Com el MBBR anaeròbic-aeròbic de dues etapes tracta les aigües residuals rurals a 8 graus i encara compleix els estàndards de classe A
Un estudi de camp de Changzhou, província de Jiangsu, Xina demostra que amb els mitjans de transport adequats, l'estratègia de recirculació i el disseny del procés, els sistemes MBBR poden aconseguir més d'un 80% d'eliminació de COD, nitrogen amoníac, TN i TP en condicions d'hivern, on els processos convencionals fallen habitualment.
|
83.8%
Eliminació del COD
173,7 → 28,1 mg/L
|
84.9%
Eliminació de NH₃-N
28,6 → 4,3 mg/L
|
80.1%
Eliminació de TN
49,5 → 9,9 mg/L
|
85.7%
Eliminació de TP
2,73 → 0,39 mg/L
|
El repte
Per què l'hivern mata el tractament convencional d'aigües residuals rurals
|
Les zones rurals de la Xina van abocar 33.710 milions de tones d'aigües residuals domèstiques el 2022. Moltes instal·lacions de tractament descentralitzada, dissenyades i provades en condicions de temperatura normals, no compleixen els estàndards d'abocament durant l'hivern, contaminant directament els llacs, les terres de cultiu i els subministraments d'aigua locals. La causa principal és biològica: els bacteris nitrificants funcionen de manera òptima entre 25 i 30 graus. Per sota dels 15 graus, la seva capacitat metabòlica disminueix bruscament. Per sota dels 5 graus, l'activitat gairebé s'atura. El resultat és un fracàs en cascada: l'eliminació del COD s'alenteix, la nitrificació s'atura, la desnitrificació perd la seva font de carboni i l'eliminació de fòsfor s'enfonsa juntament amb l'activitat PAO (organisme acumulador de polifosfat). Aquest estudi, realitzat entre setembre de 2022 i abril de 2023 a la ciutat de Luoyang, districte de Wujin, ciutat de Changzhou, va provar si un procés MBBR anaeròbic-aeròbic de dues etapes dissenyat específicament podria superar aquestes limitacions a temperatures de l'aigua de 8-10 graus. |
Influeix la qualitat de l'aigua
|
Disseny de processos
Tres modificacions que van marcar la diferència
|
Recirculació d'aire
Líquid nitrificat retornat del dipòsit de sedimentació al tanc d'equalització A1 amb una relació de recirculació de200–400%. Això reomple la font de carboni per a la desnitrificació, el coll d'ampolla més gran en l'eliminació de nitrogen en temps fred.
|
Portadors de biofilm MBBR
Portadors biològics MBBR pre-cultivats i aclimatats afegits a totes les etapes del reactor. Els portadors augmenten la superfície específica de contacte i la biomassa, albergant bacteris nitrificants adaptats a baixa temperatura que mantenen l'activitat a 8 graus on els fangs en suspensió no poden.
|
Eliminació de fòsfor millorada per aireació
L'excés de fang s'elimina per aireació, agitació i depuració d'aire. Això millora el cicle d'alliberament i absorció de fòsfor per part dels PAO i evita que l'edat dels fangs esdevingui excessiva, un factor crític per mantenir la viabilitat del PAO a baixes temperatures.
|
| Etapa | HRT | DO objectiu | Funció |
|---|---|---|---|
| Anaeròbic A1 | 3 h | < 0.5 mg/L | Alliberament de fòsfor, desnitrificació amb líquid nitrificat retornat |
| Aeròbic O1 | 2 h | 2,0–4,0 mg/L | Degradació de COD, nitrificació, absorció de fòsfor |
| Anaeròbic A2 | 2 h | < 0.5 mg/L | Més desnitrificació, alliberament secundari de fòsfor |
| O2 aeròbic | 1 h | 2,0–4,0 mg/L | Nitrificació final, absorció de fòsfor, polit d'efluents |
| TRH total | 8 h | - | Relació de recirculació: 200-400% |
Resultats del tractament
Rendiment d'eliminació etapa per etapa a 8-10 graus
|
Eliminació de COD - 83.80% total
Fins i tot a baixes temperatures, l'eliminació del DQO va superar el 80%, demostrant que el procés en dues etapes manté una degradació orgànica efectiva tant mitjançant la transformació anaeròbica (PAO, bacteris desnitrificants) com la degradació microbiana aeròbica. Els portadors MBBR proporcionen suficient biomassa per compensar la taxa metabòlica per cèl·lula reduïda a 8 graus.
|
|
|
Eliminació de NH₃-N - 84.93% total
L'eliminació de nitrogen d'amoníac es va concentrar en les etapes aeròbiques (O1, O2), on els bacteris nitrificants de les superfícies portadores de MBBR van mantenir una gran capacitat de nitrificació malgrat la temperatura de l'aigua de 8-10 graus. Aquest és l'avantatge clau dels portadors de biofilm sobre els fangs en suspensió en entorns freds: la comunitat de biofilm portador es pot preclimatar a baixes temperatures, allotjant soques de nitrificació adaptades al fred que estan absents en els sistemes de fangs activats convencionals.
|
|
|
Eliminació de TN - 80.06% total
El factor decisiu va ser la recirculació de separació d'aire a una proporció del 200-400%. En retornar el líquid nitrificat a A1, hi havia prou carboni disponible per a la desnitrificació fins i tot quan les proporcions de COD/N influents eren baixes, la causa més comuna de l'incompliment de TN en el tractament rural de clima fred.
|
Eliminació de TP - 85.71% total
La TP va augmentar fins a 6,82 mg/L després d'A1 -, un signe que els PAO estaven alliberant fòsfor de manera activa a la zona anaeròbica, confirmant que la captació biològica de fòsfor funcionava. Les etapes aeròbiques posteriors i l'eliminació de l'excés de fangs mitjançant la separació d'aire van reduir el TP a 0,39 mg/L.
|
Anàlisi de la comunitat microbiana
Alta diversitat microbiana mantinguda a baixa temperatura
La seqüenciació d'alt rendiment de les comunitats de biofilm de les zones anaeròbiques i aeròbiques va revelar que la diversitat microbiana es va mantenir alta fins i tot entre 8 i 10 graus, un resultat directe del portador MBBR que proporciona microambients protegits on diverses comunitats podien establir-se i resistir el rentat.
|
Zona anòxica (A)
|
Zona aeròbica (O)
|
| Gènere | Funció clau en el sistema |
|---|---|
| Lysobacter | Secreta fosfatasa per degradar el fòsfor; dominant a la zona aeròbica al 20,3% |
| Acinetobacter | Descompon la matèria orgànica en àcids orgànics com a substrat per a nitrificadors/desnitrificadors; utilitza nitrat com a acceptor d'electrons |
| Flavobacteri | Converteix els orgànics en àcids/àcids grassos a la zona anaeròbica; productes alimentats a l'etapa aeròbica per a una major degradació |
| Acidovorax | Degradació d'alta capacitat d'orgànics complexos (proteïnes, sucres, greixos); redueix el DQ de manera efectiva |
| Pseudoxanthomonas | Nitrificació: oxida el nitrogen amoníac a nitrit i nitrat |
| Estenotrophomonas | Degradació de COD + producció d'antibiòtics inhibint bacteris nocius, protegint l'activitat microbiana beneficiosa |
| Brevundimonas | Anaerobi facultatiu amb funcions tant de nitrificació com de desnitrificació; degrada els orgànics macromoleculars |
Conclusions
Què significa això per al disseny de plantes rurals MBBR
|
1
|
Els portadors MBBR són essencials per complir amb el clima fred
El biofilm portador allotja nitrificadors de baixa temperatura preadaptats que els fangs en suspensió no poden mantenir. A 8 graus, els sistemes basats en portadors aconsegueixen el que no poden fer els fangs activats convencionals.
|
|
2
|
L'alta proporció de recirculació (200-400%) compensa l'escassetat de carboni
En temps fred, l'influent de baix C/N és el principal motiu pel qual falla la desnitrificació. El retorn del líquid nitrificat a una proporció elevada reomple la font de carboni i manté activa la desnitrificació durant tot l'hivern.
|
|
3
|
La TRH de 8 hores és suficient quan les tres modificacions s'apliquen conjuntament
L'enfocament combinat: transportadors MBBR + recirculació de separació d'aire + eliminació de fangs millorada per l'aireació, aconsegueix el compliment de l'efluent de classe A (GB 18918-2002) i Jiangsu DB32/T 3462-2018 a 8 graus sense allargar el temps de retenció hidràulica més enllà del que és pràctic per als sistemes rurals descentralitzats.
|
|
Especifiqueu els portadors MBBR per a un projecte de tractament rural o descentralitzat?
Juntai subministra bioportadors MBBR pre-cultivats adequats per a entorns de baixa temperatura, incloses unitats envasades a petita escala i aplicacions de tractament d'aigües residuals rurals. Subministrament directe de fàbrica, sense comanda mínima. |
→ Contacta amb el nostre equip Veure l'interval d'operadors MBBR |