MBBR ที่อุณหภูมิต่ำ: การทำงาน การปรับตัวของจุลินทรีย์ และการปรับกระบวนการให้เหมาะสม

ความก้าวหน้าการวิจัยการดำเนินงานกระบวนการและการประยุกต์ใช้ MBBR ระบบที่อุณหภูมิต่ำ

ภาพรวม

กระบวนการเครื่องปฏิกรณ์ชีวฟิล์มแบบเคลื่อนย้ายเตียง (MBBR) เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียจากฟิล์มชีวะที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการแอคติเวเต็ดสเลจ์แบบทั่วไป MBBR มีข้อได้เปรียบ เช่น คุณภาพน้ำทิ้งที่มีประสิทธิภาพ ความต้านทานต่อแรงกระแทกที่แข็งแกร่ง และไม่มีข้อกำหนดในการคืนตะกอนหรือการล้างย้อน ในช่วงที่มีอุณหภูมิต่ำ-ในฤดูหนาว โดยเฉพาะในพื้นที่ภาคเหนือและที่ราบสูงทางตะวันตกเฉียงใต้ อุณหภูมิอากาศอาจลดลงต่ำกว่า 5 องศาได้อย่างง่ายดาย และอุณหภูมิของน้ำอาจลดลงต่ำกว่า 15 องศา อุณหภูมิต่ำอาจทำให้-ไม่ปฏิบัติตามตัวชี้วัดของเสีย เช่น ความต้องการออกซิเจนทางเคมี (COD) แอมโมเนียไนโตรเจน และไนโตรเจนทั้งหมดในระบบ MBBR การกำจัดไนโตรเจนในฟิล์มชีวะรวมถึงการไนตริฟิเคชันแบบแอโรบิกและการแยกไนตริฟิเคชั่นที่เป็นพิษ และอุณหภูมิเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อกระบวนการเหล่านี้ เมื่ออุณหภูมิลดลง อัตราการไนตริฟิเคชันของแบคทีเรียในระบบตะกอนเร่งจะค่อยๆ ลดลง โดยมีความสามารถในการไนตริฟิเคชันลดลงอย่างมากเมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่า 8 องศา บทความนี้อธิบายอย่างละเอียดอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับการทำงานของกระบวนการ MBBR ภายใต้{-สภาวะอุณหภูมิต่ำจากแง่มุมต่างๆ เช่น ชุมชนจุลินทรีย์ เทคโนโลยีการปรับปรุงตัวพาหะ และการผสมผสานและการจัดการกระบวนการ โดยเป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับการวิจัยและการประยุกต์ใช้เพิ่มเติม

1. การวิจัยเกี่ยวกับชุมชนจุลินทรีย์ในระบบ MBBR ที่อุณหภูมิต่ำ-

ปัจจุบันกระบวนการหลักในโรงบำบัดน้ำเสียคือการบำบัดทางชีวภาพอุณหภูมิต่ำในฤดูหนาว (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 15 องศา) ยับยั้งการทำงานของแบคทีเรียไนตริไฟนิ่งในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ ส่งผลต่อกระบวนการไนตริฟิเคชั่น และจำกัดความสามารถในการกำจัดไนโตรเจนของระบบ- แบคทีเรียไนตริไฟริ่งมีลักษณะเป็นออโตโทรฟิคที่มีวงจรการสร้างที่ยาวนานและมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ โดยมีช่วงอุณหภูมิการเติบโตที่เหมาะสมอยู่ที่ 20–35 องศา

1.1 กิจกรรมของจุลินทรีย์

แผ่นชีวะในเครื่องปฏิกรณ์ MBBR จะเกาะติดกับพื้นผิวพาหะ เพื่อรองรับการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ด้วยวงจรการสร้างที่ยาวนาน จึงเพิ่มปริมาณแบคทีเรียไนตริไฟอิงในระบบ เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการตะกอนเร่งแล้ว MBBR มีประสิทธิภาพการทำไนตริฟิเคชั่นที่ดีกว่าที่อุณหภูมิต่ำ ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการบำบัดน้ำเสียที่อุณหภูมิต่ำ- อุณหภูมิต่ำเป็นหนึ่งในปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของไนตริฟิเคชันของเครื่องปฏิกรณ์นี้ การลดอุณหภูมิทำให้การไหลของเยื่อหุ้มเซลล์และการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ลดลง ลดการขนส่งวัสดุและอัตราการเผาผลาญ ดังนั้นจึงส่งผลต่อความเสถียรของโครงสร้างทุติยภูมิของกรดนิวคลีอิก และยับยั้งการจำลองดีเอ็นเอ การถอดรหัส mRNA และการแปลความหมาย เมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของไซโตพลาสซึม ผลึกน้ำแข็งจะก่อตัวภายในเซลล์ ทำให้เกิดความเสียหายต่อโครงสร้างอย่างรุนแรง การศึกษาโดย Qiu Tian และคณะ แสดงให้เห็นว่ากิจกรรมออกซิเดชันของแอมโมเนียและไนไตรต์ของฟิล์มชีวะ MBBR ที่ 10 องศาคือ 55% และ 56% ของกิจกรรมที่ 20 องศา ตามลำดับ- เจิ้ง ซีเจีย และคณะ ทดสอบอัตราการไนตริฟิเคชันของตะกอนเร่งในโรงบำบัดน้ำเสียในฤดูร้อน (20 องศา) และฤดูหนาว (8 องศา) พบว่าอัตราการไนตริฟิเคชันของแอมโมเนีย ไนโตรเจนที่ 8 องศา เท่ากับ 48.5% ของอัตราการไนตริฟิเคชันของแอมโมเนียที่ 20 องศา- ผลกระทบของอุณหภูมิต่ำต่อความสามารถในการไนตริฟิเคชั่นของถังชีวเคมีมีสองด้าน ประการแรก อุณหภูมิต่ำส่งผลต่อกิจกรรมของชุมชนแบคทีเรียไนตริไฟติ้ง และประการที่สอง อุณหภูมิต่ำเป็นเวลานานจะลดจำนวนแบคทีเรียไนตริไฟติ้งในตะกอนเร่ง

1.2 การแข่งขันชุมชนจุลินทรีย์

เนื่องจากแบคทีเรียไนตริไฟเออร์เป็นแบบออโตโทรฟิค ชุมชนจุลินทรีย์อื่นๆ จึงส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อกระบวนการไนตริฟิเคชั่น และแข่งขันอย่างรุนแรงกับแบคทีเรียไนตริไฟติ้ง Houweling และคณะ ดำเนินการทดลองกระบวนการ MBBR โดยแสดงให้เห็นว่าที่ระดับ 4 MBBR มีศักยภาพในการไนตริฟิเคชัน แต่การเติบโตของจุลินทรีย์เฮเทอโรโทรฟิกที่มากเกินไปภายในระบบจะลดอัตราการไนตริฟิเคชันลงในระดับหนึ่ง Shao Shuhai และคณะ บ่งชี้ว่าผลการกำจัดไนโตรเจนของ MBBR ระยะเดียว-นั้นไม่เหมาะนักเนื่องจากการแข่งขันระหว่างแบคทีเรียไนตริไฟอิงและแบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิก หาน เหวินเจี๋ย และคณะ ศึกษาการเปลี่ยนแปลงของชุมชนจุลินทรีย์และรูปแบบการกระจายตัวทางชีวภาพในโรงบำบัดน้ำเสียโดยใช้กระบวนการลูกผสม MBBR ในช่วงฤดูที่มีอุณหภูมิต่ำ- พบว่าจำนวนชนิดของจุลินทรีย์ในแผ่นชีวะตัวพาสารแขวนลอยนั้นต่ำกว่าจำนวนในตะกอนเร่งจากระบบเดียวกัน โดยมีการกระจายชนิดที่ไม่สม่ำเสมอ การเพิ่มพาหะที่ถูกระงับช่วยเพิ่มความหลากหลายของจุลินทรีย์ในระบบ ในขณะที่โหมดที่มีอิทธิพลและการดำเนินงานมีการคัดเลือกบางอย่างในองค์ประกอบชุมชนจุลินทรีย์ หวู่ฮั่น และคณะ การจำลองการบำบัดน้ำเสียในครัวเรือนโดยใช้เครื่องปฏิกรณ์ MBBR แบบชุดลำดับ 3 เครื่องพร้อมตัวเติมประเภทต่างๆ ด้วยการค่อยๆ ลดอุณหภูมิ (25, 20, 15, 10, 6 และ 5 องศา) เพื่อปลูกฝังและปรับสภาพแผ่นชีวะสำหรับน้ำเสียที่มีอุณหภูมิต่ำ- พวกเขาพบว่าจุลินทรีย์ต่างๆ ครอบงำอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์ทั้งสามเครื่อง ผลการจัดลำดับปริมาณงานสูง-แสดงให้เห็นว่าที่ระดับ 5 จุลินทรีย์ที่ย่อยสลายสารอินทรีย์มีความโดดเด่นในเครื่องปฏิกรณ์ทั้งสามเครื่อง เครื่องปฏิกรณ์เครื่องหนึ่งประสบความสำเร็จในการปรับตัวให้ชินกับแบคทีเรียไนตริไฟริ่งไซโครฟิลิกได้สำเร็จ ในขณะที่อีกสองเครื่องมีไนโตรเจนในปริมาณที่สูงกว่า{23}}ซึ่งช่วยตรึงแบคทีเรียที่ไม่เอื้ออำนวยต่อการกำจัดไนโตรเจน

1.3 การเคยชินกับสภาพของจุลินทรีย์ไซโครฟิลิก

เทคโนโลยีการปรับปรุงการปรับตัวให้ชินกับสภาพแวดล้อมและการเพิ่มคุณค่าสำหรับชุมชนจุลินทรีย์ที่มีอุณหภูมิต่ำ-เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงประสิทธิภาพการดำเนินงานและความเสถียรของ MBBR ภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ- ด้วยการชักนำแบบก้าวหน้าและการเพาะปลูกที่เหมาะสมที่สุด ประชากรส่วนใหญ่จะถูกคัดกรองและนำไปใช้ โดยใช้ความอดทนอย่างสูงของชุมชนจุลินทรีย์เพื่อลดผลกระทบของอุณหภูมิต่ำ ทำให้เกิด-ศักยภาพความเสถียรในระยะยาว วังด่าน และคณะ พบว่าภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำในฤดูหนาว- การเติมตะกอนเร่งที่มี-ชุมชนจุลินทรีย์ที่ทนต่อความเย็นเพื่อให้ได้ตะกอนเร่ง- เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบไฮบริดทางชีวภาพแบบไบโอฟิล์ม ให้ข้อได้เปรียบ เช่น การเริ่มระบบอย่างรวดเร็ว การสร้างฟิล์มชีวภาพอย่างรวดเร็ว และผลการรักษาที่เสถียร เดลาโทลลา และคณะ ค้นพบว่าการลดคาร์บอนของระบบที่ 1 องศาจะเพิ่มมวลชีวมวลที่ออกฤทธิ์ในการทำไนตริไฟเออร์ เพิ่มฟิล์มชีวะให้หนาขึ้น เพิ่มจำนวนเซลล์ที่มีชีวิตได้อย่างมีประสิทธิภาพในระหว่างการทำงานที่อุณหภูมิต่ำ- และเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของไนตริฟิเคชั่นของระบบ นอกจากนี้ NO, N₂H₄, NH₂OH ฯลฯ เป็นตัวกลางสำคัญที่กระตุ้นกระบวนการออกซิเดชันแอมโมเนียมแบบไม่ใช้ออกซิเจน (anammox) และบรรเทาการยับยั้งแบคทีเรีย Anammox โดย NO₂ Zekker และคณะในการศึกษาบำบัดน้ำเสียที่มีความเข้มข้นสูง-(ความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจน 740 มก./ลิตร) ด้วยระบบ MBBR พบว่าการเติม NO ช่วยเร่งกระบวนการ Anammox ได้อย่างมีนัยสำคัญ และความอุดมสมบูรณ์ของแอมโมเนีย-แบคทีเรียออกซิไดซ์ก็เพิ่มขึ้นตามสัดส่วนระหว่างการทำงานของระบบ

2. การวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการเพิ่มประสิทธิภาพพาหะสำหรับ MBBR ที่อุณหภูมิต่ำ

การเลือกสารตัวเติม MBBR ที่ถูกระงับเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีหลักของกระบวนการนี้สำหรับการบำบัดน้ำเสีย และเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของกระบวนการและต้นทุนทางวิศวกรรม ประเภทตัวเติมที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ตัวเติมแบบรังผึ้ง ตัวเติมแบบกึ่ง-แบบอ่อน และตัวเติมแบบคอมโพสิต และอื่นๆ อีกมากมาย การใช้งานจริงอาจประสบปัญหาต่างๆ เช่น การอุดตันของฟิลเลอร์ การเกาะตัวกัน และการเสื่อมสภาพ ภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ- การก่อตัวของฟิล์มชีวะบนตัวเติม MBBR จะช้าลง ซึ่งอาจยืดระยะเวลาการเริ่มต้นอุปกรณ์ ขัดขวางการทำงานของกระบวนการปกติ ส่งผลให้ความต้านทานต่อแรงกระแทกไม่ดี และไม่บรรลุผลการรักษาที่คาดหวัง ตัวพาแบบแขวนลอย MBBR ที่ใช้ในอุตสาหกรรมมีขนาดและรูปร่างแตกต่างกันไป และผลิตจากโพลีเมอร์โมเลกุลสูง เช่น-โพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) โพลีเอทิลีน (PE) หรือโพลีโพรพีลีน (PP) ผ่านวิธีการต่างๆ เช่น การอัดขึ้นรูปหรือการอัดเป็นเม็ด ด้วยการประยุกต์ใช้ทางวิศวกรรมขนาดใหญ่-ของกระบวนการนี้ ความหลากหลายของผู้ให้บริการเชิงพาณิชย์จึงค่อยๆ เพิ่มขึ้น การออกแบบตัวพาและการประมวลผลสามารถปรับให้เข้ากับคุณภาพน้ำและลักษณะการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ได้ ทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพและการปรับปรุงตามเป้าหมายเพื่อปรับปรุงระบบฟิล์มชีวะ MBBR ภายใต้-สภาวะอุณหภูมิต่ำ ในการใช้งานจริง การปรับเปลี่ยนพาหะมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงพื้นที่ผิวจำเพาะ ความสามารถในการชอบน้ำ ความสัมพันธ์ทางชีวภาพ- สมบัติทางแม่เหล็ก ฯลฯ เป็นหลัก เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการถ่ายโอนมวลของพาหะ การสร้างฟิล์มชีวะ และประสิทธิภาพการบำบัดน้ำเสีย

2.1 การโหลดแม่เหล็ก

การวิจัยในปัจจุบันได้สำรวจการใช้สนามแม่เหล็กเพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการบำบัดน้ำเสียของ MBBR ที่อุณหภูมิต่ำสนามแม่เหล็กที่มีจุดแข็งบางประการสามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการกำจัดมลพิษในกระบวนการบำบัดทางชีวภาพ- ภายใต้สนามแม่เหล็กที่อ่อนแอ มลพิษอินทรีย์จะถูกเสริมสมรรถนะบนพื้นผิวของตัวพาทางชีวภาพที่เป็นแม่เหล็กผ่านการรวมตัวและการดูดซับของแม่เหล็ก โดยได้รับความช่วยเหลือจากแรงแม่เหล็ก แรงลอเรนซ์ และผลกระทบจากแมกนีโต-คอลลอยด์ ภายในช่วงความเข้มที่เหมาะสม สนามแม่เหล็กสามารถปรับปรุงการใช้ออกซิเจนของจุลินทรีย์ เพิ่มการเผาผลาญการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์และการทำงานของเอนไซม์ และเพิ่มการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ จิงซวงอี้ และคณะ ศึกษาผลเปรียบเทียบของการเติมตัวพาแม่เหล็ก [โพลีเอทิลีน ผงแม่เหล็กโบรอนเหล็กนีโอไดเมียม (Nd₂Fe₁₄B) และโพลีควอเทอร์เนียม-10 ​​(PQAS-10) ฯลฯ] เทียบกับตัวพาเชิงพาณิชย์ในเครื่องปฏิกรณ์ MBBR ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ- ตัวพาแม่เหล็กช่วยปรับปรุงกิจกรรมไนตริฟิเคชันของฟิล์มชีวะได้อย่างมีนัยสำคัญ ส่งเสริมการหลั่งสารโพลีเมอร์นอกเซลล์ (EPS) และรักษาและปรับปรุงสัณฐานวิทยาและโครงสร้างของฟิล์มชีวภาพ ตัวพาแม่เหล็กทำให้แบคทีเรียจำพวกไนตริไฟติ้งเพิ่มมากขึ้น โดยมีแบคทีเรียแอมโมเนียออกซิไดซ์และแบคทีเรียไนไตรท์ออกซิไดซ์จำนวนมากเพิ่มขึ้น 1-82 เท่าและ 1-05 เท่า ตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกับพาหะเชิงพาณิชย์ และปรับสภาพให้เคยชินและทำให้แบคทีเรียไนตริไฟติ้งสองสกุลที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวสองชนิดมีความสมบูรณ์มากขึ้น

2.2 การปรับเปลี่ยนผู้ให้บริการ

นอกจากการโหลดด้วยแม่เหล็กแล้ว การปรับเปลี่ยนความสัมพันธ์ของวัสดุตัวพาแบบดั้งเดิม เช่น โพลีเอทิลีน ยังเป็นวิธีสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพการสร้างฟิล์มชีวะของตัวเติม ซันโบ และคณะ ใช้สารตัวเติมแขวนลอยนาโนชนิดใหม่เพื่อบำบัดน้ำเสียในครัวเรือนที่มีอุณหภูมิต่ำ- ที่ 10–12 องศา ระยะเวลาการก่อตัวของฟิล์มชีวะสำหรับฟิลเลอร์นาโนนั้นน้อยกว่า 18 วัน ซึ่งสั้นกว่าฟิลเลอร์อื่นๆ โดยมีอัตราการกำจัด COD ของระบบคงที่ที่ประมาณ 75% แสดงให้เห็นถึงมูลค่าการส่งเสริมที่ดี เหริน หยานเฉียง และคณะ ใช้สารตัวเติมแขวนลอยแบบรังผึ้งที่ทำจากวัสดุโลหะผสมโพลีเมอร์ที่ชอบน้ำสูงในการบำบัดน้ำเสียจากถังตกตะกอนหลักของโรงบำบัดน้ำเสียภายใต้-สภาวะอุณหภูมิต่ำ ผลลัพธ์ชี้ให้เห็นว่าสารตัวเติมแขวนลอยเหล่านี้ช่วยเพิ่มความสามารถในการเกาะติดของจุลินทรีย์ที่ออกฤทธิ์บนพื้นผิว-ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยช่วยเพิ่มผลการรักษาของกระบวนการ MBBR ฮัน เสี่ยวหยุน และคณะ ใช้โฟมโพลียูรีเทนแบบอ่อนที่มีโครงสร้างรูพรุนที่พัฒนาขึ้นเป็นตัวพาที่ตรึงไว้เพื่อแก้ไขชุมชนจุลินทรีย์ที่ทนต่อความเย็น-ได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งแยกออกจากตะกอนเร่ง หลังจากเติมสารตัวเติมนี้ลงในเครื่องปฏิกรณ์ ผลการบำบัดมลพิษก็ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โดยมีอัตราการกำจัด COD อยู่ที่ 82% และอัตราการกำจัดความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี (BOD) อยู่ที่ 92% ภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ- เฉินและคณะ ใช้กระบวนการ MBBR กับสารตัวเติมเจลโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) ที่ฉีดวัคซีนด้วยแบคทีเรีย HN-AD เพื่อบำบัดน้ำเสียจากการเลี้ยงปศุสัตว์และสัตว์ปีกแทนการใช้ตะกอนเร่ง ภายใต้อัตราส่วนคาร์บอน-ต่อ-ไนโตรเจน (C/N) ที่แตกต่างกัน ประสิทธิภาพของพาหะที่แตกต่างกันจะแตกต่างกันอย่างมาก โครงสร้างที่มีรูพรุนของเจล PVA ช่วยป้องกันแบคทีเรีย ส่งผลให้ประสิทธิภาพมีเสถียรภาพมากขึ้น การวิเคราะห์ทางจุลินทรีย์แสดงให้เห็นว่ากระบวนการ MBBR ที่มีตัวพาเจล PVA สนับสนุนการเจริญเติบโตของแบคทีเรียออโตโทรฟิคและแบคทีเรีย HN-AD (พาราคอคคัสและอะซิเนโทแบคเตอร์)

3. การรวมกระบวนการและ การควบคุม MBBR ที่อุณหภูมิต่ำ

ระบบนี้มีข้อกำหนดเฉพาะสำหรับการสร้างฟิล์มชีวะบนพื้นผิวตัวเติม โดยเน้นย้ำถึงความสำคัญของการผสมผสานกระบวนการและกฎระเบียบ การทำไนตริฟิเคชั่นที่เสถียรใน MBBR สามารถทำได้โดยการควบคุมพารามิเตอร์และอัตราส่วนของกระบวนการ การชดเชยผลกระทบของอุณหภูมิต่ำด้วยข้อจำกัดที่เข้มงวดยิ่งขึ้นเป็นวิธีการที่ค่อนข้างตรงและมีประสิทธิภาพ

3.1 การเติมอากาศ

ปัจจุบันกระบวนการ MBBR ใช้เป็นหลักในสภาพแวดล้อมแบบแอโรบิก อัตราการเติมอากาศและวิธีการในเครื่องปฏิกรณ์ส่งผลโดยตรงต่อปริมาณออกซิเจนละลายน้ำ (DO) ในระบบและคุณลักษณะของการเกิดฟิล์มชีวะ ซึ่งส่งผลต่อระดับการย่อยสลายของสารมลพิษ Chen Long และคณะ ในระหว่างการบำบัดน้ำเสียทางอุตสาหกรรม ได้จัดการปัญหาในการสร้างแผ่นชีวะอย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้มาตรการต่างๆ เช่น การเติมอากาศแบบแบตช์ โดยบรรลุอัตราการกำจัด COD ได้ที่ 95.5% และอัตราการกำจัดแอมโมเนียไนโตรเจนที่ 91% เพอร์สัน และคณะ ใช้ MBBR ในการบำบัดน้ำเสียแบบผสมของเสียจากครัวและน้ำดำหลังการบำบัดแบบไม่ใช้ออกซิเจนที่อุณหภูมิ 10 องศา ทำให้ได้ไนตริฟิเคชันที่สมบูรณ์ผ่านการเติมอากาศเป็นระยะ เบียน และคณะ พบว่าการควบคุมอัตราส่วนคงที่ระหว่าง DO และความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจนทั้งหมดทำให้ผลกระทบของน้ำทิ้งที่อุณหภูมิต่ำเหมาะสมที่สุด เมื่ออัตราส่วนควบคุมไม่เกิน 0.17 กระบวนการไนตริฟิเคชั่นจะคงที่ที่ 6 องศา

3.2 อัตราส่วนคาร์บอน-ต่อ-ไนโตรเจน (C/N)

มีการแข่งขันที่ชัดเจนระหว่างแบคทีเรียไนตริไฟดิ้งและแบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิก ดังนั้นการควบคุม C/N จึงกลายเป็นตัวแปรสำคัญที่ส่งผลต่อความสมดุลระหว่างอินทรียวัตถุและการย่อยสลายไนโตรเจนในระบบ เฉินและคณะ แสดงให้เห็นว่าในระบบ MBBR เมื่อ C/N อยู่ระหว่าง 4–15 อัตราการกำจัด COD จะสูงกว่า 90% เมื่อ C/N ลดลงเหลือ 1 อัตราการกำจัด COD จะลดลงอย่างมาก ประสิทธิภาพการกำจัดแอมโมเนียไนโตรเจนของระบบเพิ่มขึ้นในช่วงแรก จากนั้นจึงลดลงโดยลด C/N เฉินและคณะ สำรวจผลกระทบของ C/N ต่อประสิทธิภาพของเครื่องปฏิกรณ์ A/O-MBBR ที่บำบัดน้ำเสียจากการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำผลการวิจัยพบว่าการลด C/N เป็น เป็นประโยชน์ต่อ ปรับปรุงประสิทธิภาพการกำจัดซีโอดีและแอมโมเนียไนโตรเจน.

3.3 เวลากักเก็บไฮดรอลิก

เวลากักเก็บไฮดรอลิก (HRT) เป็นตัวกำหนดปริมาณตะกอนที่แอคทีฟภายในระบบปฏิกิริยา HRT สูงหรือต่ำเกินไปอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพการบำบัดและต้นทุนการก่อสร้าง/การดำเนินงานของระบบ MBBR การเลือก HRT ที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานของระบบที่มีเสถียรภาพ แวนและคณะ ใช้ MBBR สำหรับการควบคุมมลพิษที่ไม่ใช่แหล่งกำเนิดทางการเกษตร-ที่อุณหภูมิต่ำ การวิจัยแสดงให้เห็นว่าที่อุณหภูมิ 5 องศา เมื่อ HRT ลดลง ประสิทธิภาพการกำจัดมลพิษก็ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ โดยที่ 8 ชั่วโมงเป็นเวลากักเก็บขั้นต่ำเพื่อให้แน่ใจว่าไนเตรตจะสลายตัวไปเป็นก๊าซไนโตรเจน หวังฉวนซิน และคณะ น้ำเสียชุมชนที่ได้รับการบำบัดด้วยระบบฟิล์มชีวภาพที่เป็นพิษ/แอโรบิก โดยเน้นที่คุณลักษณะของไนตริฟิเคชั่นและดีไนตริฟิเคชั่นพร้อมกันใน MBBR ที่อุณหภูมิต่ำ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าระบบปรับตัวได้ดีกับอุณหภูมิที่ลดลงตามฤดูกาลโดยการขยาย HRT เพื่อรักษาเสถียรภาพของความเข้มข้นของซีโอดีของเสียและแอมโมเนียไนโตรเจนให้เป็นไปตามมาตรฐาน Shitu ใช้ฟิลเลอร์ฟองน้ำแบบใหม่เป็นตัวพาฟิล์มชีวะ MBBR เพื่อศึกษาผลการบำบัดน้ำที่ HRT ต่างๆ ผลการศึกษาพบว่าผลการบำบัดน้ำดีที่สุดที่ HRT 6 ชั่วโมง จ้าวเหวินปิน และคณะ แสดงให้เห็นว่า HRT ที่เหมาะสมสำหรับการกำจัดมลพิษในน้ำเสียโดยระบบ MBBR ภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ-คือ 24 ชั่วโมง ฮันเล่ย และคณะ ศึกษาอัตราการกำจัดสารมลพิษเมื่อ HRT ลดลงจาก 15.4 ชั่วโมงเป็น 11.0 ชั่วโมงในกระบวนการออกซิเดชัน DE + MBBR รวม ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าเมื่อ HRT สั้นลง ประสิทธิภาพการกำจัดมลพิษจะค่อยๆ ลดลง แต่คุณภาพน้ำทิ้งยังคงสามารถตอบสนองข้อกำหนดเป้าหมายคุณภาพน้ำได้ ซึ่งสะท้อนถึงความต้านทานต่อแรงกระแทกที่แข็งแกร่งของระบบ MBBR

3.4 การรวมกระบวนการ

เติ้งรุ่ย และคณะ ศึกษากระบวนการ A/O-MBBR สองขั้นตอนสำหรับการบำบัดน้ำเสียชุมชน ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิของน้ำต่ำและความเข้มข้นที่มีอิทธิพลต่ำ กระบวนการที่รวมกันนี้แสดงให้เห็นถึงความต้านทานต่อแรงกระแทกและการปรับอุณหภูมิที่แข็งแกร่ง การทำงานที่เสถียร และการทำงานที่สะดวก ซึ่งแสดงให้เห็นแนวโน้มการใช้งานที่ดีในการบำบัดน้ำเสีย ลูโอสตาริเนน และคณะ ศึกษาผลการบำบัดของกระบวนการ MBBR ต่อน้ำเสียจากนมหลังการปรับสภาพแบบไม่ใช้ออกซิเจนที่อุณหภูมิต่ำ ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่ากระบวนการสามารถกำจัด COD ได้ 40%–70%, ไนโตรเจน 50%–60% และการรวมกันของ Upflow Anaerobic Sludge Gasket (UASB) และ MBBR สามารถกำจัด COD ได้ 92%, BOD 99% และไนโตรเจน 65%–70% หรุชุน และคณะ ใช้กระบวนการตกตะกอนด้วยการโหลดแบบแม่เหล็กของ Bardenpho-MBBR + เพื่อปรับปรุงโรงบำบัดน้ำเสีย ด้วยการปรับจุดจ่ายคาร์บอนที่มาจากแหล่งคาร์บอนและนำ-จุดที่มีอิทธิพลหลายจุดและ-จุดไหลย้อนในระบบ ทำให้สามารถใช้ประโยชน์แหล่งคาร์บอนที่เพิ่มจากภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้มั่นใจได้ว่าผลกระทบจากไนตริฟิเคชั่นและดีไนตริฟิเคชันที่ 8.7 องศา โดยมีคุณภาพน้ำทิ้งที่เสถียรดีกว่ามาตรฐานการปล่อย

บทสรุป

ภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ- กิจกรรมของจุลินทรีย์ในระบบ MBBR จะลดลง และมีการแข่งขันที่ชัดเจนระหว่างจุลินทรีย์เฮเทอโรโทรฟิคที่บำบัดอินทรียวัตถุและจุลินทรีย์ออโตโทรฟิคที่บำบัดแอมโมเนียไนโตรเจน ดังนั้น จากองค์ประกอบของสารมลพิษในน้ำดิบและข้อกำหนดตัวชี้วัดน้ำทิ้ง จึงควรพิจารณา C/N ที่เหมาะสมอย่างเต็มที่ มาตรการต่างๆ เช่น การปรับปรุงและปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมของสายพันธุ์ที่มีอุณหภูมิต่ำ- การเพิ่มคุณค่าตามเป้าหมาย และการเพิ่มจำนวนประชากรที่โดดเด่นบนพาหะ ควรจะถูกนำมาใช้เพื่อเป็นตัวบ่งชี้หลักเพื่อให้มั่นใจถึงคุณภาพของน้ำทิ้ง

การปรับปรุงตัวพาเป็นวิธีสำคัญในการปรับปรุงความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำ-ของระบบ MBBR และเพิ่มประสิทธิภาพในการย่อยสลายกระบวนการ มาตรการเฉพาะส่วนใหญ่รวมถึงการโหลดด้วยแม่เหล็กและการรักษาโครงสร้างของตัวพา การโหลดแบบแม่เหล็กสามารถเพิ่มการเกาะติดของแบคทีเรียไนตริไฟริ่งที่อุณหภูมิต่ำ เสริมสร้างกระบวนการหลั่ง EPS และปรับปรุงกิจกรรมของแบคทีเรีย การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างพาหะและคุณสมบัติพื้นผิวสามารถเร่งประสิทธิภาพการถ่ายเทมวลสารมลพิษ ปรับปรุงความสามารถในการแข็งตัวและปกป้องชุมชนจุลินทรีย์ และรักษาประสิทธิภาพของระบบให้มีเสถียรภาพมากขึ้น

กระบวนการ MBBR เองมีคุณสมบัติต้านทานอุณหภูมิต่ำ-บางประการ อย่างไรก็ตาม ด้วยการปรับปรุงมาตรฐานคุณภาพน้ำทิ้งอย่างต่อเนื่องสำหรับโรงบำบัดน้ำเสีย การปรับสภาพการทำงานและการรวมกระบวนการของ MBBR ภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ-จึงกลายเป็นเนื้อหาการวิจัยที่สำคัญสำหรับความก้าวหน้าของกระบวนการ สำหรับน้ำเสียประเภทต่างๆ ควรกำหนดสภาพการทำงานที่เหมาะสมที่สุดตามสถานการณ์จริง ในขณะเดียวกัน การผสมผสานกระบวนการที่เหมาะสมจะช่วยเพิ่มความต้านทานต่อแรงกระแทก การปรับอุณหภูมิ และความเสถียรของระบบของระบบ MBBR ต่อมลพิษได้อย่างมีประสิทธิภาพ