Catálisis versus papel
En esta etapa, el OD del reactor se mantiene en 0,5 mg/L controlando la tasa de aireación pero asegurando la mezcla sólido-líquido. La Figura 4 muestra la relación entre DQO y desnitrificación en los reactores R2 a R4. Muestra que en los reactores R2 a R4 se produce una desnitrificación completa. Todo el nitrato se convierte en nitrógeno gaseoso durante la fase anóxica de 2 h. Las tasas reales de eliminación total de nitrógeno de los reactores R2 a R4 son 0,42, 0,85 y 0,91 mgng-1 ss min-1 respectivamente. Estos valores se pueden comparar con los obtenidos mediante tratamientos biológicos convencionales.
Utilice 0,8 mg/L de OD para desnitrificar con agitación a 3,5.
Para estudiar el efecto del OD en la desnitrificación de partículas microbianas, la concentración de OD en todos los reactores se incrementó a 0,8 mg/L aumentando la tasa de aireación. La Figura 5 muestra la relación entre DQO y desnitrificación cuando la concentración de DO en los reactores R2 a R4 es de 0,8 mg/L. La eficiencia de desnitrificación de los reactores R2 a R4 es aproximadamente del 40 %, pero en todos los reactores la concentración de nitrato en el agua de descarga es. sigue siendo alta, y en comparación con el resultado de una concentración de OD de 0,5 mg/L, solo se ha producido una desnitrificación parcial (Figura 4). Las Figuras 4 y 5 muestran que la actividad de las bacterias desnitrificantes en los gránulos microbianos se inhibe con altas concentraciones de OD. Obviamente, el DO no es un inhibidor de las sustancias que sintetiza, sino un inhibidor de la actividad de la desnitrificación reductasa. Cuando la concentración de oxígeno disuelto es superior a 1,0 mg/L/L, el efecto de desnitrificación puede ignorarse.
3.6 Heterotrofia Las actividades de las bacterias, las bacterias nitrificantes y las bacterias desnitrificantes
Las actividades respectivas de los oxidantes de nitrógeno amoniacal y los oxidantes de nitrito se describen mediante la tasa real de utilización de oxígeno nitrógeno amoniacal (SOUR) NH4 y la tasa real de utilización de oxígeno nitrógeno amoniacal (SOUR) NO2. Sin embargo, la actividad de las bacterias heterótrofas se puede cuantificar en función de su tasa real de utilización de oxígeno heterótrofo (SOUR) H. Cultivo en estado estacionario de (SOUR)NH4, (SOUR)NO2 y (SOUR)NO2 en gránulos aeróbicos a diferentes relaciones N/DQO. El lodo se muestra en la Figura 6. La Figura 7 muestra las tasas de reducción de nitrógeno (qobs) para NH4 (ácido) y NO2 (ácido). Altas concentraciones de OD conducen a una baja actividad de desnitrificación. Como se puede ver en los qobs de la Figura 7, las bacterias desnitrificantes granulares aeróbicas parecen ser directamente proporcionales a la relación N/DQO o al número de bacterias nitrificantes en el medio de cultivo.
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4 Discusión
La Figura 1 muestra que la relación N/DQO en el medio de cultivo oscila entre 5/100 y 30/100. , se pueden formar partículas microbianas. Más del 95% de la DQO del agua entrante se elimina durante la etapa de aireación y el amoníaco se convierte completamente en nitrato (Figura 2). La tasa de sedimentación del lodo granular aeróbico cultivado en los reactores R1 a R4 es superior a 60 m3/h, y la capacidad de biorretención de todos los reactores alcanza 9 gvss/L. La tasa de sedimentación del lodo activado convencional es inferior a 10 m3/h. En comparación con la biofloculación convencional, una tasa de sedimentación de lodos granulares aeróbicos satisfactoria puede garantizar que los biosólidos del agua entrante se puedan separar fácil y eficazmente, y una alta bioconcentración significa que se pueden desarrollar reactores de lodos granulares aeróbicos pequeños y compactos. Los reactores aeróbicos de lodo granular pueden cultivarse bien en 2 a 4 semanas, mientras que los sistemas anaeróbicos granulares (UASB, etc.) requieren al menos 4 meses de cuidadoso entrenamiento para madurar. En este estudio, el reactor aeróbico de lodos granulares había estado funcionando de manera estable durante más de un año, momento en el que el experimento había terminado. Estos resultados indican que es factible y beneficioso utilizar partículas aeróbicas para mejorar la eliminación simultánea de materia orgánica y nitrógeno en plantas de tratamiento de aguas residuales existentes.
Como se puede observar en la Figura 2-6, las bacterias heterótrofas, las bacterias nitrificantes y las bacterias desnitrificantes pueden existir en medios de cultivo con diferentes proporciones N/DQO. De hecho, la mayoría de las bacterias desnitrificantes son bacterias especializadas ampliamente distribuidas en varios grupos fisiológicos y taxonómicos. Durante el ejercicio aeróbico
A continuación, utilizan el oxígeno como aceptor final de electrones. La Figura 3-5 revela los efectos del OD y la agitación sobre la eficiencia de desnitrificación de las partículas microbianas. Debido a que las partículas cultivadas por los microorganismos son muy pesadas, se depositarán en el fondo del reactor si no se agitan lo suficiente. Como resultado, el contacto entre las partículas y el nitrógeno disuelto es muy pobre y, como se puede observar en la Figura 3, la desnitrificación no puede ocurrir de manera eficiente. Por lo tanto, para lograr una eficiencia eficaz en la eliminación de nitrógeno en biorreactores basados en partículas, es necesaria una cierta cantidad de agitación para garantizar un buen contacto entre las partículas y el nitrógeno disuelto.
En condiciones de agitación, se puede ver en las Figuras 4 y 5 que OD menos de 0,5 mg/L es muy beneficioso para la desnitrificación, y la concentración de OD de 0,8 mg/L de desnitrificación de partículas microbianas se inhibe. De hecho, una vez que se sintetiza la enzima desnitrificante, las bacterias la mantendrán en condiciones aeróbicas, pero su función será inhibida por altas concentraciones de OD. Por otro lado, se ha informado ampliamente que el oxígeno disuelto inhibe hasta cierto punto cada paso de la desnitrificación.
La Figura 6 muestra que a medida que aumenta la relación N/DQO del medio de cultivo, la actividad del nitrógeno amoniacal y las bacterias oxidantes de nitrito aumenta considerablemente, pero la actividad de las bacterias heterótrofas en el lodo granular aeróbico disminuye rápidamente. Los resultados muestran que cuando aumenta la relación N/DQO del medio de cultivo, el número de unas pocas bacterias nitrificantes superará gradualmente el número de bacterias heterótrofas, y la posición dominante de las bacterias heterótrofas se vuelve cada vez más pequeña. Se han informado fenómenos similares en reactores de biopelículas.
La Figura 7 muestra el efecto de la relación media de OD y N/DQO sobre la actividad cuantitativa de las bacterias desnitrificantes en todo el sedimento microbiano. Las primeras discusiones indicaron que las bacterias desnitrificantes son muy sensibles a la concentración de OD en los biorreactores. La actividad de las bacterias desnitrificantes es mucho mayor con 0,5 mg/L de oxígeno disuelto que con 0,8 mg/L de oxígeno disuelto. Cuando la concentración de OD es de 0,5 mg/L, las tasas reales de eliminación de nitrógeno total de las partículas microbianas cultivadas en los reactores R2 a R4 son 0,42, 0,85 y 0,91 mgn/(GSS·min) respectivamente, lo que es comparable a la actividad obtenida mediante la desnitrificación convencional. Tratamiento. Comparación de datos. Sabemos que qobs aumenta a medida que aumenta la relación N/DQO del medio de cultivo. La Figura 6 muestra que el aumento de la relación N/DQO del medio de cultivo conduce a un aumento en el número de bacterias desnitrificantes en el lodo granular aeróbico, y la Figura 2 muestra la concentración de nitrato en el reactor.
También aumentó. Batchlor (1982) propuso una fórmula para describir el impacto de la concentración de OD y nitrato en las bacterias desnitrificantes:
(1)
Donde: qNO3 representa la tasa real de reducción de nitrógeno (mgng -1ss min-1);
QNO3. MAX representa la tasa máxima de reducción de nitrógeno real;
SNO3 representa la concentración de NO3-N, mg/L;
Se representa la constante de velocidad de semirreacción del medio orgánico, mg/ L;
KO representa la constante de velocidad de media reacción de oxígeno, mg/L;
Según este modelo, aumentar la concentración de nitrato conducirá a un aumento en la tasa real de reducción de nitrato. , pero aumentar el OD reducirá la tasa real de reducción de nitratos. Estos datos experimentales son consistentes con los efectos esperados del modelo. Se puede observar que en la fase de partículas microbianas pueden existir bacterias heterótrofas, bacterias nitrificantes y bacterias desnitrificantes, lo que se espera que conduzca a un nuevo tipo de biorreactor eficiente basado en partículas.
Las partículas microbianas se cultivan en medio SBRS con diferentes ratios N/DQO, que pueden eliminar materia orgánica y nitrógeno al mismo tiempo. Se sabe que pueden existir bacterias heterótrofas, bacterias nitrificantes y bacterias desnitrificantes en las partículas. El cambio en el número de microorganismos en las partículas está estrechamente relacionado con la relación N/DQO en el medio de cultivo. El cultivo de partículas microbianas en un medio con una alta relación N/DQO puede aumentar las actividades de nitrificación y desnitrificación, mientras que la actividad de las bacterias heterótrofas en las partículas tiende a disminuir. Por eso los gránulos microbianos tienen ventajas sobre los lodos activados tradicionales. Pueden existir diferentes cepas en el mismo modelo microbiano, lo que proporciona una plataforma para la cooperación bacteriana. En este caso, se pueden realizar biorreactores más compactos para la eliminación de carbono y nitrógeno orgánicos. La concentración y la agitación de DO afectan la eficiencia de desnitrificación de las partículas microbianas. Se puede lograr una desnitrificación completa cuando la concentración de OD es de 0,5 mg/L, y la agitación es una condición necesaria para garantizar el contacto total entre las partículas y el nitrógeno disuelto. De lo contrario, la desnitrificación de las partículas microbianas es muy lenta. Este artículo abre un proceso de tratamiento biológico granular nuevo, compacto y eficiente para la eliminación de materia orgánica y nitrógeno de aguas residuales para ingenieros ambientales.
La tasa de crecimiento real y la relación proporcional entre las dos cepas del sistema.
3.3 La desnitrificación no requiere agitación y OD
La Figura 3 muestra la relación entre DQO y desnitrificación en los reactores R2 a R4 en condiciones anaeróbicas. Se puede observar que en el reactor se produjo una pequeña cantidad de reacción de desnitrificación. Las tasas totales de eliminación de nitrógeno de los reactores R2 a R4 son 21, 24% y 26% respectivamente, pero la tasa de eliminación de DQO es muy baja en estas condiciones operativas. Dado que la gravedad específica real de las partículas aeróbicas es mayor que la del agua de control, se depositarán en el fondo del reactor sin suficiente agitación.
Esto conducirá a un contacto insuficiente entre las partículas y la solución del medio de cultivo, con el resultado de que la transferencia de masa se verá limitada debido a la falta de material de agitación, razón por la cual se observa la baja eficiencia de desnitrificación (Figura 3).
3.4 Utilice 0,5 mg/L de OD para desnitrificar bajo agitación.
En esta etapa, el OD del reactor se mantiene en 0,5 mg/L controlando la tasa de aireación pero asegurando la mezcla sólido-líquido. La Figura 4 muestra la relación entre DQO y desnitrificación en los reactores R2 a R4. Muestra que en los reactores R2 a R4 se produce una desnitrificación completa. Todo el nitrato se convierte en nitrógeno gaseoso durante la fase anóxica de 2 h. Las tasas reales de eliminación total de nitrógeno de los reactores R2 a R4 son 0,42, 0,85 y 0,91 mgng-1 ss min-1 respectivamente. Estos valores se pueden comparar con los obtenidos mediante tratamientos biológicos convencionales.
Utilice 0,8 mg/L de OD para desnitrificar con agitación a 3,5.
Para estudiar el efecto del OD en la desnitrificación de partículas microbianas, la concentración de OD en todos los reactores se incrementó a 0,8 mg/L aumentando la tasa de aireación. La Figura 5 muestra la relación entre DQO y desnitrificación cuando la concentración de DO en los reactores R2 a R4 es de 0,8 mg/L. La eficiencia de desnitrificación de los reactores R2 a R4 es aproximadamente del 40 %, pero en todos los reactores la concentración de nitrato en el agua de descarga es. sigue siendo alta, y en comparación con el resultado de una concentración de OD de 0,5 mg/L, sólo se ha producido una desnitrificación parcial (Figura 4). Las Figuras 4 y 5 muestran que la actividad de las bacterias desnitrificantes en los gránulos microbianos se inhibe con altas concentraciones de OD. Obviamente, el DO no es un inhibidor de las sustancias que sintetiza, sino un inhibidor de la actividad de la desnitrificación reductasa. Cuando la concentración de oxígeno disuelto es superior a 1,0 mg/L/L, el efecto de desnitrificación puede ignorarse.
3.6 Heterotrofia Las actividades de las bacterias, las bacterias nitrificantes y las bacterias desnitrificantes
Las actividades respectivas de los oxidantes de nitrógeno amoniacal y los oxidantes de nitrito se describen mediante la tasa real de utilización de oxígeno nitrógeno amoniacal (SOUR) NH4 y la tasa real de utilización de oxígeno nitrógeno (SOUR) NO2. Sin embargo, la actividad de las bacterias heterótrofas se puede cuantificar en función de su tasa real de utilización de oxígeno heterótrofo (SOUR) H. El (SOUR)NH4, (SOUR)NO2 y (SOUR)NO2 de lodos granulares aeróbicos cultivados en estado estacionario bajo diferentes proporciones N/DQO se muestran en la Figura 6. La Figura 7 muestra las tasas de reducción de nitrógeno (qobs) para NH4 (ácido) y NO2 (ácido). Altas concentraciones de OD conducen a una baja actividad de desnitrificación. Como se puede ver en los qobs de la Figura 7, las bacterias desnitrificantes granulares aeróbicas parecen ser directamente proporcionales a la relación N/DQO o al número de bacterias nitrificantes en el medio de cultivo.
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4 Discusión
La Figura 1 muestra que la relación N/DQO en el medio de cultivo oscila entre 5/100 y 30/100. , se pueden formar partículas microbianas. Más del 95% de la DQO del agua entrante se elimina durante la etapa de aireación y el amoníaco se convierte completamente en nitrato (Figura 2). La tasa de sedimentación del lodo granular aeróbico cultivado en los reactores R1 a R4 es superior a 60 m3/h, y la capacidad de biorretención de todos los reactores alcanza 9 gvss/L. La tasa de sedimentación del lodo activado convencional es inferior a 10 m3/h. En comparación con la biofloculación convencional, una tasa satisfactoria de sedimentación de lodos granulares aeróbicos puede garantizar que los biosólidos del agua entrante se puedan separar fácil y eficazmente, y una alta bioconcentración significa que se pueden desarrollar reactores de lodos granulares aeróbicos compactos y pequeños. Los reactores aeróbicos de lodo granular pueden cultivarse bien en 2 a 4 semanas, mientras que los sistemas anaeróbicos granulares (UASB, etc.) requieren al menos 4 meses de cuidadoso entrenamiento para madurar. En este estudio, el reactor aeróbico de lodos granulares había estado funcionando de manera estable durante más de un año, momento en el que el experimento había terminado. Estos resultados indican que es factible y beneficioso utilizar partículas aeróbicas para mejorar la eliminación simultánea de materia orgánica y nitrógeno en plantas de tratamiento de aguas residuales existentes.
Como se puede observar en la Figura 2-6, las bacterias heterótrofas, las bacterias nitrificantes y las bacterias desnitrificantes pueden existir en medios de cultivo con diferentes proporciones N/DQO. De hecho, la mayoría de las bacterias desnitrificantes son bacterias especializadas ampliamente distribuidas en varios grupos fisiológicos y taxonómicos. Durante el ejercicio aeróbico
A continuación, utilizan el oxígeno como aceptor final de electrones. La Figura 3-5 revela los efectos del OD y la agitación sobre la eficiencia de desnitrificación de las partículas microbianas. Debido a que las partículas cultivadas por los microorganismos son muy pesadas, se depositarán en el fondo del reactor si no se agitan lo suficiente. Como resultado, el contacto entre las partículas y el nitrógeno disuelto es muy pobre y, como se puede observar en la Figura 3, la desnitrificación no puede ocurrir de manera eficiente.
Por lo tanto, para lograr una eficiencia eficaz en la eliminación de nitrógeno en biorreactores basados en partículas, es necesaria una cierta cantidad de agitación para garantizar un buen contacto entre las partículas y el nitrógeno disuelto. En condiciones de agitación, se puede ver en las Figuras 4 y 5 que OD menos de 0,5 mg/L es muy beneficioso para la desnitrificación, y la concentración de OD de 0,8 mg/L de desnitrificación de partículas microbianas se inhibe. De hecho, una vez que se sintetiza la enzima desnitrificante, las bacterias la mantendrán en condiciones aeróbicas, pero su función será inhibida por altas concentraciones de OD. Por otro lado, se ha informado ampliamente que el oxígeno disuelto inhibe hasta cierto punto cada paso de la desnitrificación.
La Figura 6 muestra que a medida que aumenta la relación N/DQO del medio de cultivo, la actividad del nitrógeno amoniacal y las bacterias oxidantes de nitrito aumenta considerablemente, pero la actividad de las bacterias heterótrofas en el lodo granular aeróbico disminuye rápidamente. Los resultados muestran que cuando aumenta la relación N/DQO del medio de cultivo, el número de unas pocas bacterias nitrificantes superará gradualmente el número de bacterias heterótrofas, y la posición dominante de las bacterias heterótrofas se vuelve cada vez más pequeña. Se han informado fenómenos similares en reactores de biopelículas.
La Figura 7 muestra el efecto de la relación media de OD y N/DQO sobre la actividad cuantitativa de las bacterias desnitrificantes en todo el sedimento microbiano. Las primeras discusiones sugirieron que las bacterias desnitrificantes son muy sensibles a la concentración de OD en los biorreactores. La actividad de las bacterias desnitrificantes es mucho mayor con 0,5 mg/L de oxígeno disuelto que con 0,8 mg/L de oxígeno disuelto. Cuando la concentración de OD es de 0,5 mg/L, las tasas reales de eliminación de nitrógeno total de las partículas microbianas cultivadas en los reactores R2 a R4 son 0,42, 0,85 y 0,91 mgn/(GSS·min) respectivamente, lo que es comparable a la actividad obtenida mediante la desnitrificación convencional. Tratamiento. Comparación de datos. Sabemos que qobs aumenta a medida que aumenta la relación N/DQO del medio de cultivo. La Figura 6 muestra que el aumento de la relación N/DQO del medio de cultivo conduce a un aumento en el número de bacterias desnitrificantes en el lodo granular aeróbico, y la Figura 2 muestra la concentración de nitrato en el reactor.
También aumentó. Batchlor (1982) propuso una fórmula para describir el impacto de la concentración de OD y nitrato en las bacterias desnitrificantes:
(1)
Donde: qNO3 representa la tasa real de reducción de nitrógeno (mgng -1ss min-1);
QNO3. MAX representa la tasa máxima de reducción de nitrógeno real;
SNO3 representa la concentración de NO3-N, mg/L;
Se representa la constante de velocidad de semirreacción del medio orgánico, mg/ L;
KO representa la constante de velocidad de media reacción de oxígeno, mg/L;
Según este modelo, aumentar la concentración de nitrato conducirá a un aumento en la tasa real de reducción de nitrato. , pero aumentar el OD reducirá la tasa real de reducción de nitratos. Estos datos experimentales son consistentes con los efectos esperados del modelo. Por lo tanto, de este tema se deduce que pueden existir bacterias heterótrofas, nitrificantes y desnitrificantes en la fase granular microbiana y que los nuevos biorreactores eficientes basados en partículas son prometedores.
Resumen: En reactores discontinuos de secuenciación, los microorganismos se cultivan en diferentes proporciones N/DQO. Los resultados muestran que las bacterias heterótrofas, las bacterias nitrificantes y las bacterias desnitrificantes pueden neutralizarse en partículas microbianas. Sin embargo, el aumento de la relación N/DQO en el medio de cultivo dio lugar a cambios significativos en el número de las tres cepas en el sedimento. La aclimatación en un medio con una alta relación N/DQO aumentó la actividad de las bacterias nitrificantes y desnitrificantes en el lodo granular, pero el número de bacterias heterótrofas en el lodo granular disminuyó con un aumento en la relación N/DQO del medio. Se descubrió que la concentración de oxígeno disuelto tiene un impacto significativo en la eficiencia de desnitrificación de las partículas microbianas. Al mismo tiempo, los resultados de la investigación también muestran que proporcionar energía híbrida confiable garantiza una gran cantidad de migración de líquidos y partículas durante el proceso de desnitrificación. Se puede demostrar que una sola partícula basada en SBR puede eliminar de manera eficiente y estable toda la materia orgánica y el nitrógeno. El primer estudio demuestra la capacidad de las partículas microbianas para eliminar simultáneamente carbono orgánico y nitrógeno de las aguas residuales.
Palabras clave: partículas microbianas N/DQO eliminación de materia orgánica reacción de nitrificación reacción de desnitrificación
1. Introducción
Con la implementación de normas de protección ambiental cada vez más estrictas, se avanza, La tecnología de desnitrificación de aguas residuales económica y eficaz es cada vez más importante. Se han desarrollado e implementado muchas mejoras y métodos para la eliminación de nitrógeno de las aguas residuales. Básicamente, los procesos que eliminan nitrógeno se pueden dividir en lodos suspendidos y cultivos de película fija. Estos sistemas de lodos en suspensión sufren acumulación de lodos. La desventaja de ser grande es que es muy sensible a los impactos de carga, pero los sistemas de membranas fijas tienen problemas como la obstrucción y el desprendimiento relacionados con la biopelícula.
Al mismo tiempo, debido a que las bacterias nitrificantes son sensibles al medio ambiente y tienen bajas tasas de crecimiento, es difícil obtener y mantener suficiente biomasa nitrificante en sistemas de tratamiento de aguas residuales de cultivos fijos y suspendidos convencionales. Pero la nitrificación es el primer paso en la desnitrificación, convirtiendo el nitrito y el nitrato en gas nitrógeno.
Las partículas aeróbicas en el tratamiento de aguas residuales son un fenómeno descrito recientemente y un posible sinónimo biológico bajo investigación activa. Los sistemas granulares tienen varias ventajas sobre los sistemas tradicionales de tratamiento de aguas residuales. Los ejemplos incluyen mayor densidad y estructura microbiana más fuerte, buena capacidad de sedimentación, alto tiempo de residencia de la biomasa y la capacidad de soportar altas tasas de carga orgánica. La tecnología granular aeróbica parece ser un desafío potencial para la eliminación del nitrógeno amoniacal de las aguas residuales. Por lo tanto, es muy deseable que las partículas aeróbicas mezcladas puedan eliminar simultáneamente el carbono orgánico y el nitrógeno, que a menudo están presentes en las aguas residuales. La desnitrificación completa incluye nitrificación y desnitrificación. Los nitritos y nitratos formados por nitrificación requieren desnitrificación para generar nitrógeno. Como todos sabemos, la desnitrificación es un proceso anaeróbico y se ve afectada por el oxígeno disuelto [OD]. Hasta la fecha, hay pocos datos sobre la eliminación simultánea de materia orgánica y nitrógeno por partículas microbianas. Por lo tanto, este artículo estudia principalmente el desarrollo de lodos granulares aeróbicos bajo diferentes proporciones de sustrato N/DQO, la viabilidad de la eliminación simultánea de materia orgánica y nitrógeno en biorreactores de un solo pellet y los efectos de la [DO] y el grado de mezcla en los lodos granulares microbianos. Impacto en la eficiencia de la desnitrificación.
2 Materiales y métodos
2.1 Establecimiento y funcionamiento del reactor
Cuatro cilindros con un volumen efectivo de 2,4L (alto 8 cm, diámetro 6 cm) se utiliza como reactor discontinuo de secuenciación (SBR), teniendo cada cilindro la misma geometría. El reactor lleva más de un año en funcionamiento. Hace 340 días, los reactores 1-4 (r1 a R4) recibieron un caudal de aire de 2,4 L/min, equivalente a una velocidad de ascenso del aire en la superficie de 2,4 cm/min. Durante este período, la concentración de OD en el reactor superó los 2,0 mg/L. Todos los reactores se hicieron funcionar en secuencia durante 4 horas: entrada de agua durante 4 minutos, aireación durante 230 minutos, sedimentación durante 2 minutos y drenaje durante 4 minutos. La salida de drenaje se encuentra en el centro del reactor cilíndrico. Después de 340 días, para observar el rendimiento de desnitrificación de partículas microbianas cultivadas en diferentes proporciones de sustrato N/DQO, el tiempo del ciclo de SBR se aumentó a 6 horas, es decir, 4 minutos de entrada de agua, 230 minutos de aireación, anaeróbico o etapa anóxica 2 horas, 2 minutos para asentarse, 4 minutos para drenar. Se realizaron los siguientes tres experimentos: (1) Después de 342 días, la concentración de OD en todos los reactores cayó a 0,8 mg/L y el caudal de aire cayó a 1,0 L/min (2) Después de 350 días, el OD del reactor; Los reactores cayeron aún más a 0,5 mg/L. La velocidad de aireación se redujo a 0,5 L/min. ⑶Después de 355 días, todos los reactores detendrán la aireación y crearán un ambiente libre de oxígeno. Durante la etapa anaeróbica o anóxica, agregar etanol al reactor como fuente adicional de carbono para la etapa de desnitrificación a una concentración de 600 mg/L
2.2 vehículos
El reactor 1-4 fue inoculado con 650 ml de lodo activado fresco de una planta de tratamiento de aguas residuales municipal local (equivalente a 3000 mg/L de sólidos en suspensión). La concentración inicial de biomasa del reactor fue de 2000 mg de peso seco por litro. Los sustratos artificiales utilizan principalmente elementos esenciales como etanol, cloruro de amonio y bicarbonato de sodio como fuentes únicas de carbono. La demanda química de oxígeno del etanol se fija en 500 mg/L, mientras que la concentración de nitrógeno amoniacal varía de 25 a 150 mg/L en R1 a R4, y la relación N/DQO de cada sustrato es de 5/100-30/100. . Para cumplir con los requisitos de crecimiento de las bacterias nitrificantes, la proporción de bicarbonato a nitrógeno amoniacal en todos los reactores se mantuvo constante en 8,0 mg/mg. Los oligoelementos presentes en las aguas residuales producidas por el hombre se pueden encontrar en otros lugares. El pH del reactor se redujo al intervalo de 8,2-7,5. La temperatura de prueba se controla a 25°C.
2.3 Método de análisis
2.3.1 Concentración de nitrógeno amoniacal y nitrógeno.
Las concentraciones de amoniaco, nitrito y nitrato se midieron mediante un analizador de inyección de flujo (), mientras que la concentración de DQO se midió mediante métodos estándar.
2.3.2 Tasa de utilización de oxígeno de las especies biológicas
La tasa de utilización de oxígeno de las especies biológicas (SOUR)h de bacterias heterótrofas y las bacterias oxidantes de nitrógeno amoniacal y nitrito de las bacterias oxidantes de nitrógeno amoniacal y Bacterias oxidantes de nitritos. La utilización biológica de oxígeno de los nitratos ((SOUR)NH4 y (SOUR)NO2) se puede medir mediante métodos estándar (APHA, 1998). ). Se lava cuidadosamente una cierta cantidad de muestras granulares con agua del grifo y luego se coloca en una botella de DBO limpia.
Luego, llene la botella de DBO con la solución de medio de cultivo y nutriente previamente aireado e inserte la sonda con el sensor de oxígeno colocado en el agitador en la botella de DBO inmediatamente. La disminución de OD se registró a intervalos de 15S. Con base en los registros de concentración de OD a lo largo del proceso, se puede calcular la tasa de utilización de oxígeno de las especies nacidas. Las concentraciones de biomasa, DQO, NH4-N y NO2-N se mantuvieron constantes en 500 mg/L, 400 mg/L, 20 mg/L y 20 mg/L, respectivamente. Acid)h, ((ácido)NH4) y (ácido)NO2 se determinaron en etanol, NH4Cl y NaNO2. La prueba de acidez se realiza a 25°C.
2.3.3 Propiedades físicas de las partículas
Utilizar un sistema de análisis de tamaño de partículas láser (Malvern Mastersizer serie 2600) o analizador de imágenes (analizador de imágenes Quantimner 500, Lecia Cambridge Instruments). Los sólidos suspendidos (SS) y los sólidos suspendidos volátiles (SSV) se miden mediante métodos estándar (APHA, 1998).
3 resultados
3.1 Lodo granular aeróbico con diferentes ratios N/DQO en el medio de cultivo
El tamaño medio de flóculo del lodo inoculado es de 90 μm. Después de 20 días de funcionamiento, se formaron partículas aeróbicas en los cuatro reactores. El tamaño de las partículas aeróbicas se estabiliza gradualmente. Después de 40 días, los diámetros promedio de R1, R2, R3 y r 4 fueron 1,9 mm, 1,5 mm, 0,5 mm y 0,4 mm respectivamente. En estado estacionario, la concentración de biomasa en el reactor aumenta más allá de 10 GSS/L. Cuando la relación N/DQO del medio de cultivo aumentó de 5/100 a 30/100, la relación VSS/SS disminuyó de 0,94 a 0,79. Las observaciones microbiológicas mostraron que el lodo granular aeróbico en los cuatro reactores tenía una estructura densa y una forma significativamente esférica en comparación con el lodo inoculado.
3.2 Relación entre DQO y nitrificación en condiciones aeróbicas
La Figura 2 muestra la relación entre DQO y nitrificación cuando los reactores R1 a R4 operan durante un ciclo de 4 horas. Los datos saltan de la siguiente manera: (1) Casi toda la DQO del agua entrante se elimina en los primeros 30 minutos (2) Cuando la relación N/DQO en el medio de cultivo es 5/100, no se producen nitritos ni nitratos en el reactor R1; Cuando la relación N/DQO en cada medio de cultivo es 10, 20/100 y 30/100, se puede observar la relación entre DQO y nitrificación. (3) Después de eliminar la DQO, se produce una reacción de nitrificación completa en los reactores R2 a R4. (4) La eliminación del nitrógeno amoniacal 30 minutos antes del tiempo del ciclo es un requisito para el crecimiento microbiano, y la fuente de nitrógeno reemplaza la reacción de nitrificación, porque ninguna de las dos es necesaria. En esta etapa no se produce nitrito ni nitrito; 5] En términos de formación de nitrito, no se observa ningún producto de nitrato lento, de hecho, la reacción de nitrificación la completan principalmente dos tipos de bacterias, las responsables de la oxidación del nitrógeno amoniacal; para la formación de nitrito y oxidación de nitrito. Las bacterias convierten el nitrito en nitrato. En condiciones de cultivo normales, hay al menos dos factores que afectan la eficiencia de la reacción de nitrificación, a saber, las bacterias oxidantes del nitrógeno del amoníaco y las bacterias oxidantes de los nitritos en la población microbiana.