1. O que é MBBR e MBBR Formulário Completo
2. Desenho do processo MBBR
2.1 Introdução do transportador de biofilme
2.2 Remoção de substâncias carbonáceas
2.3 Projeto de MBBR de alta carga
2.4 Dimensionamento de carga convencional MBBR
2.5 Projeto de MBBR de baixa carga
2.6 Nitrificação da Tecnologia MBBR
2.7 Desnitrificação do Tanque MBBR
2.7.1 Reator de biofilme de leito móvel com pré-desnitrificação
2.7.2 Reator de biofilme de leito móvel com pós-desnitrificação
2.7.3 Reator combinado de biofilme de leito móvel pré/pós-desnitrificação
2.7.4 Agitação de desnitrificação
2.8 Pré-processamento
2.9Separação sólido-líquido de MBBR
2.10 Considerações ao projetar MBBR
2.10.1 MBBR Taxa de fluxo de deslocamento (taxa de fluxo horizontal)
2.10.2 Problemas de espuma do tanque MBBR
2.10.3 Liberação da cama transportadora e armazenamento temporário
1.O que é o formulário completo MBBR e MBBR
Nos últimos 20 anos, o Reator de Biofilme de Leito Móvel (MBBR) evoluiu para um processo de tratamento de águas residuais simples, robusto, flexível e compacto. Diferentes configurações de MBBR têm sido utilizadas com sucesso para remoção de DBO, oxidação de amônia e remoção de nitrogênio, e podem atender a diferentes critérios de qualidade de efluentes, incluindo rigorosas limitações de nutrientes.
O reator de biofilme de leito móvel utiliza plástico especialmente projetado como transportador de biofilme e, através de agitação por aeração, líquido
O transportador pode ser suspenso no reator por refluxo ou mistura mecânica. Na maioria dos casos, o transportador é preenchido entre 1/3 e 2/3 do reator. A versatilidade do MBBR permite ao engenheiro projetista usar ao máximo sua imaginação. A principal diferença entre o MBBR e outros reatores de biofilme é que ele combina muitas das vantagens dos métodos de lodo ativado e biofilme, evitando ao mesmo tempo tantas desvantagens quanto possível.
1) Como outros reatores de biofilme submersos, o MBBR é capaz de formar biofilmes ativos altamente especializados que podem ser adaptados às condições específicas do reator. O biofilme ativo altamente especializado resulta em uma alta eficiência por unidade de volume do reator e aumenta a estabilidade do processo, reduzindo assim o tamanho do reator.
2) A flexibilidade e o fluxo do processo do MBBR são muito semelhantes aos do lodo ativado, permitindo que múltiplos reatores sejam organizados sequencialmente ao longo da direção do fluxo para atender a múltiplos objetivos de tratamento (por exemplo, remoção de DBO, nitrificação, pré ou pós-desnitrificação) sem a necessidade de necessidade de uma bomba intermediária.
3) A maior parte da biomassa ativa é persistentemente retida no reator, portanto, diferentemente do processo de lodo ativado, MBBR. A concentração de sólidos no efluente MBBR é pelo menos tão alta quanto a concentração de sólidos no reator. O MBBR é uma ordem de grandeza inferior ao tanque de sedimentação tradicional, portanto, além do tanque de sedimentação tradicional, o MBBR pode usar uma variedade de diferentes processos de separação sólido-líquido.
4) O MBBR é versátil e o reator pode ter diferentes geometrias. Para projetos de modernização, o MBBR é adequado para a modernização de lagoas existentes.
2. Projeto do processo MBBR
O projeto do MBBR é baseado no conceito de que múltiplos MBBR formam uma série, cada um com uma função específica, e que esses MBBR trabalham juntos para realizar a tarefa de tratamento de águas residuais. Este entendimento é apropriado porque sob as condições únicas fornecidas (por exemplo, doadores e aceitadores de elétrons disponíveis), cada reator é capaz de cultivar um biofilme especializado capaz de ser usado para realizar uma tarefa de tratamento específica. Esta abordagem modular pode ser vista como um projeto simples e direto que consiste em uma sequência de múltiplos reatores totalmente misturados, cada um com uma finalidade de tratamento única. Em contrapartida, a concepção dos sistemas de lamas activadas é muito complexa: uma vez que ocorrem sempre reacções competitivas, «para atingir o objectivo de tratamento desejado dentro do tempo de permanência limitado por cada parte do tanque (zonas de arejamento e não arejamento), o o tempo de residência total dos biossólidos (SRT) deve ser mantido em um nível adequado para que as bactérias possam se misturar (em relação às taxas de crescimento bacteriano e às propriedades da água bruta) e crescer juntas.
É a simplicidade do MBBR que nos permite compreender bem o biofilme no MBBR na prática, através das observações de pesquisadores, engenheiros e operadores de estações de tratamento de águas residuais. A maior parte deste artigo apresenta exemplos de observações do MBBR, demonstrando assim aqueles que são componentes e fatores críticos a serem considerados no projeto e operação do MBBR.
2.1 Introdução do transportador de biofilme
A chave para o sucesso de qualquer reator de biofilme é manter uma alta porcentagem de volume bioativo dentro do reator. Se converter a concentração de biomassa em transportadores MBBR para concentração de sólidos suspensos, os valores são geralmente em torno de 1.000 a 5.000 mg/l. Em termos de volume unitário, a taxa de remoção do MBBR é muito superior à dos sistemas de lodos ativados. Isso pode ser atribuído ao seguinte.
1) A força de cisalhamento aplicada ao transportador pela energia de mistura (por exemplo, aeração) controla efetivamente a espessura do biofilme no transportador, mantendo assim uma elevada atividade biológica total.
2) A capacidade de manter um alto nível de biomassa dedicada sob condições específicas dentro de cada reator, independente do HRT total do sistema.
3) A condição de fluxo turbulento no reator mantém a taxa de difusão necessária.
Os reatores de leito móvel podem ser usados para remoção de DBO, nitrificação e desnitrificação e, portanto, podem ser combinados em diferentes processos. A tabela 1-1 resume os vários processos do MBBR. A determinação do processo mais eficiente está relacionada aos seguintes fatores.
1) Condições locais, incluindo traçado e secção hidráulica (elevação) da estação de tratamento de águas residuais.
2) Processos de tratamento existentes e possibilidade de modificação de instalações e lagoas existentes.
3) Visar a qualidade da água.
Tabela 1-1 Resumo do Processo MBBR
| Finalidade do processamento | Processo |
|
MBBR único MBBR de alta carga colocado antes do processo de lodo ativado |
|
| Nitrificação |
MBBR único MBBR definido após tratamento secundário IFAS |
| Desnitrificação desnitrificação |
MBBR sozinho e pós desnitrificação, MBBR sozinho e pós desnitrificação, MBBR sozinho e pré e pós desnitrificação, Pós-MBBR para desnitrificação de efluentes de nitrificação. |
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), a taxa de remoção de substrato do MBBR é uma reação de primeira ordem. Sob condições controladas, a taxa de remoção da área superficial do transportador (SAAR) pode ser expressa como uma função da carga da área superficial do transportador (SALR), conforme mostrado na Equação (1-1).
r =rmáx.-[L/(K+L)] (1-1)
r - taxa de remoção (g/(m2 -d));
rmáx.- taxa máxima de remoção (g/(m2 -d)).
L - taxa de carregamento (g/(m2 -d)).
K - constante de meia saturação.
2.2Remoção de Substâncias Carbonáceas
A carga da área superficial (SALR) do transportador necessária para a remoção de carbono depende da sua finalidade de tratamento mais importante e dos métodos de separação da água do lodo.
A Tabela 1-2 fornece os intervalos de carregamento de BOD comumente usados para diferentes finalidades de aplicação. Valores de carga mais baixos devem ser usados quando a nitrificação ocorre a jusante. Cargas elevadas só devem ser utilizadas quando apenas a remoção de carbono for considerada. A experiência mostra que para a remoção de carbono, o oxigênio dissolvido na fase líquida principal de 2-3 mg/L é suficiente e um aumento adicional na concentração de oxigênio dissolvido não é significativo para melhorar a taxa de remoção da área superficial do transportador (SARR).
Tabela 1-2 Valores típicos de carregamento de BOD
| Finalidade da aplicação |
DBO por unidade de área de superfície do transportador (SALR) (g/m2.d) |
| Carga alta (75%-80% de remoção de DBO) | 20 |
| Carga alta (80%-90% de remoção de DBO) | 5-15 |
| Carga Baixa (Antes da nitrificação) | 5 |
2.3 Projeto de MBBR de alta carga
Para atender aos padrões básicos de tratamento secundário, mas precisar de um sistema compacto de alta carga, considere usar um reator de leito móvel
Quando o MBBR está operando com carga alta, seu valor de carga da área superficial do transportador (SALR) é alto. Quando o MBBR é operado em alta carga, o valor da carga da área superficial do transportador (SALR) é alto, e o objetivo principal é remover DBO dissolvida e facilmente degradável da água influente. em alta carga, o biofilme perdido perde sua propriedade de sedimentação, portanto, coagulação química, flotação de ar ou processo de contato com sólidos são frequentemente usados para remover sólidos suspensos do efluente de MBBR de alta carga. Porém, em geral, esse processo é simples e pode atender aos padrões básicos para tratamento secundário com TRH curta. Os resultados do estudo MBBR de alta carga são apresentados na Figura 1-3. A Figura 1-3(a) mostra que o MBBR é muito eficaz na remoção de COD e é essencialmente linear em uma ampla faixa de cargas. A Figura 1- 3 (b) ilustra que a sedimentação do efluente MBBR é muito fraca, mesmo com taxas de transbordamento superficial muito baixas, sugerindo que uma estratégia aprimorada de captura de sólidos é realmente necessária. O processo de contato MBBR/sólidos foi usado na Estação de Tratamento de Águas Residuais de Mao Point, na Nova Zelândia. A Figura 1-4 mostra a relação entre a remoção de DBO dissolvida e a carga total de DBO influente nesta planta. A Figura 1-4 ilustra que os valores típicos de remoção de DBO para MBBR de alta carga são de 70% a 75%. A biofloculação e o tratamento posterior com o processo de contato com sólidos permitem que o processo atenda aos padrões básicos para tratamento secundário.
● Figura 1-3
(a) Taxa de remoção de DQO em alta carga.
(b) Má sedimentação do biofilme destacado sob alta carga
● Figura 1-4 Relação entre a taxa de remoção de DBO dissolvida e a carga total de DBO em MBBR de alta carga
2.4 Dimensionamento de Carga Convencional MBBR
Quando o processo de tratamento secundário convencional é considerado, um reator de leito móvel pode ser selecionado. Neste caso, 2 MBBR sequenciais na linha podem atender aos requisitos de tratamento (nível de tratamento secundário).
A Tabela 1- 4 resume a remoção de BOD7 nas quatro ETEs. Todas as quatro ETARs usaram MBBR carregado convencionalmente com uma carga orgânica MBBR de 7-10 gBOD7 /( m2 -d) (a 10 graus); antes do MBBR, foram aplicados produtos químicos para floculação e remoção de fósforo, e também foi implementada uma separação aprimorada de matéria suspensa.
2.5 Projeto de MBBR de baixa carga
Quando o MBBR é colocado antes do reator de nitrificação, a opção de projeto mais econômica é considerar o uso do MBBR para remoção orgânica. Isto permite que o reator de leito móvel de nitrificação a jusante do MBBR atinja uma alta taxa de nitrificação. Se a carga de DBO do MBBR de nitrificação não for suficientemente reduzida, a taxa de nitrificação será significativamente reduzida, deixando assim o reator num estado ineficiente.
A Figura {{0}} (a) mostra o efeito do aumento da carga de DBO na taxa de nitrificação do transportador. Este é um exemplo de uma carga elevada de DBO que leva a uma carga excessiva de nitrificação na secção posterior quando a matéria orgânica é removida na secção frontal. Neste exemplo, a taxa de nitrificação foi de 0,8 g/(m2 -d). Quando a carga de DBO era de 2 g/(m2 -d) e o oxigênio dissolvido no líquido principal era de 6 mg/L. No entanto, quando a carga de DBO aumentou para 3 g/(m2 -d), a taxa de nitrificação foi de 0,8 g/(m2 -d). No entanto, quando a carga de DBO foi aumentada para 3 g/(m2 -d), a taxa de nitrificação diminuiu cerca de 50%. Para contrariar isto, o operador pode aumentar a concentração de oxigénio dissolvido na fase líquida principal ou aumentar a taxa de enchimento para reduzir a taxa de carga superficial. No entanto, é importante notar que tal abordagem não deve ser utilizada no design devido à falta de economia e eficácia. Além disso, ao projetar um MBBR para remoção de DBO, uma abordagem conservadora deve ser adotada, escolhendo uma baixa taxa de carga para dimensionamento, a fim de obter eficiência máxima no MBBR de nitrificação a jusante.
A Figura 1-6(b) mostra as taxas de nitrificação dos três MBBR aeróbicos da sequência. Na Figura 6 (b), o transportador dentro de cada MBBR foi removido para um pequeno teste de taxa de nitrificação. Os subtestes tiveram duração de 6 semanas e foram realizados duas vezes. Em cada subteste, as condições dos três reatores do subteste foram quase idênticas (por exemplo, oxigênio dissolvido, temperatura, pH e concentração inicial de nitrogênio amoniacal). Os resultados do teste mostraram que o primeiro reator teve a maior carga de DQO dissolvida (5,6 g/(m2 -d)) e quase nenhum efeito de nitrificação, mas foi muito bem sucedido na remoção da carga de DQO. Isto é demonstrado pelos dois aspectos seguintes.
(1) A taxa de nitrificação do reator de segundo estágio é alta e próxima da do terceiro estágio.
(2) As cargas de DQO dissolvida do segundo e terceiro estágios não foram significativamente diferentes.
Para o projeto de reatores de baixa carga, é importante escolher a carga da área superficial do transportador (SALR) de forma conservadora. É possível A seguinte equação foi utilizada para corrigir a carga da área superficial do transportador (SALR) de acordo com a temperatura do efluente:
LT=L101.06(T-10)
LT - a carga na temperatura T.
L10 -10 grau a uma carga de 4,5 g/(m2 -d).
● Figura 1-6
(a) Efeito da carga de DBO e oxigênio dissolvido na taxa de nitrificação a 15 graus.
(b) Diferenças nas taxas de nitrificação de diferentes MBBR na série MBBR
2.6 Nitrificação da Tecnologia MBBR
Existem alguns fatores que têm um impacto significativo no desempenho de um MBBR nitro e devem ser considerados ao projetar um MBBR nitro. Os fatores mais pesados são.
(1) Carregamento orgânico.
(2) Concentração de oxigênio dissolvido.
(3) Concentração de amônia.
(4) Concentração de efluentes.
(5) pH ou alcalinidade.
A Figura 1- 6 ilustra que para obter taxas de nitrificação satisfatórias em um MBBR nitrificante que está a jusante, é importante remover a matéria orgânica do efluente no MBBR a montante; caso contrário, o biofilme heteróxico competirá com ele por espaço e oxigênio, reduzindo (extinguindo) a atividade de nitrificação do biofilme. A taxa de nitrificação aumenta com a diminuição da carga orgânica até que o oxigênio dissolvido se torne o fator limitante. Somente em concentrações muito baixas de amônia (<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 below.
Em concentrações suficientes de alcalinidade e amônia (pelo menos inicialmente), as taxas de nitrificação diminuirão com a carga orgânica
aumenta até que o oxigênio dissolvido se torne o fator limitante. Dentro de um biofilme nitrificante bem desenvolvido, a concentração de oxigênio dissolvido limitará a taxa de nitrificação no transportador somente se a proporção de O2 para NH4+-N for inferior a 2.0. Ao contrário dos sistemas de lamas activadas, sob condições limitadas em oxigénio, a velocidade de reacção em reactores de leito móvel exibe uma relação linear ou aproximadamente linear com a concentração de oxigénio dissolvido no corpo da fase líquida. Isto pode ser devido ao facto de a passagem de oxigénio através da membrana líquida estacionária para o biofilme poder ser um passo crítico na limitação da transferência de oxigénio. Aumentar a concentração de oxigênio dissolvido na fase líquida principal aumenta o gradiente de concentração de oxigênio dissolvido dentro do biofilme. Em taxas de aeração mais altas, o aumento da energia de mistura também contribui para a transferência de oxigênio da fase líquida principal para o biofilme. Como pode ser visto na Figura 1- 6(a), se a carga orgânica for mantida constante (por exemplo, espessura e composição constantes do biofilme), pode-se esperar uma relação linear entre a taxa de nitrificação e a concentração de oxigênio dissolvido. A Figura 1-7 explica que o aumento do oxigênio dissolvido na fase líquida principal contribui para a taxa de nitrificação até que a concentração de amônia na fase líquida principal seja reduzida a um nível muito baixo.
● Figura 1-7 Efeito do oxigênio dissolvido em baixa concentração de amônia
Para um biofilme nitrificante "puro" bem desenvolvido, a concentração de amônia na fase líquida principal não afeta a taxa de reação até que O2:NH4+- N atinja 2 a 5. Alguns exemplos de O2:NH{{6} } N são fornecidos na Tabela 1-5.
Tabela 1-5 Alguns exemplos de O:NHa+- N
| Referências | O2:NH4+- N |
| Hem(1994) |
<2 (limitação de oxigênio) 2.7(O Crítico2 concentração=9-20mg/L) 3.2(O Crítico2 concentração=6mg/L) >5 (restrição de amônia) |
| Bonomo (2000) |
＞3-4 (restrição de amônia) ＜1-2 (limitação de oxigênio) |
O projeto do MBBR geralmente começa com um valor limite de 3,2. O valor limite é ajustável. Usando a equação (1-3), a concentração de amônia neste valor limite pode ser usada para estimar a taxa de nitrificação apropriada e usada como base para o projeto.
rNH3-N=k × (SNH3-N) (n) (1-3)
rNH3-N-taxa de nitrificação (g rNH3-N /(m2 -d)
k - constante de taxa de reação (dependente da localização e da temperatura).
SNH3-N - concentração de substrato que limita a taxa de reação.
n - número de estágios de reação (dependendo da localização e da temperatura).
A constante de taxa de reação (k) com a espessura do biofilme e a difusão do substrato limitante em uma determinada concentração de oxigênio dissolvido. O coeficiente está relacionado ao O número de níveis de reação (n) está relacionado ao filme líquido adjacente ao biofilme. Quando o fluxo turbulento é forte e a camada de filme líquido estacionário é fina, o nível de reação tende a {{0}}.5; quando o fluxo turbulento é lento e o filme líquido estacionário é espesso, o nível de reação tende a 1,0. Neste ponto, a difusão torna-se o fator limitante da taxa.
A concentração de amônia no valor crítico (SNH3-N) pode ser estimada a partir da razão crítica e da concentração projetada de oxigênio dissolvido na fase líquida principal, conforme mostrado abaixo. Aumentar a concentração de oxigênio dissolvido na fase líquida principal pode ajudar a reduzir a proporção crítica, mas com pouco sucesso. Além disso, considere o caso em que bactérias heterotróficas competem por espaço sob certas cargas de reator e condições de mistura, reduzindo assim a passagem de oxigênio através da camada heterotrófica no biofilme.
(SNH3-N)=1,72mg-N/L=(6mgO2/L - 0,5O2/L)/3,2
Tomando SNH{{0}}N como 1,72, assumindo uma constante de taxa de reação k=0.5 e um estágio de reação de 0,7, a equação (1- 3) pode ser calculada como segue.
rNH3-N=0,73g/(m2 -d)=0,5×1,720,7
Ao considerar o efeito da temperatura em um MBBR nitrificante, vários fatores são importantes. Deve-se considerar que a temperatura do efluente dentro do MBBR pode afetar intrinsecamente o processo cinético de nitrificação biológica; a taxa de difusão do substrato dentro e fora da biomassa; e a viscosidade do líquido, que por sua vez pode ter um efeito cascata na energia de cisalhamento na espessura do biofilme. O efeito da temperatura nas taxas de reação macroscópica descritas acima pode ser expresso pela seguinte relação.
kT2= kT1-θ(T2-T1) (1-4)
kT1 - a constante de taxa de reação a uma temperatura de T1.
kT2 - a constante de taxa de reação a uma temperatura de T2.
θ - coeficiente de temperatura.
Embora a dependência da cinética de nitrificação com a temperatura na temperatura projetada no inverno reduza a taxa de nitrificação do MBBR, um aumento na concentração de biofilme no transportador pode ser observado em baixas temperaturas e, adicionalmente, a concentração de oxigênio dissolvido no reator pode ser aumentada, o que ambos atenuam o efeito negativo da temperatura na taxa de nitrificação. Em temperaturas de efluente mais baixas, a biomassa (g/m2) foi observada mais elevada. Além disso, a concentração de oxigénio dissolvido na fase líquida principal pode ser aumentada sem aumentar a taxa de arejamento porque o oxigénio nesta é devido à maior solubilidade dos líquidos a baixa temperatura. Isso leva ao resultado final de que, embora a atividade do biofilme seja maior que a atividade do biofilme (g NH3-N/(m2 -d) ÷ g SS/ m2) diminui, mas a atividade de nitrificação por unidade a área de superfície do transportador ainda pode ser mantida em um nível elevado. A variação sazonal da biomassa com a temperatura do efluente para um MBBR de nitrificação terciária é dada na Figura 1- 8(a). Quando a temperatura do efluente aumentou de 〈15 graus para 〉 15 graus entre maio e junho, a concentração de biomassa caiu drasticamente. A Figura 1- 8 (b) divide os dados em duas zonas de acordo com a temperatura do efluente (〈15 graus e 〉15 graus). Embora a atividade específica do biofilme diminua na região de 15 graus, o desempenho macroscópico do reator permanece alto devido à maior concentração de biomassa total e à maior concentração de oxigênio dissolvido (causada pelo aumento da solubilidade do gás em baixas temperaturas). Este fenómeno observado sugere que a taxa de reacção macroscópica da superfície do transportador pode ser mantida a um nível elevado sob condições de baixa temperatura, apesar da taxa de crescimento reduzida de bactérias nitrificantes, devido à adaptação do biofilme.
● Figura 1-8 (a) Variação sazonal da concentração de biomassa e temperatura em MBBR com nitrificação terciária.
(b) Relação entre atividade de nitrificação e concentração de oxigênio dissolvido em diferentes condições de temperatura
2.7 Desnitrificação do tanque MBBR
Reatores de leito móvel têm sido utilizados com sucesso em processos de pré, pós e desnitrificação combinada. Ao contrário de outros bio, o mesmo processo de desnitrificação do material, os fatores que devem ser considerados no projeto são.
1) Uma fonte de carbono adequada e uma proporção apropriada de carbono para nitrogênio no reator.
2) O grau desejado de desnitrificação.
3) Temperatura do efluente.
4) Oxigénio dissolvido na água de retorno ou a montante.
2.7.1 Reator de Biofilme de Leito Móvel com Pré-Desnitrificação
Quando a remoção de DBO, nitrificação e remoção moderada de nitrogênio são necessárias, o MBBR com desnitrificação frontal é bem adequado. Para utilizar totalmente o volume do reator anóxico, a água de alimentação deve ter uma proporção adequada de DQO facilmente biodegradável e nitrogênio amoniacal (C /N). Como o estágio de nitrificação do MBBR requer oxigênio dissolvido elevado, o oxigênio dissolvido no refluxo tem um impacto significativo no desempenho do MBBR. Isto resulta em um limite superior da razão de refluxo mais econômica (refluxo Q/fluente Q) na produção. Acima deste valor, a eficiência global da desnitrificação diminui quando o fluxo de retorno aumenta ainda mais. Se a natureza do efluente for adequada para a desnitrificação inicial, a taxa de remoção de nitrogênio está geralmente entre 50% e 70% a uma taxa de retorno de (1:1) a (3:1). Na prática de produção, as taxas de desnitrificação podem ser afetadas por fatores como: localização, diferenças sazonais nas propriedades do efluente (por exemplo, C/N), concentração de oxigênio dissolvido trazido para o reator e temperatura do efluente.
2.7.2 Reator de Biofilme de Leito Móvel com Pós-Desnitrificação
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%) com TRH curta.
Se os requisitos de DBO e nitrato do efluente forem mais rigorosos, uma pós-desnitrificação poderá ser necessária após a pequena aeração do MBBR. a experiência operacional mostra que se houver um processo de sedimentação a montante, pode haver concentrações de fósforo na pós-desnitrificação que não são suficientes para a síntese celular, e o desempenho da desnitrificação pode ser inibido nesse ponto.
Quando o carbono é sobrecarregado, a taxa máxima de remoção da área superficial do transportador de nitrato (SARR) da fonte de carbono aplicada pode ser superior a 2g/(m2 -d). As taxas de remoção da área superficial de nitrato para diferentes fontes de carbono e diferentes temperaturas são fornecidas nas Figuras 2-9.
● Figura 1-9 Taxa de remoção de área superficial de transportadores com diferentes fontes de carbono em função da temperatura
2.7.3 Reator combinado de biofilme de leito móvel pré/pós-desnitrificação
Reatores de leito móvel com desnitrificação frontal e traseira podem ser combinados, aproveitando assim a economia da desnitrificação frontal. O projeto do reator de desnitrificação frontal pode ser considerado como um tanque de aeração no inverno. O projeto pode considerar o uso do reator de desnitrificação frontal como tanque de aeração no inverno. Isto é porque.
1) Aumentar o volume do tanque de reação de aeração ajuda a melhorar a nitrificação.
2) As temperaturas mais baixas da água podem levar ao aumento das concentrações de oxigênio dissolvido e à redução da DQO dissolvida, o que pode afetar a eficácia da desnitrificação inicial.
3) No inverno, o reator pós-desnitrificação pode realizar todas as tarefas de desnitrificação.
2.7.4 Agitação de Desnitrificação
Na desnitrificação MBBR, um misturador mecânico submersível montado em trilho foi usado para circular e misturar o líquido no reator
corpo e transportador. Os seguintes aspectos devem ser considerados especificamente ao projetar o agitador: (1) a localização e direção do agitador; (3)Tipo de agitador; (3) agitando energia.
A densidade relativa do transportador de biofilme é de cerca de 00,96, portanto ele flutuará na água sem aplicação de energia, o que é diferente do processo de lodo ativado. Quando não há energia aplicada no processo de lodo ativado, os sólidos (lodo) sedimentam.
Como resultado, no MBBR, o agitador deve ser colocado próximo à superfície da água, mas não muito próximo da superfície da água, caso contrário, criará um vórtice na superfície da re-água e, assim, trará ar para dentro do reator. Conforme mostrado na Figura 1-10, o agitador deve ser ligeiramente inclinado para baixo para que o transportador possa ser empurrado mais profundamente no reator. Geralmente, um MBBR não aerado requer 25 a 35 w/m3 de energia para agitar todo o transportador. A agitação do MBBR desnitrificante deve ser especialmente considerada. Nem todos os agitadores são adequados para uso em MBBR por um longo período. O fabricante do agitador (ABS), utilizando diversas unidades MBBR, desenvolveu o agitador ABS123K especificamente adequado para reatores de leito móvel. Este agitador é feito de aço inoxidável com um agitador curvado para trás, que é capaz de suportar a abrasão do agitador pelo transportador. Para evitar danos ao transportador e desgaste do agitador, o agitador ABS123K possui barras redondas de 12 mm soldadas ao longo das asas da hélice. Quando utilizado em um reator de leito móvel, a velocidade do agitador ABS123K é bastante baixa (90 rpm a 50 Hz e 105 rpm a 60 Hz). A energia de mistura necessária para agitar o MBBR desnitrificante está relacionada à taxa de enchimento do transportador e ao crescimento esperado do biofilme. A experiência prática mostra que a agitação é mais eficiente em baixas taxas de enchimento do veículo (por exemplo,<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 compatible.
● Figura 10
(a) Agitador ABS123K voltado para a superfície da água e inclinado 30 graus para baixo para empurrar o transportador mais profundamente no reator;
(b) desnitrificação MBBR em operação em uma estação de tratamento de águas residuais
2.8 Pré-processamento
Tal como acontece com outras tecnologias de biofilme submerso, a água de alimentação do MBBR requer um pré-tratamento adequado. Para uma boa grelha e sedimentação é necessário evitar o acúmulo a longo prazo de materiais inertes desagradáveis, como detritos, plásticos e areia no MBBR. Como o MBBR está parcialmente preenchido com transportadores, estes materiais inertes são difíceis de remover quando entram no MBBR. Quando o tratamento primário estiver disponível, os fabricantes de MBBR geralmente recomendam que a folga da grelha não seja maior que 6 mm e, se nenhum tratamento primário estiver disponível, uma grelha fina de 3 mm ou menos deverá ser instalada. Além disso, se o MBBR for adicionado ao processo existente, não há necessidade de adicionar mais grelhas se o nível de tratamento existente já for elevado.
2.9 Separação Sólido-Líquido de MBBR
Comparado ao processo de lodo ativado, o processo de leito móvel é muito flexível do ponto de vista da subsequente separação sólido-líquido de grande porte. O efeito do tratamento biológico do processo de leito móvel é independente da etapa de separação sólido-líquido, portanto suas unidades de separação sólido-líquido podem ser variadas. Além disso, a concentração de sólidos do efluente MBBR é pelo menos uma ordem de grandeza inferior à do processo de lodo ativado. Portanto, uma variedade de tecnologias de separação sólido-líquido foram aplicadas com sucesso ao MBBR, que podem ser combinadas com tecnologias simples e eficientes de separação sólido-líquido, como flotação de ar ou tanques de sedimentação de alta densidade, onde a terra é valiosa. Na modernização de estações de tratamento de águas residuais existentes, os tanques de decantação existentes podem ser usados para separação de sólidos em MBBR.
2.10 Considerações ao projetar MBBR
O seguinte é muito importante para o design do MBBR.
2.10.1 Vazão de deslocamento MBBR (taxa de fluxo 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. >35m/h), os portadores se acumularão na rede interceptora e gerarão grandes perdas de carga. Às vezes, as condições hidráulicas na vazão de pico determinarão a geometria e o número de séries do MBBR. Consultar o fabricante e determinar a vazão de deslocamento apropriada é importante para o projeto do MBBR. A proporção do reator também é um fator. Em geral, uma relação de aspecto pequena (por exemplo, 1:1 ou menos) ajuda a reduzir o desvio do transportador em direção à grade interceptora em taxas de fluxo de pico e permite uma distribuição mais uniforme dos transportadores dentro do reator.
2.10.2 Problemas de espuma do tanque MBBR
Problemas de espuma não são comuns no MBBR, mas são propensos a ocorrer durante uma partida ou operação inadequada. Devido às duas paredes divisórias no meio da piscina contínua serem mais altas que a superfície da água, a espuma ficará limitada ao MBBR. Se for necessário controlar a espuma, recomenda-se o uso de agentes antiespumantes. O uso de antiespumantes cobrirá o transportador e impedirá a difusão do substrato para o biofilme, o que pode afetar o desempenho do MBBR. Antiespumantes de siliceto não devem ser usados, pois não são compatíveis com transportadores plásticos.
2.10.3 Espaço de transporte e armazenamento temporário
Para reatores de leito móvel bem projetados e construídos, embora as falhas sejam raras, é prudente eliminar o problema de como mover o transportador para fora do reator e armazená-lo quando o reator for desligado devido à manutenção, etc. . Todos os líquidos no reator, incluindo os transportadores, podem ser drenados por uma bomba de vórtice de roda côncava de 10 cm. Se a taxa de enchimento projetada for adequada, o transportador de um reator pode ser temporariamente movido para outro reator. Contudo, a desvantagem deste método é que é difícil restaurar ambos os reatores às suas taxas de enchimento originais quando os transportadores são movidos para trás. Uma vez que os transportadores são bombeados de volta para o reator, a única maneira razoável de medir com precisão a taxa de enchimento do transportador é esvaziar o reator e medir a altura do transportador em ambos os reatores. Idealmente, haveria outro conjunto ou outra unidade não utilizada que pudesse ser usada como um recipiente de armazenamento temporário para os transportadores, de modo que a proporção original do transportador de enchimento do reator pudesse ser facilmente assegurada.