Pilot-studija na više-stepeni A/O-MBBR sistemu za uklanjanje azota pri srednjim{3}}niskim temperaturama
Pregled
Posljednjih godina Kina je postigla značajne rezultate u upravljanju vodnim okolišem, ali se i dalje suočava s problemima kao što su nestašica vodnih resursa, zagađenje vodene životne sredine i šteta po ekološku okolinu vode. Iz perspektive zaštite vodnih resursa, sprječavanja zagađenja voda i obnavljanja ekologije vode, kontinuirano promoviranje poboljšanja efikasnosti i djelotvornosti tretmana otpadnih voda od velikog je značaja za povećanje stope korištenja vodnih resursa, poboljšanje kvaliteta vodne sredine, poboljšanje kvaliteta života u zemlji, ubrzanje izgradnje ekološke sredine i pobjedu u borbi za čistu vodu. Trenutno, na osnovu postojećeg nacionalnog "Standarda za ispuštanje zagađivača iz gradskih postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda" (GB18918-2002), lokalne vlasti su sukcesivno predlagale nove zahtjeve za kvalitetu otpadnih voda iz postrojenja za prečišćavanje gradskih otpadnih voda, sa posebno strožim zahtjevima za indikatore kao što su organska tvar, amonijak i ukupni dušik. Tradicionalne tehnologije tretmana vode predstavljene procesom aktivnog mulja suočavaju se s uskim grlima poput ograničene biološke nitrifikacije na niskim temperaturama. Brojne studije su pokazale da se učinak nitrifikacije procesa aktivnog mulja značajno smanjuje u uslovima niskih{7}}temperatura, praćen problemima kao što su jako nakupljanje mulja i biološki šljam. Stoga je probijanje niskotemperaturnog uskog grla i postizanje stabilnog i efikasnog biološkog uklanjanja dušika postao hitan problem koji treba riješiti u oblasti prečišćavanja otpadnih voda. Tehnologija pokretnog biofilmskog reaktora (MBBR) primijenjena je u stotinama postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda širom svijeta. Zbog vezanog stanja rasta biofilma unutar reaktora i njegove sposobnosti kontinuiranog obnavljanja, on ne samo da posjeduje visoku biomasu već i održava visoku aktivnost. Rezultati primjene u nordijskim zemljama također pokazuju da ima veću prilagodljivost na niske temperature u odnosu na proces aktivnog mulja.
Iz tog razloga, ova studija, ciljana na karakteristike gradskih otpadnih voda u Kini, koristi prednosti MBBR-a i više-faznog anoksičnog/oksidnog (A/O) procesa za biološko uklanjanje dušika za izgradnjutrostepeni A/O-MBBR pilot-sistem. Ispitivan je kapacitet uklanjanja organskih materija, amonijačnog azota i ukupnog neorganskog azota sistema u uslovima srednje{1}}niske temperature. Analizirani su kapacitet nitrifikacije i morfološke promjene biofilma u statičkim eksperimentalnim uvjetima, pružajući tehničku podršku za postizanje stabilnog i efikasnog uklanjanja azota iz gradskih otpadnih voda u uslovima niskih-temperatura i za izgradnju i regulaciju više-stepenih A/O-MBBR sistema.
1. Materijali i metode
1.1 Eksperimentalna postavka i način rada sistema pilot{1}}skala
Tok procesa konstruisanog trostepenog A/O{{1}MBBR pilot-sistema prikazan je uSlika 1. Sistem pilot{1}}skala sastoji se od tri faze anoksične/oksidne (A/O), podijeljene u ukupno 10 reakcionih zona.Prva-fazaA/O-MBBR podsistem se sastoji od anoksičnih reakcionih zona (A1, A2) i zona aerobne reakcije (O3, O4).Druga-fazaA/O-MBBR podsistem se sastoji od anoksičnih reakcionih zona (A5, A6) i zona aerobne reakcije (O7, O8).Treća-etapaA/O-MBBR podsistem se sastoji od anoksične reakcione zone (A9) i zone aerobne reakcije (O10). Efektivni volumen odsvaka gore navedena reakciona zona je 1,4 m³ (1m * 1m * 1,4m), sa efektivnom dubinom vode od 1,4 m. Suspendirani nosači biofilma (mediji) sa specifičnom površinom od 500 m²/m³ dodani su svakom segmentu reakcione zone, sa omjerom punjenja nosača od 35% za sve. Mehaničko miješanje je korišteno u zonama anoksične reakcije kako bi se nosači održali fluidiziranima, dok je perforirana cijevna aeracija korištena u zonama aerobne reakcije, kontrolirajućikoncentracija rastvorenog kiseonika od 3-9 mg/L.
Stvarna brzina dotoka pilot-sistema skale bila je (23.6 + 5.4) m³/d, koristeći distribuciju dovoda na dvije-tačke, sa ulaznim tačkama postavljenim na reakcionim zonama A1 i O5, i omjerom dotoka od 1:1. Sistem pilot{7}}skala je imao dva seta recirkulacije nitrifikovane tečnosti (od O4 do A1 i od O8 do A5), sa omjerom recirkulacije od 100% do 200% (na osnovu brzine protoka svake faze). Kako bi se osigurala pravilna post-denitrifikacija, 50-90 mg/L natrijum acetata (izračunato kao COD) je dodano kao vanjski izvor ugljika u reakcionu zonu A9. Cijelo eksperimentalno istraživanje je podijeljeno u 2 faze: I faza - Normalna temperatura (18-29 stepeni); II faza - Srednje niska temperatura (10-16 stepeni).
1.2 Test vode
Pilot testiranje je provedeno na-licu mjesta u postrojenju za prečišćavanje gradskih otpadnih voda u gradu Qingdao. Ispitna voda je uzeta iz efluenta primarne taložnice ovog postrojenja i ušla je u pilot sistem nakon pojačanog predtretmana flotacijom. Uvjeti kvalitete vode nakon poboljšane predtretmana flotacijom prikazani su uTabela 1.
1.3 Indikatori i metode detekcije
1.3.1 Konvencionalni indikatori
Konvencionalni indikatori kao što su SCOD, NH₄⁺-N, NO₂⁻-N, NO₃⁻-N, SS, MLSS i MLVSS mjereni su standardnim metodama iz "Metode praćenja i analize vode i otpadnih voda". Otopljeni kisik, temperatura, pH i ORP mjereni su pomoću aprijenosni mjerač rastvorenog kiseonika (HACH HQ40d). Debljina biofilma je izmjerena korištenjeminvertni fluorescentni mikroskop (Olympus, IX71).
1.3.2 Statički eksperiment nitrifikacije
Tokom rada sistema, nosači iz aerobnih zona su periodično uzorkovani da bi se izmerio kapacitet nitrifikacije biofilma u uslovima statične reakcije. Nosači iz svake aerobne reakcione zone su stavljeni u reaktor od 5L, sa omjerom punjenja identičnim pilot sistemu od 35%. Voda za ispitivanje je umjetno konfigurirana otopina NH₄Cl masene koncentracije od 20-25 mg/L (izračunato kao N). Tokom eksperimenta, mala vazdušna pumpa je korišćena za aeraciju kako bi se nosači održavali fluidizovani, dok je rastvoreni kiseonik kontrolisao na 7-11 mg/L. Test je trajao 2 sata, sa intervalima uzorkovanja od 30 minuta, mjereći promjenu koncentracije NH₄⁺-N da bi se izračunao kapacitet nitrifikacije biofilma u uslovima statičke reakcije.
2. Rezultati i analiza
2.1 Operativne performanse trostepenog A/O-MBBR pilot sistema
Operativne performanse trostepenog A/O-MBBR pilot sistema prikazane su uSlika 2. U fazi normalne temperature (I faza), sa temperaturom reakcije od 18-29 stepeni, protokom tretmana od (23.6+5.4) m³/d, i dozom izvora ugljika od 50 mg/L (izračunato kao COD, isto ispod) u anoksičnoj zoni trećeg-stepena A/O'{{6} podsistema A/O'{6} Koncentracije NH₄⁺-N i TIN bile su (160±31), (35,0±7,2) i (35,8±7,0) mg/L, respektivno, a koncentracije tretiranog efluenta bile su (27±8), (0,6±0,5) i (2,7±2,2) mg/L, respektivnoprosječne stope uklanjanja dostižu 83,1%, 98,3% i 92,5%. U srednjoj-fazi niske temperature (Faza II), sa temperaturom reakcije od 10-16 stepeni, istim protokom tretmana od (23.6+5.4) m³/d, i dozom izvora ugljika od 50-90 mg/L u anoksičnoj zoni trećeg-MBSC stadijuma A/O podsistema, podsistema A/O Koncentracije NH₄⁺-N i TIN bile su (147±30), (38,3±2,1) i (39,6±2,3) mg/L, respektivno, a koncentracije efluenta su bile (26±6), (0,4±0,6) i (6,8±3,6) mg/L, respektivno,prosječne stope uklanjanja dostižu 82,3%, 99,0% i 82,8%. Nadalje, tokom 56-62 dana rada sistema, kada je doza izvora ugljenika bila 50 mg/L, pojavila se značajna akumulacija NO₂⁻-N u reakcionoj zoni A9. Međutim, nakon postepenog povećanja doze izvora ugljika na 90 mg/L, akumulacija NO₂⁻-N u reakcionoj zoni A9 postupno je nestala, a koncentracija TIN u efluentu se smanjila na razumnu razinu.
2.2 Promjene u kapacitetu nitrifikacije biofilma u svakoj zoni aerobne reakcije pod različitim temperaturama reakcije
Da bi se procijenile promjene u kapacitetu nitrifikacije trostepenog A/O-MBBR sistema iz ukupne perspektive, analizirana je stopa doprinosa nitrifikacije NH₄⁺-N i kapacitet nitrifikacije biofilma u svakoj aerobnoj reakcijskoj zoni pod različitim temperaturama reakcije, a rezultati su prikazani uSlike 3 i 4, odnosno.
Slika 4 Opterećenje uklanjanja nitrifikacije i krive uklapanja u aerobnim zonama 1. i 2. stepena A/O-MBBR podsistema pri različitim temperaturama reakcije
OdSlika 3, može se vidjeti da se u okviru trostepenog A/O-MBBR sistema, zbog dvije-točke uticaja, O3 i O4 reakcionih zona prvog-stepena A/O-MBBR podsistema i O7 i O8 reakcionih zona drugog-glavnog podsistema nitrnog opterećenja A{9}}O8}podsistema opterećuje ponovo sistem. I pod normalnim i u srednje{12}}uslovima niske temperature,NH₄⁺-N stope doprinosa nitrifikaciji ova dva podsistema bile su 43,1%, 49,6% i 33,8%, 54,0%, respektivno. Ovo pokazuje da je u uslovima srednje{1}}niske temperature, stopa doprinosa NH₄⁺-N nitrifikaciji drugog-podsistema bila 20,2% veća od one u prvom-podsistemu.
OdSlike 4(a) i (c), može se vidjeti da su za biofilmove u zonama aerobne reakcije O3 i O7 pod normalnom temperaturom, oni glavne reakcione zone u trostepenom A/O-MBBR sistemu za razgradnju organske tvari u kombinaciji sa funkcijom nitrifikacije. Kada je opterećenje uklanjanja SCOD-a po površini nosača (skraćeno kao "opterećenje uklanjanja SCOD-a", izračunato kao COD) bilo manje od 2,0 g/(m²·d) i opterećenje nitrifikacijom po površini nosača (skraćeno kao "opterećenje nitrifikacijom", izračunato kao N) bilo je manje od 1,6 g/(m²·d) manje od 1,6 g/(m². "opterećenje uklanjanja nitrifikacije", izračunato kao N) i opterećenje nitrifikacijom pratili su linearnu reakciju prvog - reda, sa nagibom od 0,83 i 0,84, respektivno. Kada se opterećenje nitrifikacijom povećalo na 1,6-6,0 g/(m²·d), odnos između opterećenja uklanjanja nitrifikacijom i opterećenja nitrifikacijom pratio je reakciju nultog- reda, sa odgovarajućim prosječnim opterećenjima uklanjanja nitrifikacije od 1,31 i 1,34 g/(m²·d), respektivno. Kada je opterećenje uklanjanja SCOD bilo 2,0-4,0 g/(m²·d) i opterećenje nitrifikacijom 1,6-6,0 g/(m²·d), iako je odnos reakcije nultog reda između opterećenja uklanjanja nitrifikacije i opterećenja nitrifikacije ostao nepromijenjen, odgovarajuće prosječno opterećenje uklanjanja nitrifikacijom. respektivno. Za biofilmove u zonama aerobne reakcije O3 i O7 pri srednje niskoj temperaturi, kada je opterećenje uklanjanja SCOD bilo manje od 2,0 g/(m²·d) i opterećenje nitrifikacijom manje od 1,1 g/(m²·d), linearni nagib opterećenja uklanjanja nitrifikacijom u odnosu na opterećenje nitrifikacijom smanjio se na 0,81, odnosno 0.0. Kada se opterećenje nitrifikacijom povećalo na 1,1-6,0 g/(m²·d), odgovarajuće prosječno opterećenje uklanjanja nitrifikacije smanjilo se na 0,78 i 0,94 g/(m²·d), respektivno, što predstavlja smanjenje od 40,4% i 19,4% u poređenju sa normalnim temperaturnim uslovima. Kada se opterećenje uklanjanja SCOD povećalo na 2,0-4,0 g/(m²·d), odgovarajuće prosječno opterećenje uklanjanja nitrifikacije smanjilo se na 0,66 i 0,91 g/(m²·d), respektivno, što predstavlja smanjenje od 30,5% i 6,2% u poređenju sa normalnim temperaturnim uslovima. Kapacitet nitrifikacije biofilma u zoni reakcije O3 bio je u skladu sa rezultatima istraživanja HEM et al. pod odgovarajućim uslovima. Međutim, važno je napomenuti da je u uslovima srednje niske temperature, u poređenju sa biofilmom reakcione O3 reakcione zone, biofilm reakcione zone O7 pokazao jači kapacitet nitrifikacije.
OdSlike 4(b) i (d), može se vidjeti da su za biofilmove u O4 i O8 aerobnim reakcionim zonama pod normalnom temperaturom, oni reakcione zone u trostepenom A/O-MBBR sistemu koji prvenstveno služe dopunskoj funkciji nitrifikacije. Kada je opterećenje uklanjanja SCOD bilo manje od 1,0 g/(m²·d) i opterećenje nitrifikacijom manje od 1,3 g/(m²·d), odnos između opterećenja uklanjanja nitrifikacijom i opterećenja nitrifikacijom slijedio je linearnu reakciju prvog - reda, sa nagibom od 0,86 i 0,88, respektivno. Kada se opterećenje nitrifikacijom povećalo na 1,3-3,0 g/(m²·d), odnos između opterećenja uklanjanja nitrifikacijom i opterećenja nitrifikacijom pratio je reakciju nultog- reda, sa odgovarajućim prosječnim opterećenjem uklanjanja nitrifikacije od 1,11 i 1,13 g/(m²·d), respektivno. U uslovima srednje niske temperature, kada je opterećenje uklanjanja SCOD bilo manje od 1,0 g/(m²·d), a opterećenje nitrifikacijom manje od 1,0 g/(m²·d), linearni nagibi opterećenja uklanjanja nitrifikacije u odnosu na opterećenje nitrifikacijom su se smanjili na 0,72 odnosno 0,84. Kada se opterećenje nitrifikacijom poveća na 1,0-3,0 g/(m²·d), odgovarajuća prosječna opterećenja uklanjanja nitrifikacijom bila su 0,72 i 0,86 g/(m²·d), respektivno, što predstavlja smanjenje od 35,1% i 23,9% u poređenju sa normalnim temperaturnim uslovima.
Iz gornje analize može se vidjeti da su se pri srednjim{0}}niskim temperaturama tačke pregiba odnosa između opterećenja uklanjanja nitrifikacijom i opterećenja nitrifikacijom za biofilm u svakoj reakcionoj zoni dogodile ranije u odnosu na normalnu temperaturu. Ovaj fenomen je relativno konzistentan sa rezultatima istraživanja SAFWAT-a. Sve u svemu, iako je kapacitet nitrifikacije biofilma u svakoj aerobnoj zoni sistema pokazao opadajući trend pri srednje{3}}niskim temperaturama,kapacitet nitrifikacije biofilma u O7 reakcionoj zoni drugog-stepena A/O-MBBR podsistema povećan je za 20,5%-37,9% u odnosu na O3 reakcionu zonu, a kapacitet nitrifikacije biofilma u O8 reakcionoj zoni povećan je za oko 19,4% u odnosu na O4 reakcijsku zonu. Ovo ukazuje da je postavljanje druge-reakcione zone u trostepenom A/O-MBBR sistemu korisno za poboljšanje ukupnog kapaciteta nitrifikacije sistema.
2.3 Promjene u kapacitetu denitrifikacije biofilma u svakoj zoni anoksične reakcije pod različitim temperaturama reakcije
Kako bi se procijenile promjene u kapacitetu denitrifikacije trostepenog A/O-MBBR sistema iz ukupne perspektive, ova studija je analizirala kapacitet denitrifikacije biofilma u svakoj anoksičnoj reakcijskoj zoni pod različitim temperaturama reakcije, s rezultatima prikazanim uSlika 5.
Slika 5 Opterećenje uklanjanja denitrifikacije u svakoj anoksičnoj zoni trostepenog A/O-MBBR sistema pod različitim temperaturama reakcije
OdSlike 5(a) i (c), može se vidjeti da su za zone anoksične reakcije A1 i A5 one glavne zone denitrifikacije u trostepenom A/O-MBBR sistemu koji koristi izvore ugljenika sirove vode kao supstrat. I u normalnim i u srednjim-uslovima niske temperature, kada je odgovarajući omjer anoksične denitrifikacije ugljika-prema-azota (ΔCBSCOD / CNOx--N) bio veći od 5,0 i opterećenje denitrifikacijom po površini površine nosača (skraćeno kao "denitr") NOx--N) je bio manji od 0,95 g/(m²·d), odnos između opterećenja uklanjanja denitrifikacije po površini površine nosača (skraćeno kao "opterećenje uklanjanja denitrifikacije", izračunato kao NOx--N) i opterećenja denitrifikacije koje je pratilo prvu liniju {dera{33}N) i denitrifikacijskog opterećenja, s prvim nagibom od 074. 0,88 i 0,82, 0,84, respektivno. Kada se opterećenje denitrifikacijom povećalo iznad 0,95 g/(m²·d), odnos između opterećenja uklanjanja denitrifikacije i opterećenja denitrifikacijom pratio je reakciju nultog-reda, sa odgovarajućim prosječnim opterećenjem uklanjanja denitrifikacije od 0,82, 0,82 g/(m²·d) i 0,78, 0,77 g/, (0,77 g/). Kako se ΔCBSCOD / CNOx--N smanjivao, tačka preokreta odnosa između opterećenja uklanjanja denitrifikacije i opterećenja denitrifikacijom se pomjerila naprijed, linearni nagib u uvjetima niskog opterećenja pokazao je opadajući trend, a istovremeno je prosječno opterećenje uklanjanja denitrifikacije u uvjetima visokog opterećenja također pokazalo opadajući trend. Ovi rezultati pokazuju da je za denitrifikaciju biofilma u reakcionim zonama A1 i A5 koristeći izvore ugljika sirove vode, omjer ugljika prema dušiku glavni faktor koji određuje funkciju denitrifikacije, a pod uvjetima kvalitete vode za ispitivanje, idealan omjer ugljika prema dušiku za anoksične reakcijske zone A1 i A5 trebao bi biti veći od 5.
Sa slika 5(b) i (d), može se vidjeti da su za zone anoksične reakcije A2 i A6, jer su anoksične reakcione zone A1 i A5 uklonile i potrošile izvore ugljika u sirovoj otpadnoj vodi i većinu nitrata nošenih recirkulacionim tokom, zone anoksične reakcije A2 i A6 bile su dugotrajno-neopterećene supstratom{7} stanje{7} dugotrajnog opterećenja{7}. Stoga, pod normalnim i srednjim-uslovima niske temperature, kada je ΔCBSCOD / CNOx--N bio između 1,0-2,0 i opterećenje denitrifikacijom bilo manje od 0,50 g/(m²·d), linearni nagib opterećenja uklanjanja denitrifikacije u odnosu na opterećenje denitrifikacijom iznosio je samo 0,51, odnosno 0,47, odnosno 0,47, odnosno 0,47. Štaviše, kada je opterećenje denitrifikacijom poraslo na 0,50-1,50 g/(m²·d), odgovarajuća prosječna opterećenja uklanjanja denitrifikacije bila su samo 0,25, 0,20 i 0,20, 0,17 g/(m²·d), respektivno. Međutim, rezultati statičkog eksperimenta u ovoj studiji pokazali su da u uvjetima dovoljnog izvora ugljika i nitratnog supstrata, opterećenje uklanjanja denitrifikacije biofilma u zonama anoksične reakcije A2 i A6 može doseći (0,66±0,14) i (0,68±0,11) g/(m²·d), respektivno. Ovaj rezultat odražava da biofilm u zonama anoksične reakcije A2 i A6 zapravo posjeduje relativno jak kapacitet denitrifikacije, koji je ograničen nedostatkom izvora ugljika i nitratnih supstrata u ovom pilot sistemu.
OdSlika 5(e), može se vidjeti da za zonu anoksične reakcije A9, ona nosi opterećenje denitrifikacijom za sve nitrate koji izlaze iz prva dva stupnja trostepenog A/O-MBBR sistema, koristeći vanjski dodani natrijum acetat kao izvor ugljika za denitrifikaciju. I u normalnim i u srednjim-uslovima niske temperature, kada je ΔCBSCOD / CNOx--N bio veći od 5, a opterećenje denitrifikacijom bilo manje od 2,5 g/(m²·d), odnos između opterećenja uklanjanja denitrifikacije i opterećenja denitrifikacijom pratio je linearnu reakciju prvog{16}}reda i linearnu reakciju prvog{16}}odnosno 0,993.4 nagiba. Međutim, kako se ΔCBSCOD / CNOx--N smanjivao, linearni nagib odnosa između opterećenja uklanjanja denitrifikacije i opterećenja denitrifikacijom pokazao je opadajući trend. Ovaj rezultat također ukazuje da je za denitrifikaciju biofilma u reakcionoj zoni A9 korištenjem vanjskog izvora ugljika, omjer ugljika i dušika također glavni faktor koji određuje funkciju denitrifikacije, sa potrebnim omjerom ugljik-azot za denitrifikaciju većim od 3. Istovremeno, utjecaj promjene temperature reakcije na njegovu funkciju denitrifikacije je relativno mali.
2.4 Kapacitet nitrifikacije i morfološke karakteristike biofilma u svakoj zoni aerobne reakcije u statičkim eksperimentalnim uvjetima
Kapacitet nitrifikacije biofilma u svakoj aerobnoj reakcijskoj zoni u statičkim eksperimentalnim uvjetima prikazan je uSlika 6. Sa slike 6 se može vidjeti da su pri normalnoj temperaturi kapaciteti nitrifikacije biofilma u zonama aerobne reakcije O3, O4, O7 i O8 bili (1,37±0,21), (1,23±0,15), (1,40±0,20) i (1,25±0,13) g/(m²·d), respektivno. Pod srednjo-niskom temperaturom, kapaciteti nitrifikacije biofilma u odgovarajućim aerobnim reakcionim zonama su (1,07±0,01), (1,00±0,04), (1,08±0,09) i (1,03±0,05) g/(m²·d) opadajući za 2,1 %, 2,7 %, 1,8 %, i (1,03±0,05) g/(m²·d), respektivno. 17,6% u odnosu na normalnu temperaturu. Ovi rezultati statičkog eksperimenta su u skladu sa trendom izmjerenih vrijednosti u pilot sistemu. Nadalje, može se primijetiti da je izmjereni kapacitet nitrifikacije biofilma u svakoj aerobnoj zoni u statičkim eksperimentalnim uvjetima bio nešto veći od stvarnih vrijednosti u pilot sistemu. Analiza ovo pripisuje upotrebi jednog amonijumskog azotnog supstrata i skoro{31}}zasićenim uslovima visokog rastvorenog kiseonika tokom statičkih eksperimenata, što dovodi do višeg nivoa kapaciteta nitrifikacije biofilma. Pod normalnom temperaturom, stvarni kapaciteti nitrifikacije u reakcionim zonama O3, O4, O7 i O8 trostepenog A/O-MBBR sistema bili su 95,6%, 90,6%, 95,7% i 90,4% maksimalnog kapaciteta nitrifikacije pod statičkim eksperimentima, respektivno. Pod srednjo{44}}niskom temperaturom, stvarni kapaciteti nitrifikacije u reakcionim zonama O3, O4, O7 i O8 smanjeni su na 72,9%, 72,0%, 87,0%, odnosno 84,5%.
Dalja analiza je pokazala da su pri normalnoj temperaturi specifične stope oksidacije amonijaka (stopa nitrifikacije po jedinici mase MLVSS, izračunata kao N) biofilma u zonama aerobne reakcije O3, O4, O7 i O8 bile (0,062±0,0095), (0,059±0,0060), (0,0060), (0,0060). (0,060±0,0063) g/(g·d), respektivno. Pod srednjom{13}}niskom temperaturom, specifične stope oksidacije amonijaka biofilma u zonama aerobne reakcije O3 i O4 bile su samo (0,046±0,0004) i (0,041±0,0016) g/(g·d), respektivno, smanjujući se za 25,8% i u poređenju sa normalnom temperaturom. Nasuprot tome, specifične stope oksidacije amonijaka biofilma u zonama aerobne reakcije O7 i O8 bile su (0,062±0,0051) i (0,060±0,0029) g/(g·d), respektivno. U poređenju sa normalnim temperaturnim uslovima, kapacitet oksidacije amonijaka biofilma reakcione zone O8 ostao je nepromenjen, dok je kapacitet oksidacije amonijaka biofilma aerobne reakcione zone O7 čak povećan za 3,3%. Ovaj rezultat dobro pokazuje da u uslovima srednje{34}}niske temperature, biofilm u reakcionoj zoni druge-faze pilot sistema ima bolji kapacitet nitrifikacije i racionalnost doprinosa drugog{36}}podsistema u ukupnoj nitrifikaciji sistema.
Rezultati posmatranja morfologije biofilma u svakoj zoni aerobne reakcije prvog i drugog stepena A/O-MBBR podsistema prikazani su uSlika 7. Pri normalnoj temperaturi, debljine biofilma u zonama aerobne reakcije O3, O4, O7 i O8 bile su (217,6±54,6), (175,7±38,7), (168,1±38,2) i (152,4±37,8) μm, respektivno. Pod srednjom{14}}niskom temperaturom, debljine biofilma u reakcionim zonama O3 i O4 bile su (289,4±59,9) i (285,3±61,9) μm, respektivno, što predstavlja povećanje od 33,0% i 62,4% u poređenju sa debljinom biofilma pri normalnoj temperaturi. Nasuprot tome, debljine biofilma u reakcionim zonama O7 i O8 bile su (173,1±40,2) i (178,3±31,2) μm, respektivno, povećavajući se za samo 3,0% i 17,0% u odnosu na normalnu temperaturu. Neka istraživanja su pokazala da tanji biofilmi imaju jači kapacitet oksidacije amonijaka, što je relativno u skladu s eksperimentalnim rezultatima ove studije. Analiza to pripisuje činjenici da su nitrificirajuće bakterije u biofilmu vertikalno raspoređene u slojevitoj strukturi biofilma; prekomjerna debljina biofilma dovodi do smanjene efikasnosti prijenosa mase supstrata i afiniteta supstrata. Štaviše, u uslovima srednje{35}}niske temperature, koncentracija rastvorenog kiseonika u svakoj aerobnoj zoni pilot sistema bila je mnogo niža od one u statičkom eksperimentalnom reaktoru (razlikuje se za 3,0-5,0 mg/L). Posebno za deblje biofilmove u O3 i O4 reakcionim zonama, smanjenje kapaciteta za prijenos mase kisika unutar biofilma dovelo je do smanjenja njihovog stvarnog kapaciteta nitrifikacije (samo oko 70% maksimalnog kapaciteta nitrifikacije mjerenog u statičkim uvjetima). Stoga, za čisti biofilm MBBR, potrebno je poboljšati obnavljanje biofilma jačanjem intenziteta smicanja i razumnom kontrolom debljine biofilma kako bi se održao kapacitet nitrifikacije biofilma.
3. Zaključak
① U uslovima reakcione temperature od 10-16 stepeni (srednja-niska temperatura), protoka tretmana od (23,6±5,4) m³/d i doze izvora ugljenika od 50-90 mg/L (izračunato kao COD) u anoksičnoj zoni A{7} MB{8} podsistema trećeg podsistema Koncentracije SCOD, NH₄⁺-N i TIN trostepenog A/O-MBBR pilot sistema bile su (26±6), (0,4±0,6) i (6,8±3,6) mg/L, respektivno, saprosječne stope uklanjanja dostižu 82,3%, 99,0% i 82,8%.
② U uslovima srednje-niske temperature, zbog razlika u biofilmu zona aerobne reakcije između prvog-stepena i drugog-stepenog A/O-MBBR podsistema, nastala je razlika u kapacitetu nitrifikacije biofilma između dva podsistema. Posebno za prvi-stepeni A/O-MBBR podsistem, kapacitet nitrifikacije je smanjen zbog povećane debljine biofilma. Da bi se održao kapacitet nitrifikacije biofilma, potrebno je razumno kontrolirati debljinu biofilma.
③ U trostepenom A/O-MBBR pilot sistemu, efekat promjena temperature reakcije na funkciju denitrifikacije bio je relativno mali. Pod različitim reakcionim temperaturama, omjer denitrifikacionog ugljika-prema-azota koristeći sirovu vodu kao izvor ugljika treba biti veći od 5, a omjer denitrifikacionog ugljika-prema-azota korištenjem vanjskog dodanog natrijum acetata kao izvora ugljika mora biti veći od 3.