Стратегия растворенного кислорода: почему MBBR и MBR требуют разных «золотых правил»

В мире биологической очистки сточных вод Растворенный кислород (DO) является спасательным кругом вашей системы. Он управляет метаболизмом микроорганизмов и напрямую влияет на качество сточных вод. Однако распространенной ошибкой, которую мы видим в отрасли, является лечение MBBR (биопленочный реактор с подвижным слоем) и MBR (Мембранный биореактор) с той же логикой аэрации, что и для обычного активного ила.

Правда в том, что хотя обе технологии и являются передовыми, их взаимоотношения с кислородом принципиально различны. Применение «универсального» заданного значения растворенного кислорода может привести либо к стремительному росту затрат на электроэнергию, либо к нестабильной биологической эффективности.

Задача MBBR: преодоление ограничений массообмена

В системе MBBR бактерии не плавают свободно; они прикрепляются к защищаемой поверхности Носители ПНД . Эта структура биопленки обеспечивает устойчивость, но также создает физический барьер для кислорода.

• Фактор «проникновения»:
  В отличие от взвешенного ила, где кислород легко контактирует с бактериями, MBBR требует более высоких уровней DO, чтобы «протолкнуть» кислород глубоко во внутренние слои биопленки. Технически это называется преодолением Ограничение массообмена .
  
  
• Рекомендуемый диапазон растворенного кислорода:
  Для эффективной нитрификации в MBBR мы обычно рекомендуем поддерживать уровень растворенного кислорода на уровне 3,0 – 4,0 мг/л , тогда как для обычных систем может быть достаточно 2,0 мг/л. Если DO слишком низкий, внутренние слои биопленки могут стать анаэробными, что снижает общую эффективность носителя.
  
  
• Смешивание одинаково важно:
  В MBBR аэрация связана не только с кислородом; это обеспечивает Смешивание энергии чтобы поддерживать разжижение СМИ. Хорошо спроектированная аэрационная решетка гарантирует отсутствие «мертвых зон» в резервуаре, гарантируя, что каждый кусочек среды вносит свой вклад в процесс очистки.

Быстрое сравнение: стратегия аэрации MBBR и MBR

Парадокс MBR: очистка против дыхания

Пока MBBR изо всех сил пытается получить достаточное количество кислорода в биопленка, Мембранные биореакторы (МБР) часто сталкиваются с прямо противоположной проблемой: избытком кислорода там, где он не нужен.

• Конфликт интересов:
  В системе MBR система аэрации выполняет двойную функцию. Он обеспечивает кислород для дыхания бактерий (технологический воздух), но, что более важно, он создает агрессивную турбулентность для очистки волокон мембраны (очищающий воздух). Чтобы сохранить Трансмембранное давление (ТМП) низкий, операторы часто используют промывочные воздуходувки на полную мощность, независимо от биологической потребности.
• Кошмар «DO переноса»:
  Это наиболее важный технический нюанс при проектировании MBR. Системы MBR обычно требуют высоких скоростей рециркуляции (300-400% входящего потока) из мембранного резервуара обратно в бескислородный резервуар для денитрификации.
  Проблема: Если продувочный воздух толкает мембранный бак, НЕОБХОДИМО 6,0 мг/л , вы закачиваете насыщенную кислородом жидкость обратно в бескислородную зону. Это разрушает бескислородную среду, необходимую для денитрификации. Результат? Ваш Общий азот (TN) Эффективность удаления резко падает, и вы теряете источники углерода.
• Решение: циклическая аэрация:
  Расширенные операции MBR не должны выполнять очистку воздуха круглосуточно и без выходных на полной мощности. Мы рекомендуем реализовать «Циклическая аэрация» или «Периодическая работа» (например, 10 секунд включено, 10 секунд выключено) во время фильтрации. Это поддерживает чистоту мембраны, предотвращая чрезмерное накопление DO, что значительно снижает эффект «переноса».

«Слепое пятно»: почему расположение датчика имеет значение

Даже при наличии самого лучшего оборудования показания растворенного кислорода бесполезны, если датчик установлен не в том месте. Это частая ошибка, которую мы видим в проектах модернизации.

• В танках МББР:
  Никогда не размещайте датчик непосредственно над решеткой аэрации. Поднимающиеся пузырьки воздуха дадут ложно завышенное значение. Вместо этого поместите датчик в зона нисходящего потока прокатных СМИ. Это измеряет «остаточный» кислород после того, как биопленка его израсходовала, давая вам правда состояние воды.
• В танках МБР:
  Избегайте размещения датчика непосредственно в центре очищающего шлейфа. Интенсивная турбулентность создает сигнальный шум. Датчик должен быть расположен в месте с хорошим перемешиванием, но вдали от прямого воздействия пузырьков , предпочтительно на среднем уровне, чтобы обеспечить среднее значение смешанной жидкости.

Визуальная диагностика: о чем говорит ваш осадок

Прежде чем взглянуть на монитор, опытный инженер часто может судить о состоянии DO, просто взглянув на резервуар.

• Симптомы низкого содержания растворенного кислорода (<1,0 мг/л):

• Темная/черная грязь: Указывает на анаэробные условия и септические зоны.

• Неприятные запахи: Запах тухлых яиц (H_2S) предполагает, что биология задыхается.

• Нитевидное набухание: Некоторые нитчатые бактерии процветают при низком содержании кислорода, вызывая образование осадка, который не оседает (в гибридных системах).

• Симптомы высокого содержания растворенного кислорода (>5,0 мг/л):

• Точный флок: Частицы ила становятся мелкими и диспергируются, что приводит к мутности сточных вод (мутная вода).

• Чрезмерная пена: Белая вздымающаяся пена часто скапливается на поверхности во время запуска или в периоды чрезмерной аэрации.

• Билль об энергетике Спайкс: Самый очевидный симптом — энергопотребление вашего вентилятора непропорционально велико по сравнению с нагрузкой COD.

Путь к оптимизации: управление с обратной связью

Чтобы навсегда решить эти проблемы, отрасль отходит от ручной регулировки клапанов.

• Оптические и мембранные датчики:
  Прекратите использовать устаревшие мембранные (гальванические) датчики. Они эффективно дрейфуют каждую неделю. Мы стандартно оснащаем наши системы Оптические (флуоресцентные) датчики растворенного кислорода . Они используют метод возбуждения синим светом, который не требует ни электролита, ни замены мембраны, ни минимальной калибровки.
• Ссылка на ВФД:
  Конечная цель – это ПИД-регулирование с обратной связью . Подключив оптический датчик растворенного кислорода к Частотно-регулируемый привод (ЧРП) на вашем вентиляторе система автоматически увеличивает или уменьшает подачу воздуха в зависимости от биологической потребности в реальном времени.
• Результат: Вы автоматически соблюдаете это «золотое правило» (3,0 мг/л для MBBR / 2,0 мг/л для MBR), обеспечивая стабильные стоки и одновременно сокращая затраты на электроэнергию за счет до 30% .

Заключение

Растворенный кислород – это не просто параметр; это пульс вашего биологического процесса.

Успешное лечение требует признания особых потребностей вашей технологии: сосредоточения внимания на Проникновение и псевдоожижение для MBBR и управление Очистка и рециркуляция для MBR .

Ваше предприятие страдает от высоких затрат на электроэнергию или нестабильного удаления азота?
Возможно, пришло время пересмотреть вашу стратегию аэрации. Свяжитесь с нашей командой инженеров сегодня, чтобы получить профессиональную оценку и узнать, как интеллектуальное управление содержанием растворенного кислорода может изменить ваши операции по очистке сточных вод.

Часто задаваемые вопросы: Устранение неполадок DO в современных системах очистки сточных вод

Вопрос 1. Почему моя система MBBR не может удалить аммиак (нитрификацию), хотя уровень растворенного кислорода составляет 2,0 мг/л?
А: В системе MBBR концентрации 2,0 мг/л часто недостаточно. В отличие от взвешенного ила, бактерии в MBBR спрятаны глубоко внутри носителя биопленки. Вам нужно более высокое давление привода — обычно от 3,0 до 4,0 мг/л — проталкивать кислород через внешние слои и достигать нитрифицирующих бактерий внутри. Если уровень DO слишком низкий, внутренняя биопленка становится анаэробной и нитрификация прекращается.

Вопрос 2: Сточные воды MBR имеют высокое содержание общего азота (TN). Может ли быть проблема?
А: Удивительно, но да… слишком много DO может быть виноват. Если воздух, очищающий мембрану, слишком агрессивен, уровень растворенного кислорода в мембранном резервуаре может резко возрасти до 6–7 мг/л. Когда эта богатая кислородом жидкость возвращается обратно в бескислородный резервуар (для денитрификации), она «отравляет» бескислородную среду. Бактерии потребляют свободный кислород вместо нитрата, что приводит к невозможности удаления TN. Возможно, вам придется оптимизировать коэффициент рециркуляции или установить резервуар для деоксигенации.

Вопрос 3. Как часто мне следует калибровать датчики растворенного кислорода?
А: Это зависит от технологии.

• Старые гальванические/мембранные датчики: Требуйте калибровки каждые 1-2 недели и frequent electrolyte refilling.
• Оптические (флуоресцентные) датчики (рекомендуется): Они чрезвычайно стабильны и обычно требуют только проверки/калибровки. каждые 6-12 месяцев . Для приложений B2B мы рекомендуем исключительно оптические датчики, чтобы сократить трудозатраты на техническое обслуживание.

Вопрос 4: Может ли снижение уровня растворенного кислорода помочь уменьшить образование отложений?
А: Обычно все наоборот. Низкий DO (нитевидное набухание) является распространенной причиной плохого осаждения ила в гибридных системах. Некоторые нитчатые бактерии процветают в средах с низким содержанием кислорода и вытесняют хлопьеобразующие бактерии. Поддержание стабильного заданного значения растворенного кислорода (недопущение падения уровня ниже 1,5 мг/л) имеет решающее значение для предотвращения увеличения массы тела.

Вопрос 5: Стоит ли переходить на вентиляторы с ЧРП для управления DO?
А: Абсолютно. Обычно на аэрацию приходится 50-70% от общего счета за электроэнергию станции очистки сточных вод. Переключившись с вентилятора с фиксированной скоростью на вентилятор с ЧРП, управляемый датчиком растворенного кислорода в режиме реального времени, вы можете привести подачу воздуха в соответствие с биологическими потребностями. Большинство растений видят ROI (возврат инвестиций) в течение 12-18 месяцев исключительно из экономии электроэнергии.