Diseño de procesos MBBR Cálculo y detalle

Diseño de procesos MBBR Cálculo y detalle

Por: Kate

Email: info@juntaiplastic.com

Fecha: 12 de julio de 2021

Tabla de contenido

1. ¿Qué es MBBR y MBBR de forma completa?

2. Diseño de proceso MBBR

2.1 Introducción del portador de biopelícula

2.2 Eliminación de sustancias carbonosas

2.3 Diseño de MBBR de alta carga

2.4 Diseño de carga convencional MBBR

2.5 Diseño de MBBR de baja carga

2.6 Nitrificación de la tecnología MBBR

2.7 Desnitrificación del tanque MBBR

     2.7.1 Reactor de biofilm de lecho móvil con predesnitrificación

     2.7.2 Reactor de biofilm de lecho móvil con post-desnitrificación

     2.7.3 Reactor combinado de biopelícula de lecho móvil pre/post desnitrificación

     2.7.4 Agitación de desnitrificación

2.8 Preprocesamiento

2.9Separación sólido-líquido de MBBR

2.10 Consideraciones al diseñar MBBR

     2.10.1MBBR Caudal de viaje (caudal horizontal)

     2.10.2 Problemas con la espuma del tanque MBBR

     2.10.3 Despeje de cama portadora y almacenamiento temporal

1. ¿Qué es MBBR y MBBR de forma completa?

En los últimos 20 años, el reactor de biopelícula de lecho móvil (MBBR) se ha convertido en un proceso de tratamiento de aguas residuales simple, robusto, flexible y compacto. Se han utilizado con éxito diferentes configuraciones de MBBR para la eliminación de DBO, la oxidación de amoníaco y la eliminación de nitrógeno, y pueden cumplir diferentes criterios de calidad de efluentes, incluidas las estrictas limitaciones de nutrientes.

El reactor de biopelícula de lecho móvil utiliza plástico especialmente diseñado como portador de biopelícula y, a través de la agitación de la aireación, el líquido

El vehículo se puede suspender en el reactor mediante reflujo o mezclado mecánico. En la mayoría de los casos, el portador se llena entre 1/3 y 2/3 del reactor. La versatilidad del MBBR permite que el ingeniero de diseño use su imaginación al máximo. La principal diferencia entre el MBBR y otros reactores de biopelículas es que combina muchas de las ventajas de los métodos de lodos activados y biopelículas al mismo tiempo que evita tantas de sus desventajas como sea posible.

1) Al igual que otros reactores de biopelícula sumergidos, MBBR es capaz de formar biopelículas activas altamente especializadas que se pueden adaptar a las condiciones específicas dentro del reactor. La biopelícula activa altamente especializada da como resultado una alta eficiencia por unidad de volumen del reactor y aumenta la estabilidad del proceso, reduciendo así el tamaño del reactor.

2) La flexibilidad y el flujo del proceso de MBBR es muy similar al del lodo activado, lo que permite que varios reactores se organicen secuencialmente a lo largo de la dirección del flujo para cumplir con múltiples objetivos de tratamiento (p. ej., eliminación de DBO, nitrificación, desnitrificación previa o posterior) sin la necesidad de una bomba intermedia.

3) La mayor parte de la biomasa activa se retiene persistentemente en el reactor, por lo que, a diferencia del proceso de lodo activado, MBBR La concentración de sólidos en el efluente MBBR es al menos tan alta como la concentración de sólidos en el reactor. El MBBR es un orden de magnitud más bajo que el tanque de sedimentación tradicional, por lo que, además del tanque de sedimentación tradicional, el MBBR puede usar una variedad de diferentes procesos de separación sólido-líquido.

4) MBBR es versátil y el reactor puede tener diferentes geometrías. Para proyectos de modernización, MBBR es muy adecuado para la modernización de estanques existentes.

2.Diseño de proceso MBBR

El diseño de MBBR se basa en el concepto de que múltiples MBBR forman una serie, cada uno con una función específica, y que estos MBBR trabajan juntos para realizar la tarea de tratamiento de aguas residuales. Este entendimiento es apropiado porque bajo las condiciones únicas provistas (por ejemplo, donantes de electrones disponibles y aceptores de electrones), cada reactor es capaz de cultivar una biopelícula especializada capaz de usarse para lograr una tarea de tratamiento particular. Este enfoque modular puede verse como un diseño simple y directo que consiste en una secuencia de múltiples reactores completamente mezclados, cada uno con un propósito de tratamiento único. Por el contrario, el diseño de los sistemas de lodos activados es muy complejo: dado que siempre se producen reacciones competitivas, para lograr el objetivo de tratamiento deseado dentro del tiempo de residencia limitado por cada parte del tanque (zonas de aireación y no aireación), el el tiempo de residencia total de biosólidos (SRT) debe mantenerse a un nivel adecuado para que las bacterias puedan mezclarse (en relación con las tasas de crecimiento bacteriano y las propiedades del agua cruda) y crecer juntas.

Es la simplicidad de MBBR lo que nos permite comprender bien la biopelícula en MBBR en la práctica a través de las observaciones de investigadores, ingenieros y operadores de plantas de tratamiento de aguas residuales. La mayor parte de este documento presenta ejemplos de observaciones de MBBR, demostrando así aquellos que son componentes críticos y factores a considerar en el diseño y operación de MBBR.

● JuntaiMBBRPprocesoFbajoDiagrama

2.1Introducción del portador de biopelícula

La clave del éxito de cualquier reactor de biopelícula es mantener un alto porcentaje de volumen bioactivo dentro del reactor. Si se convierte la concentración de biomasa en portadores de MBBR a concentración de sólidos suspendidos, los valores son generalmente de alrededor de 1000 a 5000 mg/l. En términos de unidad de volumen, la tasa de eliminación de MBBR es mucho mayor que la de los sistemas de lodos activados. Esto se puede atribuir a lo siguiente.

1) La fuerza de corte aplicada al soporte por la energía de mezcla (p. ej., aireación) controla eficazmente el espesor de la biopelícula sobre el soporte, manteniendo así una actividad biológica total elevada.

2) La capacidad de mantener un alto nivel de biomasa dedicada en condiciones específicas dentro de cada reactor, independientemente de la TRH total del sistema.

3) La condición de flujo turbulento en el reactor mantiene la tasa de difusión requerida.

Los reactores de lecho móvil se pueden utilizar para la eliminación, nitrificación y desnitrificación de DBO y, por lo tanto, se pueden combinar en diferentes procesos. La tabla 1-1 resume los diversos procesos de MBBR. La determinación del proceso más eficiente está relacionada con los siguientes factores.

1) Condiciones locales, incluido el diseño y la sección transversal hidráulica (elevación) de la planta de tratamiento de aguas residuales.

2) Los procesos de tratamiento existentes y la posibilidad de modificar las instalaciones y balsas existentes.

3) Objetivo de calidad del agua.

● Tabla 1-1 Resumen del proceso MBBR

For moving bed reactors, the effective net biofilm area is the key design parameter, and the load and reaction rate can be expressed as a function of the carrier surface area, so the carrier surface area becomes a common and convenient parameter to express the performance of MBBR. the load of MBBR is often expressed as the carrier surface area removal rate (SAAR) or the carrier surface area loading (SALR). When the concentration of the host substrate is low (e.g., S>>K), the substrate removal rate of MBBR is zero-level response. When the main substrate concentration is low (e.g. S>>K), la tasa de eliminación de sustrato de MBBR es una reacción de primer orden. En condiciones controladas, la tasa de eliminación del área de la superficie del portador (SAAR) se puede expresar como una función de la carga del área de la superficie del portador (SALR), como se muestra en la Ecuación (1-1).

r =r_máximo-[L/(K más L)] (1-1)

r - tasa de eliminación (g/(m2 -d));

r_máximo- tasa máxima de eliminación (g/(m2 -d)).

L - tasa de carga (g/(m2 -d)).

K - constante de semisaturación.

2.2 Eliminación de sustancias carbonosas

El área de carga de la superficie (SALR) del transportador requerido para la eliminación de carbono depende de su propósito de tratamiento más importante y de los métodos de separación del agua del lodo.

La tabla 1-2 proporciona los rangos de carga de DBO comúnmente utilizados para diferentes propósitos de aplicación. Se deben usar valores de carga más bajos cuando la nitrificación se realiza aguas abajo. Las cargas altas solo deben usarse cuando solo se considera la eliminación de carbono. La experiencia demuestra que para la eliminación de carbono, el oxígeno disuelto en la fase líquida principal de 2-3 mg/L es suficiente y un mayor aumento en la concentración de oxígeno disuelto no es significativo para mejorar la tasa de eliminación del área de superficie del portador (SARR).

● Tabla 1-2 Valores típicos de carga de DBO

2.3Diseño de MBBR de alta carga

Para cumplir con los estándares básicos de tratamiento secundario pero necesita un sistema compacto de alta carga, considere usar un reactor de lecho móvil

Cuando MBBR está operando a alta carga, su valor de carga del área de superficie del portador (SALR) es alto. Cuando MBBR funciona con una carga alta, el valor de la carga del área de la superficie del portador (SALR) es alto y el objetivo principal es eliminar la DBO disuelta y fácilmente degradable del agua entrante. a alta carga, la biopelícula del cobertizo pierde su propiedad de sedimentación, por lo que la coagulación química, la flotación por aire o el proceso de contacto de sólidos se usa a menudo para eliminar los sólidos en suspensión del efluente de MBBR de alta carga. Sin embargo, en general, este proceso es un proceso simple que puede cumplir con los estándares básicos para el tratamiento secundario con una TRH corta. Los resultados del estudio MBBR de alta carga se presentan en la Figura 1-3. La figura 1-3(a) muestra que el MBBR es muy eficaz para eliminar la DQO y es esencialmente lineal en una amplia gama de cargas. La Figura 1- 3 (b) ilustra que la sedimentación del efluente MBBR es muy pobre, incluso a tasas de desbordamiento superficial muy bajas, lo que sugiere que se necesita una estrategia mejorada de captura de sólidos. El proceso de contacto MBBR/sólidos se utilizó en la planta de tratamiento de aguas residuales de Mao Point en Nueva Zelanda. La figura 1-4 muestra la relación entre la eliminación de DBO disuelto y la carga total de DBO en el afluente en esta planta. La Figura 1-4 ilustra que los valores típicos de eliminación de DBO para MBBR de alta carga son del 70 al 75 por ciento. La biofloculación y el tratamiento posterior con el proceso de contacto de sólidos permite que el proceso cumpla con los estándares básicos para el tratamiento secundario.

● Figura 1-3

(a) Tasa de eliminación de DQO a alta carga.

(b) Pobre sedimentación de biofilm desprendido bajo alta carga

● Figura 1-4 Relación entre la tasa de eliminación de DBO disuelta y la carga total de DBO en MBBR de alta carga

2.4 Diseño de carga convencional MBBR

Cuando se considera el proceso convencional de tratamiento secundario convencional, se puede seleccionar un reactor de lecho móvil. En este caso, un MBBR secuencial de 2 en la fila puede cumplir con los requisitos de tratamiento (nivel de tratamiento secundario).

La tabla 1- 4 resume la eliminación de DBO7 en las cuatro EDAR. Las cuatro WWTP usaron MBBR de carga convencional con una carga orgánica de MBBR de 7-10 gBOD7 /( m2 -d) (a 10 grados); antes de MBBR, se aplicaron productos químicos para la floculación y la eliminación de fósforo, y también se implementó una separación mejorada de materia suspendida.

● Resultados operativos de MBBR de carga convencional con proceso químico de eliminación de fósforo

2.5Diseño de MBBR de baja carga

Cuando el MBBR se coloca antes del reactor de nitrificación, la opción de diseño más económica es considerar el uso del MBBR para la eliminación de materia orgánica. Esto permite que el reactor de lecho móvil de nitrificación aguas abajo del MBBR logre una alta tasa de nitrificación. Si la carga de DBO del MBBR de nitrificación no se reduce lo suficiente, la tasa de nitrificación se reducirá significativamente, dejando así al reactor en un estado ineficiente.

La figura {{0}} (a) muestra el efecto de aumentar la carga de DBO en la tasa de nitrificación del portador. Este es un ejemplo de una carga alta de DBO que conduce a una carga de nitrificación excesiva en la sección posterior cuando se elimina la materia orgánica en la sección frontal. En este ejemplo, la tasa de nitrificación fue 0.8 g/(m2 -d). Cuando la carga de DBO era de 2 g/(m2 -d) y el oxígeno disuelto en el líquido principal era de 6 mg/L. Sin embargo, cuando la carga de DBO aumentó a 3 g/(m2 -d), la tasa de nitrificación fue de 0,8 g/(m2 -d). Sin embargo, cuando la carga de DBO se incrementó a 3 g/(m2 -d), la tasa de nitrificación disminuyó en aproximadamente un 50 por ciento. Para contrarrestar esto, el operador puede aumentar la concentración de oxígeno disuelto en la fase líquida principal o aumentar la relación de llenado para reducir la tasa de carga superficial. Sin embargo, es importante tener en cuenta que este enfoque no debe utilizarse en el diseño debido a la falta de economía y eficacia. Además, al diseñar un MBBR para la eliminación de DBO, se debe adoptar un enfoque conservador, eligiendo una tasa de carga baja para el dimensionamiento a fin de obtener la máxima eficiencia en el MBBR de nitrificación aguas abajo.

La Figura 1-6(b) muestra las tasas de nitrificación de los tres MBBR aeróbicos de la secuencia. En la Figura de 6 (b), el portador dentro de cada MBBR se eliminó para una pequeña prueba de la tasa de nitrificación. Las subpruebas duraron 6 semanas y se realizaron dos veces. En cada subprueba, las condiciones de los tres reactores de subprueba fueron casi idénticas (p. ej., oxígeno disuelto, temperatura, pH y concentración inicial de nitrógeno amoniacal). Los resultados de las pruebas mostraron que el primer reactor tenía la carga de DQO disuelta más alta (5,6 g/(m2 -d)) y casi ningún efecto de nitrificación, pero tuvo mucho éxito en la eliminación de la carga de DQO. Esto se demuestra por los siguientes dos aspectos.

(1) La tasa de nitrificación del reactor de segunda etapa es alta y cercana a la de la tercera etapa.

(2) Las cargas de DQO disuelto de la segunda y tercera etapa no fueron significativamente diferentes.

Para el diseño de reactores de baja carga, es importante elegir la carga del área de la superficie del portador (SALR) de forma conservadora. Es posible

Se utilizó la siguiente ecuación para corregir la carga del área superficial del transportador (SALR) de acuerdo con la temperatura del efluente: LT=L101.06(T-10)

LT - la carga a la temperatura T.

L10 -10 grado con una carga de 4,5 g/(m2 -d).

● Figura 1-6

(a) Efecto de la carga de DBO y el oxígeno disuelto en la tasa de nitrificación a 15 grados.

(b) Diferencias en las tasas de nitrificación de diferentes MBBR en la serie MBBR

2.6Nitrificaciónde la tecnología MBBR

Hay algunos factores que tienen un impacto significativo en el rendimiento de un MBBR nitro y deben tenerse en cuenta al diseñar un MBBR nitro. El más pesado

Los factores son.

(1) Carga orgánica.

(2) Concentración de oxígeno disuelto.

(3) Concentración de amoníaco.

(4) Concentración de efluentes.

(5) pH o alcalinidad.

La Figura 1- 6 ilustra que para obtener índices de nitrificación satisfactorios en una MBBR nitrificante que está aguas abajo, es importante eliminar la materia orgánica del efluente en la MBBR aguas arriba; de lo contrario, la biopelícula heteróxica competirá con ella por espacio y oxígeno, reduciendo (extinguiendo) la actividad de nitrificación de la biopelícula. La tasa de nitrificación aumenta con la disminución de la carga orgánica hasta que el oxígeno disuelto se convierte en el factor limitante. Sólo a concentraciones muy bajas de amoníaco (<2 mgn/l)="" does="" the="" available="" substrate="" (ammonia)="" become="" the="" limiting="" factor.="" it="" is="" thus="" the="" concentration="" of="" ammonia="" that="" is="" an="" issue="" when="" complete="" nitrification="" is="" required.="" in="" this="" case,="" 2="" sequential="" reactors="" can="" be="" considered,="" with="" the="" first="" stage="" being="" limited="" by="" oxygen="" and="" the="" second="" by="" ammonia.="" as="" with="" all="" biological="" treatment="" processes,="" temperature="" has="" a="" significant="" effect="" on="" nitrification="" rates,="" but="" this="" can="" be="" mitigated="" by="" increasing="" the="" dissolved="" oxygen="" within="" the="" mbbr.="" as="" alkalinity="" decreases="" to="" very="" low="" levels,="" nitrification="" rates="" within="" the="" biofilm="" begin="" to="" be="" limited.="" each="" of="" the="" important="" factors="" that="" affect="" nitrification="" are="" discussed="">

A concentraciones suficientes de alcalinidad y amoníaco (al menos inicialmente), las tasas de nitrificación disminuirán con la carga orgánica

aumenta hasta que el oxígeno disuelto se convierte en el factor limitante. Dentro de una biopelícula nitrificante bien desarrollada, la concentración de oxígeno disuelto limitará la tasa de nitrificación en el portador solo si la proporción de O2 a NH4 más -N es inferior a 2.0. A diferencia de los sistemas de lodos activados, en condiciones de oxígeno limitado, la velocidad de reacción en los reactores de lecho móvil exhibe una relación lineal o aproximadamente lineal con la concentración de oxígeno disuelto en el cuerpo de fase líquida. Esto puede deberse al hecho de que el paso de oxígeno a través de la membrana líquida estacionaria hacia la biopelícula puede ser un paso crítico para limitar la transferencia de oxígeno. El aumento de la concentración de oxígeno disuelto en la fase líquida principal aumenta el gradiente de concentración de oxígeno disuelto dentro de la biopelícula. A tasas de aireación más altas, el aumento de la energía de mezcla también contribuye a la transferencia de oxígeno desde la fase líquida principal a la biopelícula. Como puede verse en la Figura 1- 6(a), si la carga orgánica se mantiene constante (p. ej., espesor y composición constantes del biofilm), se puede esperar una relación lineal entre la tasa de nitrificación y la concentración de oxígeno disuelto. La figura 1-7 explica que aumentar el oxígeno disuelto en la fase líquida principal contribuye a la tasa de nitrificación hasta que la concentración de amoníaco en la fase líquida principal se reduce a un nivel muy bajo.

● Figura 1-7 Efecto del oxígeno disuelto a baja concentración de amoníaco

Para una biopelícula nitrificante "pura" bien desarrollada, la concentración de amoníaco en la fase líquida principal no afecta la velocidad de reacción hasta que O2:NH4 más - N alcanza 2 a 5. En la Tabla se dan algunos ejemplos de O2:NH4 más - N. 1-5.

● Tabla 1-5 Algunos ejemplos de O₂:NUEVA HAMPSHIRE₄^más- N

El diseño de MBBR a menudo comienza con un valor de umbral de 3,2. El valor umbral es ajustable. Usando la ecuación (1-3), la concentración de amoníaco en este valor de umbral se puede usar para estimar la tasa de nitrificación apropiada y como base para el diseño.

r_NH3-N= k × (SNH3-N) (n) (1-3)

r_NH3-N-tasa de nitrificación (g rNH3-N /(m2 -d)

k - constante de velocidad de reacción (depende de la ubicación y la temperatura).

SNH3-N - concentración de sustrato que limita la velocidad de reacción.

n - número de etapas de reacción (dependiendo de la ubicación y la temperatura).

La constante de velocidad de reacción (k) con el espesor de la biopelícula y la difusión del sustrato limitante a una concentración dada de oxígeno disuelto. El coeficiente está relacionado con el El número de niveles de reacción (n) está relacionado con la película líquida adyacente a la biopelícula. Cuando el flujo turbulento es fuerte y la capa de película líquida estacionaria es delgada, el nivel de reacción tiende a {{0}}.5; cuando el flujo turbulento es lento y la película de líquido estacionario es gruesa, el nivel de reacción tiende a 1,0. En este punto, la difusión se convierte en el factor limitante de la velocidad.

La concentración de amoníaco en el valor crítico (SNH3-N) se puede estimar a partir de la relación crítica y la concentración de oxígeno disuelto de diseño en la fase líquida principal, como se muestra a continuación. El aumento de la concentración de oxígeno disuelto en la fase líquida principal puede ayudar a reducir la relación crítica, pero con poco éxito. Además, considere el caso en el que las bacterias heterótrofas compiten por el espacio bajo ciertas cargas del reactor y condiciones de mezcla, reduciendo así el paso de oxígeno a través de la capa heterótrofa en la biopelícula.

(SNH3-N)=1.72mg-N/L=(6mgO2/L - 0.5O2/L)/3.2

Tomando SNH{{0}}N como 1.72, suponiendo una constante de velocidad de reacción k=0.5 y una etapa de reacción de 0.7, la ecuación (1- 3) se puede calcular de la siguiente manera.

rNH3-N=0.73g/(m2 -d)=0.5×1.720.7

Al considerar el efecto de la temperatura en un MBBR nitrificante, varios factores son importantes. Debe considerarse que la temperatura del efluente dentro de la MBBR puede afectar intrínsecamente el proceso cinético de la nitrificación biológica; la tasa de difusión del sustrato dentro y fuera de la biomasa; y la viscosidad del líquido, que a su vez puede tener un efecto dominó en la energía de corte en el espesor de la biopelícula. El efecto de la temperatura sobre las velocidades de reacción macroscópicas descritas anteriormente se puede expresar mediante la siguiente relación.

kT2= kT1-θ(T2-T1) (1-4)

kT1 - la constante de velocidad de reacción a una temperatura de T1.

kT2 - la constante de velocidad de reacción a una temperatura de T2.

θ - coeficiente de temperatura.

Aunque la dependencia de la temperatura de la cinética de nitrificación a la temperatura de diseño de invierno reduce la tasa de nitrificación de MBBR, se puede observar un aumento en la concentración de biopelícula en el portador a bajas temperaturas y, además, se puede aumentar la concentración de oxígeno disuelto en el reactor, lo que mitiga el efecto negativo de la temperatura sobre la tasa de nitrificación. A temperaturas más bajas del efluente, la biomasa (g/m2) se observó más alta. Además, la concentración de oxígeno disuelto en la fase líquida principal se puede aumentar sin aumentar la velocidad de aireación porque el oxígeno en esta se debe a la mayor solubilidad de los líquidos a baja temperatura. Esto lleva al resultado final de que mientras la actividad del biofilm es mayor que la actividad del biofilm (g NH3-N/(m2 -d) ÷ g SS/ m2) disminuye, pero la actividad de nitrificación por unidad el área de la superficie del portador aún se puede mantener en un nivel alto. La variación estacional de la biomasa con la temperatura del efluente para un MBBR de nitrificación terciaria se muestra en la Figura 1- 8(a). Cuando la temperatura del efluente aumentó de 〈15 grados a〉15 grados entre mayo y junio, la concentración de biomasa cayó abruptamente. La figura 1- 8 (b) divide los datos en dos zonas según la temperatura del efluente (〈15 grados y 〉15 grados). Aunque la actividad específica del biofilm disminuye en la región de 〈15 grados, el rendimiento macroscópico del reactor sigue siendo alto debido a la mayor concentración de biomasa total y la mayor concentración de oxígeno disuelto (causada por la mayor solubilidad del gas a bajas temperaturas). Este fenómeno observado sugiere que la tasa de reacción macroscópica de la superficie del soporte se puede mantener a un nivel alto en condiciones de baja temperatura, a pesar de la reducción de la tasa de crecimiento de las bacterias nitrificantes, debido a la adaptación del biofilm.

● Figura 1-8 (a) Variación estacional de la concentración de biomasa y temperatura en MBBR con nitrificación terciaria.

(b) Relación entre la actividad de nitrificación y la concentración de oxígeno disuelto en diferentes condiciones de temperatura

2.7 Desnitrificacióndel tanque MBBR

Los reactores de lecho móvil se han utilizado con éxito en procesos de desnitrificación previa, posterior y combinada. A diferencia de otras bio igual que el proceso de desnitrificación de materiales, los factores que se deben considerar en el diseño son.

1) Una fuente de carbono adecuada y una proporción adecuada de carbono a nitrógeno en el reactor.

2) El grado de desnitrificación deseado.

3) Temperatura del efluente.

4) Oxígeno disuelto en el agua de retorno o aguas arriba.

2.7.1 Reactor de biofilm de lecho móvil con predesnitrificación

Cuando se requiere eliminación de DBO, nitrificación y eliminación moderada de nitrógeno, el MBBR con desnitrificación frontal es muy adecuado. Para utilizar completamente el volumen del reactor anóxico, el agua de alimentación debe tener una proporción adecuada de DQO fácilmente biodegradable y nitrógeno amoniacal (C /NORTE). Dado que la etapa de nitrificación de MBBR requiere oxígeno disuelto elevado, el oxígeno disuelto en el reflujo tiene un impacto significativo en el rendimiento de MBBR. Esto da como resultado un límite superior de la relación de reflujo más económica (Q reflujo/Q influente) en la producción. Por encima de este valor, la eficiencia global de la desnitrificación disminuye cuando el flujo de retorno aumenta aún más. Si la naturaleza del efluente es adecuada para la desnitrificación inicial, la tasa de eliminación de nitrógeno generalmente se encuentra entre el 50 y el 70 por ciento con una relación de retorno de (1:1) a (3:1). En la práctica de producción, las tasas de desnitrificación pueden verse afectadas por factores tales como: ubicación, diferencias estacionales en las propiedades del efluente (p. ej., C/N), concentración de oxígeno disuelto en el reactor y temperatura del efluente.

2.7.2 Reactor de biofilm de lecho móvil con posdesnitrificaciónn

When the degradable carbon in the wastewater is naturally insufficient, or has been consumed by upstream processes, or when the wastewater treatment plant occupies an area subject to when the need for concise and high-speed denitrification is limited, MBBR with posterior denitrification can be considered. because the denitrification performance is not affected by internal circulation or carbon source, the posterior denitrification process can achieve high denitrification rates (>80 por ciento) en un TRH corto.

Si los requisitos de nitrato y DBO del efluente son más estrictos, es posible que se necesite una desnitrificación posterior después del MBBR de aireación pequeña. la experiencia operativa muestra que si hay un proceso de sedimentación aguas arriba, puede haber concentraciones de fósforo en la desnitrificación posterior que no son suficientes para la síntesis celular, y el rendimiento de la desnitrificación puede verse inhibido en ese punto.

Cuando se sobrellena con carbón, la tasa máxima de eliminación del área de superficie portadora de nitrato (SARR) de la fuente de carbón aplicada puede ser superior a 2 g/(m2 -d). Las tasas de eliminación del área superficial de nitrato para diferentes fuentes de carbono y diferentes temperaturas se dan en las Figuras 2-9.

● Figura 1-9 Tasa de eliminación de área superficial de soportes con diferentes fuentes de carbono en función de la temperatura

2.7.3 Reactor de biopelícula de lecho móvil de pre/post desnitrificación combinado

Se pueden combinar reactores de lecho móvil con desnitrificación frontal y posterior, aprovechando así la economía de la desnitrificación frontal. El diseño del reactor de desnitrificación frontal puede considerarse como un tanque de aireación en invierno. El diseño puede considerar el uso del reactor de desnitrificación frontal como tanque de aireación en invierno. Esto es porque.

1) Aumentar el volumen del tanque de reacción de aireación ayuda a mejorar la nitrificación.

2) Las temperaturas más bajas del agua pueden provocar un aumento de las concentraciones de oxígeno disuelto y una reducción de la DQO disuelta, lo que puede afectar la eficacia de la desnitrificación inicial.

3) En invierno, el reactor de post-desnitrificación puede realizar todas las tareas de desnitrificación.

2.7.4 Agitación de desnitrificación

En la desnitrificación MBBR, se ha utilizado un mezclador mecánico sumergible montado en riel para hacer circular y mezclar el líquido en el reactor.

cuerpo y portador. Los siguientes aspectos deben considerarse específicamente al diseñar el agitador: (1) la ubicación y dirección del agitador; (3)Tipo de agitador; (3) energía de agitación.

La densidad relativa del portador de biopelícula es de aproximadamente 0.96, por lo que flotará en el agua sin aplicar energía, lo cual es diferente del proceso de lodo activado. Cuando no se aplica energía en el proceso de lodos activados, los sólidos (lodos) se sedimentan.

Como resultado, en MBBR, el agitador debe colocarse cerca de la superficie del agua pero no demasiado cerca de la superficie del agua, de lo contrario, se creará un vórtice en la superficie de agua nueva y, por lo tanto, traerá aire al reactor. Como se muestra en la Figura 1-10, el agitador debe inclinarse ligeramente hacia abajo para que el portador pueda empujarse más adentro del reactor. Generalmente, un MBBR no aireado requiere de 25 a 35 w/m3 de energía para remover todo el portador. Se debe considerar especialmente la agitación del MBBR desnitrificante. No todos los agitadores son adecuados para usarse en MBBR durante mucho tiempo. El fabricante de agitadores (ABS), utilizando varias unidades MBBR, ha desarrollado el agitador ABS123K específicamente adecuado para reactores de lecho móvil. Este agitador está hecho de acero inoxidable con un agitador curvado hacia atrás, que es capaz de soportar la abrasión del agitador por parte del transportador. Para evitar daños en el transportador y el desgaste del agitador, el agitador ABS123K tiene barras redondas de 12 mm soldadas a lo largo de las alas de la hélice. Cuando se utiliza en un reactor de lecho móvil, la velocidad del agitador ABS123K es bastante baja (90 rpm a 50 Hz y 105 rpm a 60 Hz). La energía de mezcla requerida para agitar el MBBR desnitrificante está relacionada con la relación de llenado del portador y el crecimiento de biopelícula esperado. La experiencia práctica muestra que la agitación es más eficiente con bajas proporciones de llenado de portadores (por ejemplo,<55%). at="" higher="" fill="" ratios,="" it="" is="" difficult="" for="" the="" agitator="" to="" circulate="" the="" carriers="" and="" therefore="" high="" carrier="" fill="" ratios="" should="" be="" avoided.="" low="" filling="" ratios="" and="" correspondingly="" high="" carrier="" surface="" loadings="" increase="" the="" biofilm="" concentration="" and="" thus="" sink="" the="" carrier,="" making="" it="" easier="" for="" the="" stirrer="" to="" stir="" the="" carrier="" and="" circulate="" it="" in="" the="" reactor.="" from="" this="" point="" of="" view,="" it="" is="" important="" to="" choose="" the="" appropriate="" denitrification="" reactor="" size,="" as="" a="" proper="" reactor="" size="" allows="" for="" a="" filling="" ratio="" and="" mechanical="" stirring="" to="" be="">

● Figura 10

(a) agitador ABS123K frente a la superficie del agua e inclinado 30 grados hacia abajo para empujar el portador más adentro del reactor;

(b) MBBR de desnitrificación en funcionamiento en una planta de tratamiento de aguas residuales

2.8 Preprocesamiento

Al igual que con otras tecnologías de biopelículas sumergidas, el agua de alimentación de MBBR requiere un pretratamiento adecuado. Para una buena rejilla y sedimentación es necesario evitar la acumulación a largo plazo de materiales inertes desagradables como escombros, plásticos y arena en la MBBR. Dado que la MBBR está parcialmente llena de portadores, estos materiales inertes son difíciles de eliminar una vez que ingresan a la MBBR. Cuando se dispone de tratamiento primario, los fabricantes de MBBR generalmente recomiendan que el espacio de la rejilla no supere los 6 mm y, si no se dispone de tratamiento primario, se debe instalar una rejilla fina de 3 mm o menos. Además, si se agrega el MBBR al proceso existente, no hay necesidad de agregar más rejillas si el nivel de tratamiento existente ya es alto.

2.9 Separación sólido-líquido de MBBR

En comparación con el proceso de lodos activados, el proceso de lecho móvil es muy flexible desde el punto de vista de la separación sólido-líquido posterior de gran tamaño. El efecto del tratamiento biológico del proceso de lecho móvil es independiente del paso de separación sólido-líquido, por lo que sus unidades de separación sólido-líquido pueden variar. Además, la concentración de sólidos del efluente MBBR es al menos un orden de magnitud menor que la del proceso de lodos activados. Por lo tanto, una variedad de tecnologías de separación sólido-líquido se han aplicado con éxito a MBBR, que se pueden combinar con tecnologías simples y eficientes de separación sólido-líquido, como la flotación por aire o los tanques de sedimentación de alta densidad donde la tierra es primordial. Al modernizar las plantas de tratamiento de aguas residuales existentes, los tanques de sedimentación existentes pueden usarse para la separación de sólidos en MBBR.

2.10 Consideraciones al diseñar MBBR

Lo siguiente es muy importante para el diseño de MBBR.

2.10.1MBBRCaudal de viaje (caudal horizontal)

The peak flow rate (flow divided by reactor cross-sectional area) at peak flow through the MBBR must be considered in the design with a small flow rate (e.g. 20m/h), the carriers can be evenly distributed in the reactor. Too high travel flow rate (e.g. >35 m/h), los portadores se acumularán en la rejilla del interceptor y generarán grandes pérdidas de carga. A veces, las condiciones hidráulicas en el caudal máximo determinarán la geometría y el número de series de MBBR. Consultar con el fabricante y determinar la tasa de flujo de viaje adecuada es importante para el diseño de MBBR. La relación de aspecto del reactor también es un factor. En general, una relación de aspecto pequeña (p. ej., 1:1 o menos) ayuda a reducir la deriva de los portadores hacia la rejilla del interceptor a caudales máximos y permite una distribución más uniforme de los portadores dentro del reactor.

2.10.2Problemas con la espuma del tanque MBBR

Los problemas de espuma no son comunes en MBBR, pero es probable que ocurran durante un mal arranque o funcionamiento. Debido a que dos tabiques en el medio de la piscina continua son más altos que la superficie del agua, la espuma se limitará al MBBR. Si se debe controlar la espuma, se recomienda el uso de agentes antiespumantes. El uso de antiespumantes cubrirá el soporte e impedirá la difusión del sustrato a la biopelícula, lo que puede afectar el rendimiento del MBBR. No se deben utilizar antiespumantes de siliciuro, ya que no son compatibles con los soportes de plástico.

2.10.3Despeje de cama portadora y almacenamiento temporal

Para reactores de lecho móvil bien diseñados y construidos, aunque las fallas son raras, es prudente resolver el problema de cómo sacar el portador del reactor y almacenarlo cuando el reactor se apaga debido a mantenimiento, etc. . Todos los líquidos del reactor, incluidos los portadores, se pueden drenar mediante una bomba de vórtice de rueda cóncava de 10 cm. Si la relación de llenado diseñada es adecuada, el portador de un reactor puede trasladarse temporalmente a otro reactor. Sin embargo, la desventaja de este método es que es difícil restaurar ambos reactores a sus proporciones de llenado originales cuando se mueven los transportadores hacia atrás. Una vez que los portadores se bombean de vuelta al reactor, la única forma razonable de medir con precisión la relación de llenado del portador es vaciar el reactor y medir la altura del portador en ambos reactores. Idealmente, habría otra piscina u otra unidad no utilizada que podría usarse como un contenedor de almacenamiento temporal para los portadores, de modo que la proporción de portadores de llenado del reactor original pudiera garantizarse fácilmente.

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