Conception de processus MBBR Calculer et détailler

Conception de processus MBBR Calculer et détailler

Par : Kate

Email: info@juntaiplastic.com

Date : 12 juillet 2021

Table des matières

1. Qu'est-ce que MBBR et MBBR Full Form

2. Conception du procédé MBBR

2.1 Introduction du support de biofilm

2.2 Élimination des substances carbonées

2.3 Conception de MBBR à forte charge

2.4 Conception de la charge conventionnelle MBBR

2.5 Conception du MBBR à faible charge

2.6 Nitrification de la technologie MBBR

2.7 Dénitrification du réservoir MBBR

     2.7.1 Réacteur à biofilm à lit mobile avec pré-dénitrification

     2.7.2 Réacteur à biofilm à lit mobile avec post-dénitrification

     2.7.3 Réacteur à biofilm à lit mobile combiné pré/post dénitrification

     2.7.4 Agitation de dénitrification

2.8 Pré-traitement

2.9Séparation solide-liquide du MBBR

2.10 Considérations lors de la conception du MBBR

     2.10.1MBBR Débit mobile (débit horizontal)

     2.10.2 Problèmes de mousse de réservoir MBBR

     2.10.3 Dégagement du lit de transporteur et stockage temporaire

1. Qu'est-ce que MBBR et MBBR Full Form

Au cours des 20 dernières années, le réacteur à biofilm à lit mobile (MBBR) a évolué pour devenir un procédé de traitement des eaux usées simple, robuste, flexible et compact. Différentes configurations de MBBR ont été utilisées avec succès pour l'élimination de la DBO, l'oxydation de l'ammoniac et l'élimination de l'azote, et peuvent répondre à différents critères de qualité des effluents, y compris des limitations strictes en nutriments.

Le réacteur à biofilm à lit mobile utilise du plastique spécialement conçu comme support de biofilm et, par agitation par aération, du liquide

Le support peut être mis en suspension dans le réacteur par reflux ou mélange mécanique. Dans la plupart des cas, le support est rempli entre 1/3 et 2/3 du réacteur. La polyvalence du MBBR permet à l'ingénieur de conception d'utiliser pleinement son imagination. La principale différence entre le MBBR et les autres réacteurs à biofilm est qu'il combine de nombreux avantages des méthodes de boues activées et de biofilm tout en évitant autant que possible leurs inconvénients.

1) Comme d'autres réacteurs à biofilms immergés, le MBBR est capable de former des biofilms actifs hautement spécialisés qui peuvent être adaptés aux conditions spécifiques à l'intérieur du réacteur. Le biofilm actif hautement spécialisé se traduit par une efficacité élevée par unité de volume du réacteur et augmente la stabilité du processus, réduisant ainsi la taille du réacteur.

2) La flexibilité et le flux de processus du MBBR sont très similaires à ceux des boues activées, permettant à plusieurs réacteurs d'être disposés séquentiellement le long de la direction d'écoulement pour répondre à plusieurs objectifs de traitement (par exemple, élimination de la DBO, nitrification, pré- ou post-dénitrification) sans le besoin d'une pompe intermédiaire.

3) La majeure partie de la biomasse active est retenue de manière persistante dans le réacteur, donc contrairement au procédé à boues activées, MBBR La concentration en solides dans l'effluent MBBR est au moins aussi élevée que la concentration en solides dans le réacteur. Le MBBR est un ordre de grandeur inférieur au réservoir de sédimentation traditionnel, donc en plus du réservoir de sédimentation traditionnel, le MBBR peut utiliser une variété de différents processus de séparation solide-liquide.

4) MBBR est polyvalent et le réacteur peut avoir différentes géométries. Pour les projets de rénovation, MBBR est bien adapté pour la rénovation des bassins existants.

2.Conception du procédé MBBR

La conception du MBBR est basée sur le concept que plusieurs MBBR forment une série, chacun avec une fonction spécifique, et que ces MBBR fonctionnent ensemble pour accomplir la tâche de traitement des eaux usées. Cette compréhension est appropriée car dans les conditions uniques fournies (par exemple, les donneurs d'électrons et les accepteurs d'électrons disponibles), chaque réacteur est capable de cultiver un biofilm spécialisé pouvant être utilisé pour réaliser une tâche de traitement particulière. Cette approche modulaire peut être considérée comme une conception simple et directe consistant en une séquence de plusieurs réacteurs entièrement mélangés, chacun ayant un objectif de traitement unique. En revanche, la conception des systèmes à boues activées est très complexe : comme des réactions compétitives se produisent toujours, « afin d'atteindre l'objectif de traitement souhaité dans le temps de séjour limité par chaque partie de la cuve (zones d'aération et de non-aération), la le temps de séjour total des biosolides (SRT) doit être maintenu à un niveau approprié pour que les bactéries puissent se mélanger (par rapport aux taux de croissance bactérienne et aux propriétés de l'eau brute) et se développer ensemble.

C'est la simplicité du MBBR qui nous permet de bien comprendre le biofilm dans le MBBR dans la pratique grâce aux observations de chercheurs, d'ingénieurs et d'opérateurs de stations d'épuration. La majorité de cet article présente des exemples d'observations MBBR, démontrant ainsi ceux qui sont des composants et des facteurs critiques à prendre en compte dans la conception et le fonctionnement du MBBR.

● JuntaïMBBRPprocessusFbasDdiagramme

2.1Introduction du support de biofilm

La clé du succès de tout réacteur à biofilm est de maintenir un pourcentage élevé de volume bioactif dans le réacteur. Si l'on convertit la concentration de la biomasse sur les supports MBBR en concentration de solides en suspension, les valeurs sont généralement d'environ 1000 à 5000 mg/l. En termes de volume unitaire, le taux d'élimination du MBBR est bien supérieur à celui des systèmes à boues activées. Cela peut être attribué aux éléments suivants.

1) La force de cisaillement appliquée au support par l'énergie de mélange (par exemple l'aération) contrôle efficacement l'épaisseur du biofilm sur le support, maintenant ainsi une activité biologique totale élevée.

2) La capacité à maintenir un niveau élevé de biomasse dédiée dans des conditions spécifiques au sein de chaque réacteur, indépendamment du HRT total du système.

3) La condition d'écoulement turbulent dans le réacteur maintient le taux de diffusion requis.

Les réacteurs à lit mobile peuvent être utilisés pour l'élimination de la DBO, la nitrification et la dénitrification, et peuvent donc être combinés dans différents processus. Le tableau 1-1 résume les différents processus de MBBR. La détermination du processus le plus efficace est liée aux facteurs suivants.

1) Conditions locales, y compris la disposition et la coupe hydraulique (élévation) de la station d'épuration.

2) Procédés de traitement existants et possibilité de modifier les installations et bassins existants.

3) Cibler la qualité de l'eau.

● Tableau 1-1 Résumé du processus 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), le taux d'élimination du substrat de MBBR est une réaction de premier ordre. Dans des conditions contrôlées, le taux d'élimination de la surface du porteur (SAAR) peut être exprimé en fonction de la charge de la surface du porteur (SALR), comme indiqué dans l'équation (1-1).

r =r_maximum-[L/(K plus L)] (1-1)

r - taux d'élimination (g/(m2 -d)) ;

r_maximum- taux d'élimination maximal (g/(m2 -j)).

L - taux de charge (g/(m2 -d)).

K - constante de demi-saturation.

2.2 Élimination des substances carbonées

La charge de surface (SALR) du support requise pour l'élimination du carbone dépend de son objectif de traitement le plus important et des méthodes de séparation de l'eau des boues.

Le tableau 1-2 donne les plages de charge DBO couramment utilisées pour différentes applications. Des valeurs de charge inférieures doivent être utilisées lorsque la nitrification est en aval. Des charges élevées ne doivent être utilisées que lorsque seule une élimination carbonée est envisagée. L'expérience montre que pour l'élimination carbonée, l'oxygène dissous dans la phase liquide principale de 2-3 mg/L est suffisant et une augmentation supplémentaire de la concentration en oxygène dissous n'est pas significative pour améliorer le taux d'élimination de la surface porteuse (SARR).

● Tableau 1-2 Valeurs typiques de charge DBO

2.3Conception de MBBR à forte charge

Pour répondre aux normes de base du traitement secondaire mais avoir besoin d'un système compact à charge élevée, envisagez d'utiliser un réacteur à lit mobile

Lorsque MBBR fonctionne à charge élevée, sa valeur de charge de surface porteuse (SALR) est élevée. Lorsque le MBBR fonctionne à charge élevée, la valeur de charge de surface porteuse (SALR) est élevée et l'objectif principal est d'éliminer la DBO dissoute et facilement dégradable de l'eau affluente. à charge élevée, le biofilm du hangar perd sa propriété de décantation, de sorte que la coagulation chimique, la flottation à l'air ou le processus de contact avec les solides est souvent utilisé pour éliminer les solides en suspension de l'effluent du MBBR à charge élevée. Cependant, en général, ce processus est un processus simple qui peut répondre aux normes de base pour un traitement secondaire avec un THS court. Les résultats de l'étude MBBR à charge élevée sont présentés dans la figure 1-3. La figure 1-3(a) montre que le MBBR est très efficace pour éliminer la DCO et est essentiellement linéaire sur une large gamme de charges. La figure 1- 3 (b) montre que la décantation de l'effluent MBBR est très faible, même à des taux de débordement de surface très faibles, ce qui suggère qu'une stratégie de capture des solides améliorée est en effet nécessaire. Le procédé de contact MBBR/solides a été utilisé à l'usine de traitement des eaux usées de Mao Point en Nouvelle-Zélande. La figure 1-4 montre la relation entre l'élimination de la DBO dissoute et la charge totale de la DBO entrante dans cette usine. La figure 1-4 montre que les valeurs typiques d'élimination de la DBO pour le MBBR à charge élevée sont de 70 % à 75 %. La biofloculation et le traitement ultérieur avec le procédé de contact avec les solides permettent au procédé de répondre aux normes de base pour le traitement secondaire.

● Chiffre 1-3

(a) Taux d'élimination de la DCO à charge élevée.

(b) Mauvaise sédimentation du biofilm détaché sous forte charge

● Figure 1-4 Relation entre le taux d'élimination de la DBO dissoute et la charge totale de DBO dans le MBBR à charge élevée

2.4 Conception de la charge conventionnelle MBBR

Lorsque le procédé de traitement secondaire conventionnel conventionnel est considéré, un réacteur à lit mobile peut être sélectionné. Dans ce cas, un MBBR séquentiel de 2 dans la rangée peut répondre aux exigences de traitement (niveau de traitement secondaire).

Le tableau 1- 4 résume l'élimination de la DBO7 dans les quatre stations d'épuration. Les quatre stations d'épuration utilisaient du MBBR chargé de manière conventionnelle avec une charge organique MBBR de 7-10 gDBO7 /( m2 -d) (à 10 degrés) ; avant le MBBR, des produits chimiques étaient appliqués pour la floculation et l'élimination du phosphore, et une séparation améliorée des matières en suspension était également mise en œuvre.

● Résultats d'exploitation de la charge conventionnelle MBBR avec procédé d'élimination chimique du phosphore

2.5Conception du MBBR à faible charge

Lorsque le MBBR est placé avant le réacteur de nitrification, l'option de conception la plus économique consiste à envisager l'utilisation du MBBR pour l'élimination organique. Cela permet au réacteur à lit mobile de nitrification en aval du MBBR d'atteindre un taux de nitrification élevé. Si la charge en DBO du MBBR de nitrification n'est pas suffisamment réduite, le taux de nitrification sera considérablement réduit, laissant ainsi le réacteur dans un état inefficace.

La figure {{0}} (a) montre l'effet de l'augmentation de la charge de DBO sur le taux de nitrification du support. Il s'agit d'un exemple d'une charge élevée en DBO entraînant une charge de nitrification excessive dans la section ultérieure lorsque la matière organique est éliminée dans la section avant. Dans cet exemple, le taux de nitrification était de 0.8 g/(m2 -d). Lorsque la charge de DBO était de 2 g/(m2 -d) et que l'oxygène dissous dans le liquide principal était de 6 mg/L. Cependant, lorsque la charge de DBO a augmenté à 3 g/(m2 -j), le taux de nitrification était de 0,8 g/(m2 -j). Cependant, lorsque la charge de DBO a été augmentée à 3 g/(m2 -j), le taux de nitrification a diminué d'environ 50 %. Pour contrecarrer cela, l'opérateur peut augmenter la concentration en oxygène dissous dans la phase liquide principale ou augmenter le taux de remplissage pour réduire le taux de charge en surface. Cependant, il est important de noter qu'une telle approche ne doit pas être utilisée dans la conception en raison d'un manque d'économie et d'efficacité. En outre, lors de la conception d'un MBBR pour l'élimination de la DBO, une approche conservatrice doit être adoptée, en choisissant un faible taux de chargement pour le dimensionnement afin d'obtenir une efficacité maximale dans le MBBR de nitrification en aval.

La figure 1-6(b) montre les taux de nitrification des trois MBBR aérobies de la séquence. Dans la figure 6 (b), le support dans chaque MBBR a été retiré pour un petit essai de taux de nitrification. Les sous-tests ont duré 6 semaines et ont été effectués deux fois. Dans chaque sous-test, les conditions des trois réacteurs du sous-test étaient presque identiques (par exemple, oxygène dissous, température, pH et concentration initiale d'azote ammoniacal). Les résultats des tests ont montré que le premier réacteur avait la charge de DCO dissoute la plus élevée (5,6 g/(m2 -d)) et presque aucun effet de nitrification, mais qu'il réussissait très bien à éliminer la charge de DCO. Ceci est démontré par les deux aspects suivants.

(1) Le taux de nitrification du réacteur de deuxième étage est élevé et proche de celui du troisième étage.

(2) Les charges de DCO dissoute des deuxième et troisième étapes n'étaient pas significativement différentes.

Pour la conception de réacteurs à faible charge, il est important de choisir la charge de surface porteuse (SALR) avec prudence. Il est possible de

L'équation suivante a été utilisée pour corriger la charge surfacique du support (SALR) en fonction de la température de l'effluent : LT=L101.06(T-10)

LT - la charge à la température T.

L10 -10 degré à une charge de 4,5 g/(m2 -d).

● Chiffre 1-6

(a) Effet de la charge en DBO et de l'oxygène dissous sur le taux de nitrification à 15 degrés.

(b) Différences dans les taux de nitrification des différents MBBR de la série MBBR

2.6Nitrificationde la technologie MBBR

Certains facteurs ont un impact significatif sur les performances d'un nitro MBBR et doivent être pris en compte lors de la conception d'un nitro MBBR. Le plus lourd

Les facteurs sont.

(1) Charge organique.

(2) Concentration en oxygène dissous.

(3) Concentration d'ammoniac.

(4) Concentration des effluents.

(5) pH ou alcalinité.

La figure 1- 6 illustre que pour obtenir des taux de nitrification satisfaisants dans un MBBR nitrifiant qui se trouve en aval, il est important d'éliminer la matière organique de l'effluent dans le MBBR en amont ; sinon, le biofilm hétéroxique le concurrencera pour l'espace et l'oxygène, réduisant ainsi (éteignant) l'activité de nitrification du biofilm. Le taux de nitrification augmente avec la diminution de la charge organique jusqu'à ce que l'oxygène dissous devienne le facteur limitant. Uniquement à de très faibles concentrations d'ammoniac (<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="">

À des concentrations suffisantes d'alcalinité et d'ammoniac (au moins initialement), les taux de nitrification diminueront avec la charge organique

augmente jusqu'à ce que l'oxygène dissous devienne le facteur limitant. Dans un biofilm nitrifiant bien développé, la concentration en oxygène dissous limitera le taux de nitrification sur le support uniquement si le rapport O2/NH4 plus -N est inférieur à 2.0. Contrairement aux systèmes à boues activées, dans des conditions limitées en oxygène, la vitesse de réaction dans les réacteurs à lit mobile présente une relation linéaire ou approximativement linéaire avec la concentration en oxygène dissous dans le corps en phase liquide. Cela peut être dû au fait que le passage de l'oxygène à travers la membrane liquide stationnaire dans le biofilm peut être une étape critique pour limiter le transfert d'oxygène. L'augmentation de la concentration en oxygène dissous dans la phase liquide principale augmente le gradient de concentration en oxygène dissous dans le biofilm. À des taux d'aération plus élevés, l'énergie de mélange accrue contribue également au transfert d'oxygène de la phase liquide principale vers le biofilm. Comme on peut le voir sur la figure 1- 6 (a), si la charge organique est maintenue constante (par exemple, épaisseur et composition constantes du biofilm), on peut s'attendre à une relation linéaire entre le taux de nitrification et la concentration en oxygène dissous. La figure 1-7 explique que l'augmentation de l'oxygène dissous dans la phase liquide principale contribue au taux de nitrification jusqu'à ce que la concentration d'ammoniac dans la phase liquide principale soit réduite à un niveau très bas.

● Figure 1-7 Effet de l'oxygène dissous à faible concentration d'ammoniac

Pour un biofilm nitrifiant "pur" bien développé, la concentration d'ammoniac dans la phase liquide principale n'affecte pas la vitesse de réaction jusqu'à ce que O2:NH4 plus - N atteigne 2 à 5. Quelques exemples de O2:NH4 plus - N sont donnés dans le tableau 1-5.

● Tableau 1-5 Quelques exemples de O₂:NH₄^plus- N

La conception du MBBR commence souvent par une valeur seuil de 3,2. La valeur seuil est réglable. À l'aide de l'équation (1-3), la concentration d'ammoniac à cette valeur seuil peut être utilisée pour estimer le taux de nitrification approprié et servir de base à la conception.

r_NH3-N= k × (SNH3-N) (n) (1-3)

r_NH3-N-taux de nitrification (g rNH3-N /(m2 -d)

k - constante de vitesse de réaction (en fonction de l'emplacement et de la température).

SNH3-N - concentration de substrat qui limite la vitesse de réaction.

n - nombre d'étapes de réaction (en fonction de l'emplacement et de la température).

La constante de vitesse de réaction (k) avec l'épaisseur du biofilm et la diffusion du substrat limitant à une concentration en oxygène dissous donnée. Le coefficient est lié au Le nombre de niveaux de réaction (n) est lié au film liquide adjacent au biofilm. Lorsque l'écoulement turbulent est fort et que la couche de film liquide stationnaire est mince, le niveau de réaction tend à {{0}}.5 ; lorsque l'écoulement turbulent est lent et que le film liquide stationnaire est épais, le niveau de réaction tend vers 1,0. À ce stade, la diffusion devient le facteur limitant la vitesse.

La concentration d'ammoniac à la valeur critique (SNH3-N) peut être estimée à partir du rapport critique et de la concentration d'oxygène dissous de conception dans la phase liquide principale, comme indiqué ci-dessous. L'augmentation de la concentration en oxygène dissous dans la phase liquide principale peut aider à réduire le rapport critique, mais avec peu de succès. Considérons également le cas où des bactéries hétérotrophes se disputent l'espace sous certaines charges de réacteur et conditions de mélange, réduisant ainsi le passage de l'oxygène à travers la couche hétérotrophe sur le biofilm.

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

En prenant SNH{{0}}N comme 1,72, en supposant une constante de vitesse de réaction k=0.5 et une étape de réaction de 0,7, l'équation (1- 3) peut être calculée comme suit.

rNH3-N=0.73g/(m2 -d)=0.5×1.720.7

Lorsque l'on considère l'effet de la température sur un MBBR nitrifiant, plusieurs facteurs sont importants. Il convient de considérer que la température de l'effluent dans le MBBR peut intrinsèquement affecter le processus cinétique de nitrification biologique ; le taux de diffusion du substrat dans et hors de la biomasse ; et la viscosité du liquide, qui à son tour peut avoir un effet d'entraînement sur l'énergie de cisaillement sur l'épaisseur du biofilm. L'effet de la température sur les vitesses de réaction macroscopiques décrites ci-dessus peut être exprimé par la relation suivante.

kT2= kT1-θ(T2-T1) (1-4)

kT1 - la constante de vitesse de réaction à une température de T1.

kT2 - la constante de vitesse de réaction à une température de T2.

θ - coefficient de température.

Bien que la dépendance à la température de la cinétique de nitrification à la température de conception hivernale réduise le taux de nitrification du MBBR, une augmentation de la concentration de biofilm sur le support peut être observée à basse température, et en outre la concentration en oxygène dissous dans le réacteur peut être augmentée, ce qui atténue l'effet négatif de la température sur le taux de nitrification. À des températures d'effluent plus basses, la biomasse (g/m2) a été observée plus élevée. De plus, la concentration en oxygène dissous dans la phase liquide principale peut être augmentée sans augmenter le taux d'aération car l'oxygène qu'elle contient est dû à la solubilité plus élevée des liquides à basse température. Cela conduit au résultat final que si l'activité du biofilm est supérieure à l'activité du biofilm (g NH3-N/(m2 -d) ÷ g SS/ m2) diminue, mais l'activité de nitrification par unité la surface porteuse peut encore être maintenue à un niveau élevé. La variation saisonnière de la biomasse avec la température de l'effluent pour un MBBR de nitrification tertiaire est donnée à la figure 1- 8 (a). Lorsque la température de l'effluent est passée de 〈15 degrés à〉15 degrés entre mai et juin, la concentration de la biomasse a fortement chuté. La figure 1- 8 (b) divise les données en deux zones en fonction de la température de l'effluent (〈15 degrés et 〉15 degrés ). Bien que l'activité spécifique du biofilm diminue dans la région de 〈15 degrés, les performances macroscopiques du réacteur restent élevées en raison de la concentration de biomasse totale plus élevée et de la concentration d'oxygène dissous plus élevée (causée par la solubilité accrue du gaz à basse température). Ce phénomène observé suggère que la vitesse de réaction de surface macroscopique sur le support peut être maintenue à un niveau élevé dans des conditions de basse température, malgré le taux de croissance réduit des bactéries nitrifiantes, en raison de l'adaptation du biofilm.

● Figure 1-8 (a) Variation saisonnière de la concentration de la biomasse et de la température dans le MBBR avec nitrification tertiaire.

(b) Relation entre l'activité de nitrification et la concentration en oxygène dissous à différentes conditions de température

2.7 Dénitrificationdu réservoir MBBR

Les réacteurs à lit mobile ont été utilisés avec succès dans les procédés de dénitrification pré, post et combinée. Contrairement à d'autres bio, comme le processus de dénitrification des matériaux, les facteurs qui doivent être pris en compte dans la conception sont.

1) Une source de carbone appropriée et un rapport carbone/azote approprié dans le réacteur.

2) Le degré de dénitrification souhaité.

3) Température de l'effluent.

4) Oxygène dissous dans l'eau de retour ou en amont.

2.7.1 Réacteur à biofilm à lit mobile avec pré-dénitrification

Lorsque l'élimination de la DBO, la nitrification et l'élimination modérée de l'azote sont nécessaires, le MBBR avec dénitrification frontale est bien adapté. Afin d'utiliser pleinement le volume du réacteur anoxique, l'eau d'alimentation doit avoir un rapport approprié de COD facilement biodégradable et d'azote ammoniacal /N). Étant donné que l'étape de nitrification du MBBR nécessite une quantité élevée d'oxygène dissous, l'oxygène dissous dans le reflux a un impact significatif sur les performances du MBBR. Il en résulte une limite supérieure du taux de reflux le plus économique (Q reflux/Q affluent) en production. Au-dessus de cette valeur, l'efficacité globale de la dénitrification diminue lorsque le débit de retour est encore augmenté. Si la nature de l'effluent est adaptée à la dénitrification frontale, le taux d'élimination de l'azote est généralement compris entre 50 % et 70 % à un taux de retour de (1:1) à (3:1). Dans la pratique de la production, les taux de dénitrification peuvent être affectés par des facteurs tels que : l'emplacement, les différences saisonnières dans les propriétés de l'effluent (par exemple, C/N), la concentration en oxygène dissous introduit dans le réacteur et la température de l'effluent.

2.7.2 Réacteur à biofilm à lit mobile avec post-dénitrificationn

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 pour cent) à un THS court.

Si les exigences en matière de DBO et de nitrates de l'effluent sont plus strictes, une post-dénitrification peut être nécessaire après la petite aération MBBR. l'expérience opérationnelle montre que s'il y a un processus de sédimentation en amont, il peut y avoir des concentrations de phosphore dans la post-dénitrification qui ne sont pas suffisantes pour la synthèse cellulaire, et les performances de dénitrification peuvent être inhibées à ce stade.

Lorsque le carbone est trop rempli, le taux d'élimination de la surface maximale du support de nitrate (SARR) de la source de carbone appliquée peut être supérieur à 2 g/(m2 -d). Les taux d'élimination de la surface des nitrates pour différentes sources de carbone et différentes températures sont indiqués dans les figures 2-9.

● Figure 1-9 Taux d'élimination de la surface des porteurs avec différentes sources de carbone en fonction de la température

2.7.3 Réacteur à biofilm à lit mobile combiné pré/post dénitrification

Les réacteurs à lit mobile avec dénitrification avant et arrière peuvent être combinés, profitant ainsi de l'économie de la dénitrification avant. La conception du réacteur de dénitrification frontale peut être considérée comme un bassin d'aération en hiver. La conception peut envisager d'utiliser le réacteur de dénitrification avant comme bassin d'aération en hiver. Ceci est dû au fait.

1) L'augmentation du volume du réservoir de réaction d'aération permet d'améliorer la nitrification.

2) Des températures d'eau plus basses peuvent entraîner une augmentation des concentrations d'oxygène dissous et une réduction de la DCO dissoute, ce qui peut affecter l'efficacité de la dénitrification frontale.

3) En hiver, le réacteur de post-dénitrification peut entreprendre toutes les tâches de dénitrification.

2.7.4 Agitation de dénitrification

Dans la dénitrification MBBR, un mélangeur mécanique submersible monté sur rail a été utilisé pour faire circuler et mélanger le liquide dans le réacteur

corps et porteur. Les aspects suivants doivent être spécifiquement pris en compte lors de la conception de l'agitateur : (1) l'emplacement et la direction de l'agitateur ; (3)Type d'agitateur ; (3) énergie d'agitation.

La densité relative du support de biofilm est d'environ 0.96, il flottera donc dans l'eau sans énergie appliquée, ce qui est différent du processus de boues activées. Lorsqu'il n'y a pas d'énergie appliquée dans le processus de boues activées, les solides (boues) se déposent.

En conséquence, dans MBBR, l'agitateur doit être placé près de la surface de l'eau mais pas trop près de la surface de l'eau, sinon il créera un vortex à la surface de ré-eau et amènera ainsi de l'air dans le réacteur. Comme le montre la figure 1-10, l'agitateur doit être légèrement incliné vers le bas afin que le support puisse être poussé plus profondément dans le réacteur. Généralement, un MBBR non aéré nécessite 25 à 35 w/m3 d'énergie pour agiter l'ensemble du support. L'agitation du MBBR dénitrifiant doit être particulièrement envisagée. Tous les agitateurs ne conviennent pas pour une utilisation prolongée dans le MBBR. Le fabricant d'agitateurs (ABS), utilisant plusieurs unités MBBR, a développé l'agitateur ABS123K spécifiquement adapté aux réacteurs à lit mobile. Cet agitateur est en acier inoxydable avec un agitateur incurvé vers l'arrière, capable de résister à l'abrasion de l'agitateur par le support. Pour éviter d'endommager le support et l'usure de l'agitateur, l'agitateur ABS123K possède des barres rondes de 12 mm soudées le long des ailes de l'hélice. Lorsqu'il est utilisé dans un réacteur à lit mobile, la vitesse de l'agitateur ABS123K est assez faible (90 tr/min à 50 Hz et 105 tr/min à 60 Hz). L'énergie de mélange nécessaire pour agiter le MBBR dénitrifiant est liée au taux de remplissage du support et à la croissance attendue du biofilm. L'expérience pratique montre que l'agitation est plus efficace à de faibles taux de remplissage de support (par exemple<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="">

● Illustration 10

(a) Agitateur ABS123K face à la surface de l'eau et incliné de 30 degrés vers le bas pour pousser le support plus profondément dans le réacteur ;

(b) Dénitrification MBBR en fonctionnement dans une station d'épuration

2.8 Pré-traitement

Comme pour les autres technologies de biofilm immergé, l'eau d'alimentation du MBBR nécessite un prétraitement approprié. Pour une bonne grille et une bonne sédimentation, il est nécessaire d'éviter l'accumulation à long terme de matériaux inertes désagréables tels que les débris, les plastiques et le sable dans le MBBR. Étant donné que le MBBR est partiellement rempli de supports, ces matériaux inertes sont difficiles à éliminer une fois qu'ils pénètrent dans le MBBR. Lorsqu'un traitement primaire est disponible, les fabricants de MBBR recommandent généralement que l'écart de grille ne dépasse pas 6 mm, et si aucun traitement primaire n'est disponible, une grille fine de 3 mm ou moins doit être installée. De plus, si le MBBR est ajouté au procédé existant, il n'est pas nécessaire d'ajouter plus de grilles si le niveau de traitement existant est déjà élevé.

2.9 Séparation solide-liquide du MBBR

Par rapport au procédé à boues activées, le procédé à lit mobile est très flexible du point de vue de la séparation solide-liquide ultérieure de grande envergure. L'effet de traitement biologique du procédé à lit mobile est indépendant de l'étape de séparation solide-liquide, de sorte que ses unités de séparation solide-liquide peuvent être variées. De plus, la concentration en solides de l'effluent MBBR est au moins d'un ordre de grandeur inférieure à celle du procédé à boues activées. Par conséquent, une variété de technologies de séparation solide-liquide ont été appliquées avec succès au MBBR, qui peuvent être combinées avec des technologies de séparation solide-liquide simples et efficaces telles que la flottation à l'air ou les réservoirs de sédimentation à haute densité où la terre est une prime. Lors de la modernisation des stations d'épuration existantes, les décanteurs existants peuvent être utilisés pour la séparation des solides dans le MBBR.

2.10 Considérations lors de la conception du MBBR

Ce qui suit est très important pour la conception de MBBR.

2.10.1MBBRDébit mobile (débit 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), les porteurs vont s'accumuler au niveau de la grille d'interception et générer des pertes de charge importantes. Parfois, les conditions hydrauliques au débit de pointe détermineront la géométrie et le nombre de séries de MBBR. La consultation du fabricant et la détermination du débit de déplacement approprié sont importantes pour la conception du MBBR. Le rapport d'aspect du réacteur est également un facteur. En général, un petit rapport d'aspect (par exemple, 1:1 ou moins) aide à réduire la dérive des porteurs vers la grille d'interception aux débits de pointe et permet une distribution plus uniforme des porteurs dans le réacteur.

2.10.2Problèmes de mousse de réservoir MBBR

Les problèmes de mousse ne sont pas courants dans le MBBR, mais sont susceptibles de se produire lors d'un démarrage ou d'un fonctionnement médiocre. En raison de deux cloisons de séparation au milieu de la piscine continue, elles sont plus hautes que la surface de l'eau, de sorte que la mousse sera limitée au MBBR. Si la mousse doit être contrôlée, l'utilisation d'agents anti-mousse est recommandée. L'utilisation d'agents anti-mousse couvrira le support et empêchera la diffusion du substrat vers le biofilm, ce qui peut affecter les performances du MBBR. Les antimousses au siliciure ne doivent pas être utilisés car ils ne sont pas compatibles avec les supports en plastique.

2.10.3Dégagement du lit de transporteur et stockage temporaire

Pour les réacteurs à lit mobile bien conçus et construits, bien que les pannes soient rares, il est prudent de résoudre le problème de savoir comment déplacer le support hors du réacteur et le stocker lorsque le réacteur est arrêté pour cause de maintenance, etc. . Tous les liquides dans le réacteur, y compris les porteurs, peuvent être drainés par une pompe vortex à roue concave de 10 cm. Si le taux de remplissage conçu est approprié, le support dans un réacteur peut être temporairement déplacé vers un autre réacteur. Cependant, l'inconvénient de cette méthode est qu'il est difficile de restaurer les deux réacteurs à leurs taux de remplissage d'origine lors du recul des supports. Une fois que les porteurs sont repompés dans le réacteur, la seule façon raisonnable de mesurer avec précision le taux de remplissage du porteur est de vider le réacteur et de mesurer la hauteur du porteur dans les deux réacteurs. Idéalement, il y aurait une autre piscine ou une autre unité inutilisée qui pourrait être utilisée comme conteneur de stockage temporaire pour les transporteurs, de sorte que le taux de remplissage initial du réacteur pourrait être facilement assuré.

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