Каким образом среда MBBR способствует процессам нитрификации и денитрификации?

Среды MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) облегчают процессы нитрификации и денитрификации благодаря своей конструкции и функционированию в системе очистки сточных вод. Эти процессы необходимы для удаления соединений азота из сточных вод, где нитрификация преобразует аммиак в нитрат, а денитрификация преобразует нитрат в газообразный азот, который безвредно выбрасывается в атмосферу.

Упрощение нитрификации

1. Площадь поверхности для роста биопленки: среда MBBR обеспечивает большую площадь поверхности для роста биопленок. Эти биопленки содержат нитрифицирующие бактерии, в частности, бактерии, окисляющие аммиак (AOB) и бактерии, окисляющие нитрит (NOB), которые преобразуют аммиак (NH₃) в нитрит (NO₂⁻), а затем в нитрат (NO₃⁻). Обширная площадь поверхности обеспечивает высокую плотность бактерий, усиливая процесс нитрификации.

2. Доступность кислорода: нитрификация — это аэробный процесс, требующий кислорода. Постоянное движение среды MBBR в реакторе, обычно управляемое системами аэрации, обеспечивает хорошее насыщение биопленки кислородом, способствуя эффективной нитрификации.

3. Оптимальные условия для роста бактерий: Среда биопленки на среде MBBR обеспечивает защитную среду обитания для нитрифицирующих бактерий, защищая их от токсичных веществ и колебаний состава сточных вод. Эта стабильность поддерживает рост и активность нитрифицирующих бактерий.

Упрощение денитрификации

1. Аноксические зоны: В системах, предназначенных как для нитрификации, так и для денитрификации, реакторы MBBR могут быть сконфигурированы с аноксическими зонами. В этих зонах среда поддерживает рост денитрифицирующих бактерий, которые преобразуют нитрат (NO₃⁻) в газообразный азот (N₂) в условиях ограниченного содержания кислорода.

2. Гетерогенность биопленки: Биопленка на среде MBBR может образовывать несколько слоев, при этом аэробные условия преобладают на границе раздела биопленка-вода, а аноксические условия — глубже внутри биопленки. Эта гетерогенность позволяет нитрификации и денитрификации происходить в одной и той же биопленке, что повышает эффективность удаления азота.

3. Контролируемое высвобождение субстратов: Движение среды MBBR и структура биопленки способствуют контролируемому высвобождению органического углерода из биопленки в окружающую воду. Этот органический углерод может служить донором электронов для денитрифицирующих бактерий, способствуя процессу денитрификации в бескислородных зонах реактора или в биопленках, где сосуществуют аэробные и бескислородные слои.

4. Гибкость системы: системы MBBR можно легко адаптировать к изменяющимся потребностям обработки, регулируя аэрацию для создания зон с различным уровнем кислорода или изменяя схему потока. Эта гибкость позволяет операторам оптимизировать условия для нитрификации и денитрификации по мере необходимости.

В целом, среды MBBR играют важную роль в создании и поддержании микробных сообществ, необходимых для эффективной нитрификации и денитрификации. Их конструкция поддерживает оксигенацию, защиту и поддержание этих сообществ, что приводит к эффективному удалению азота из сточных вод.