξακολουθήσει να αφαιρείται αποτελεσματικά κατά τη διάρκεια της μακροπρόθεσμης-λειτουργίας της διαδικασίας σύζευξης MBBR-AO.
Διάρκεια ζωής συσκευασιών Bio-με διαφορετικά υλικά
Σε σύγκριση με τις συσκευασίες ΔΕΗ, οι συσκευασίες πολυαιθυλενίου έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής κατά τη διάρκεια της μακροχρόνιας-επεξεργασίας μικρο-μολυσμένων υδάτων ποταμών και συνδυασμένων λυμάτων ομβρίων-με τη διαδικασία σύζευξης MBBR-AO. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 8(α), οι συσκευασίες της ΔΕΗ παρουσιάζουν σκωρίαση και ζημιά κατά τη διαδικασία επεξεργασίας λυμάτων από τη διαδικασία σύζευξης MBBR-AO. Εν τω μεταξύ, η γήρανση και η συσσωμάτωση εμφανίζονται στο εσωτερικό των συσκευασιών μετά από μακροχρόνια λειτουργία [Εικόνες 8(β) και 8(γ)]. Οι συσκευασίες της ΔΕΗ έχουν κακή διαπερατότητα στη λάσπη. Παρόλο που τα σφουγγάρια{13}}όπως τα δέματα PPC έχουν μεγάλη ειδική επιφάνεια, οι εσωτερικοί τους πόροι απορροφώνται εύκολα από τη λάσπη και είναι δύσκολο να ρέουν έξω. Η μακροπρόθεσμη-συσσώρευση λάσπης στο εσωτερικό των παρεμβυσμάτων τείνει να σχηματίζει ένα αναερόβιο ή ανοξικό περιβάλλον, προκαλώντας τη σταδιακή αλλαγή του χρώματος των παρεμβυσμάτων από καφέ σε μαύρο. Αυτό οδηγεί σε προβλήματα όπως σκωρίαση, θραύση, γήρανση και συσσωμάτωση των συσκευασιών της ΔΕΗ κατά τη διάρκεια{17}}μακροχρόνιας λειτουργίας, μειώνοντας έτσι τη διάρκεια ζωής τους. Αυτός είναι επίσης ο κύριος παράγοντας για την κακή επίδραση των συσκευασιών της ΔΕΗ στην απομάκρυνση του αζώτου αμμωνίας από τα συνδυασμένα λύματα ομβρίων- [Εικόνες 5(α) και 5(β)]. Αντίθετα, οι συσκευασίες πολυαιθυλενίου βασικά δεν είχαν τα παραπάνω προβλήματα κατά τη διάρκεια της μακροχρόνιας επεξεργασίας λυμάτων με τη διαδικασία σύζευξης MBBR-ΑΟ, με καλύτερη ανθεκτικότητα και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Μια λογική διαμόρφωση φορέα μπορεί να ρυθμίσει αποτελεσματικά την επίδραση της ροής του νερού στο βιοφίλμ, επιτρέποντας στο βιοφίλμ να αναπτύσσεται σταθερά χωρίς να καταστραφεί.
συμπεράσματα
Σε αυτήν τη μελέτη, προστέθηκαν συσκευασίες PE bio-και συσκευασίες PPC κατά τη διαδικασία επεξεργασίας λυμάτων της διαδικασίας σύζευξης MBBR-AO. Διερευνήθηκαν οι επιδράσεις των υλικών συσκευασίας στην αποδόμηση του αζώτου αμμωνίας σε μικρο{3}}μολυσμένα ποτάμια και συνδυασμένα όμβρια-λύματα, καθώς και ο ρυθμός σχηματισμού μικροβιακού βιοφίλμ και η διάρκεια ζωής των συσκευασιών με διαφορετικά υλικά. Σε σύγκριση με τις συσκευασίες PPC, οι συσκευασίες PE έχουν πιο αργό ρυθμό σχηματισμού βιοφίλμ αλλά μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Εν τω μεταξύ, είτε χρησιμοποιούνται για τη μακροπρόθεσμη- είτε για βραχυπρόθεσμη-επεξεργασία μικρο-μολυσμένων υδάτων ποταμών και συνδυασμένων όμβριων λυμάτων{10}}με τη διαδικασία σύζευξης MBBR-ΑΟ, οι συσκευασίες πολυαιθυλενίου παρουσιάζουν καλύτερες επιδράσεις αποικοδόμησης στο άζωτο αμμωνίας. Τα αποτελέσματα της έρευνας παρέχουν τεχνική υποστήριξη για την επιλογή των υλικών συσκευασίας στις διαδικασίες επεξεργασίας λυμάτων.