Proč média MBBR plavou, klesají nebo se hromadí v mrtvých zónách

Jak se mají média MBBR pohybovat ve zdravém reaktoru

Médium MBBR je navrženo tak, aby se nepřetržitě pohybovalo biologickým reaktorem, takže připojený biofilm opakovaně přichází do kontaktu s odpadní vodou, rozpuštěným kyslíkem, živinami a substrátem. V aerobních reaktorech je tento pohyb obvykle vytvářen především provzdušňováním. V anoxických nebo vyrovnávacích zónách může být místo toho požadováno mechanické míchání.

Zdravý pohyb neznamená, že každý nosič musí zůstat neustále ve stejném hydraulickém stavu. Dočasné nahromadění v blízkosti stěn nebo povrchů je normální. Důležité je, zda většina médií nadále cirkuluje a zda se vyvinou velké trvalé zóny plovoucích, usazujících se nebo stagnujících nosičů.

Hustota nosiče je důležitá, protože média MBBR jsou normálně navržena tak, aby zůstala blízko hustotě vody. Hustota čistého plastového nosiče je však pouze výchozím bodem. Jakmile je reaktor v provozu, účinný nosič se stává kombinací plastový biofilm zadržuje vodu a pevné plynové bubliny .

Proč MBBR Media plave na povrchu

Přetrvávající plovoucí pohyb je často prvním abnormálním pohybem, kterého si obsluha všimne. Tenká dočasná povrchová vrstva není vždy vážným problémem, ale velká plovoucí rohož může snížit účinný kontakt mezi biofilmem a odpadní vodou a může rušit síta, kanály nebo mechanické zařízení.

1. Hustota hotového nosiče je příliš nízká

Pokud je hotové médium podstatně lehčí než reaktorová kapalina, může nedostatečné promíchání umožnit, aby zůstalo na povrchu. Rozdíly v hustotě mohou být důsledkem výběru pryskyřice, výrobních odchylek, nadměrného pěnění, nevhodných plniv nebo modelu nosiče, který není vhodný pro zamýšlený proces.

To je jeden z důvodů, proč by kupující měli porovnávat konečná hustota nosiče nejen nominální hustota HDPE pryskyřice použité k jeho výrobě.

2. Vzduch je uvězněn uvnitř nových nosičů

Nové médium může při prvním zavedení do nádrže silně plavat. Vzduch může zůstat uvnitř vnitřních komor nebo povrchových prvků dříve, než se médium zcela smočí.

V tomto případě se může plovoucí po namočení a cirkulaci snížit. Provozovatelé by se proto měli vyvarovat okamžitého závěru, že nová dávka média je vadná jednoduše proto, že zpočátku zůstává na povrchu.

3. Biologický plyn zvyšuje dočasný vztlak

Zralý biofilm může zachytit bubliny plynu. V zónách, kde dochází k denitrifikaci, se může uvnitř nebo kolem biofilmu generovat plynný dusík. Oxid uhličitý a další plyny se mohou také dočasně uchytit na povrchu nosiče.

To může způsobit, že zralé nosiče budou periodicky více nadnášené, zvláště když se podmínky reaktoru mění mezi aerobními obdobími a obdobími s nízkým obsahem kyslíku.

4. Nosiče lapačů pěny, oleje a tuku v blízkosti povrchu

Průmyslová odpadní voda obsahující povrchově aktivní látky, tuky, oleje, mastnotu nebo stabilní pěnu může vytvořit povrchovou vrstvu, která fyzicky zachytí média MBBR. V těchto případech není problémem samotná hustota nosiče. Předúprava, kontrola pěny nebo odstranění oleje a mastnoty mohou vyžadovat pozornost.

Proč se média MBBR potápějí nebo se hromadí na dně

Hromadění zespodu automaticky neznamená, že samotné plastové médium je příliš těžké. V provozovaných reaktorech jsou častějšími příčinami nadměrný biofilm, usazování minerálů, hromadění pevných látek, nedostatečné promíchání nebo nadměrný poměr plnění.

1. Nadměrný růst biofilmu zvyšuje hmotnost nosiče

Biofilm přidává hmotu každému nosiči. Za normálních podmínek pomáhá smyk vytvořený provzdušňováním a kolizemi nosičů udržovat dynamickou rovnováhu mezi růstem biofilmu a odlupováním.

Pokud je organické zatížení vysoké a smyk příliš nízký, biofilm může být neobvykle tlustý. Výsledný nosič může být těžší a obtížněji se zavěšuje.

2. Anorganické škálování činí média těžšími

Průmyslová odpadní voda může obsahovat minerály, které se vysrážejí na povrchu nosiče. Uhličitan vápenatý, sloučeniny železa, struvit, oxid křemičitý nebo jiné usazeniny mohou zvýšit hmotnost nosiče a postupně zmenšit vnitřní otevřenou plochu.

To je zvláště důležité, když se potápění vyvíjí pomalu v průběhu měsíců spíše než bezprostředně po spuštění.

3. Suspendované částice se zachytí uvnitř nosiče

Některé geometrie nosiče obsahují úzké vnitřní kanály nebo chráněné komory. Pokud odpadní voda obsahuje vysoké množství nerozpuštěných látek a hydraulický smyk je nedostatečný, může se uvnitř těchto konstrukcí hromadit kal a minerální pevné látky.

Výsledkem může být jak zvýšená hmotnost nosiče, tak snížení účinné plochy biofilmu.

4. Energie míchání je příliš nízká

I správně vyrobená média se mohou usadit, pokud reaktor již neposkytuje dostatek energie pro míchání. Mezi běžné příčiny patří:

• snížený průtok vzduchu dmychadlem;
• znečištěné nebo poškozené difuzory;
• poddimenzovaná ponorná míchadla;
• špatná poloha mixéru;
• zvýšený poměr plnění média;
• změny hladiny vody v nádrži;
• nerovnoměrné provzdušňování na dně reaktoru.

Proč se média MBBR hromadí v mrtvých zónách

V mnoha plnohodnotných reaktorech není nejběžnějším problémem nosiče jednoduché plovoucí nebo potápějící se. Místo toho se média dobře pohybují většinou nádrže, ale opakovaně se hromadí ve stejném rohu, poblíž stěny, za přepážkou nebo před výstupní clonou.

Tento vzor obvykle označuje a problém s hydraulickou cirkulací .

Nerovnoměrné provzdušňování vytváří silné a slabé cirkulační zóny

Provzdušňování dělá víc než jen dodávání kyslíku. Stoupající bubliny vytvářejí hromadnou cirkulaci kapaliny. Pokud je hustota difuzoru nebo proudění vzduchu v jedné části reaktoru mnohem vyšší, zóna silné cirkulace může zatlačit nosiče do slabší oblasti, kde není dostatek energie k jejich návratu.

Nesprávné rozmístění difuzoru může zanechat rohy nepromíchané

Mřížka difuzoru soustředěná pouze ve středu obdélníkové nádrže může vytvářet dobrou vertikální cirkulaci uprostřed, ale slabý pohyb v blízkosti okrajů. Výsledkem může být trvalé hromadění médií podél stěn nebo v rozích.

Geometrie nádrže může vytvářet recirkulační kapsy

Dlouhé úzké nádrže, nepravidelné nádrže, podpěrné sloupy, vnitřní stěny, kanály a přepážky mohou vytvářet kapsy s nízkou rychlostí. Tyto oblasti nemusí být patrné při uvádění čisté vody do provozu, ale mohou se zvýraznit, jakmile reaktor obsahuje velké množství pohybujících se médií.

Vstupní tok může tlačit média na jednu stranu

Koncentrovaný přítokový proud může dominovat místní cirkulaci. Pokud je směr vstupu špatně zarovnán s hlavním vzorem míchání, mohou se nosiče opakovaně pohybovat směrem k jedné straně nádrže.

Retenční obrazovky mohou vytvářet podložky místních médií

Výstupní retenční síta zabraňují nosičům opustit reaktor, ale samotné síto se stává součástí hydraulického systému. Nadměrná rychlost čela, částečné zablokování nebo nedostatečná plocha obrazovky mohou přitáhnout na obrazovku velké množství média.

Jakmile se vytvoří rohož média, může dále zvýšit místní hydraulický odpor a zhoršit akumulaci.

Jak provzdušňování a míchání řídí pohyb média

V aerobním MBBR reaktoru má aerační systém obvykle dvě souběžné práce: dodávání kyslíku a udržet nosiče v pohybu .

Tyto dva požadavky spolu souvisí, ale nejsou totožné.

Reaktor může vykazovat koncentraci rozpuštěného kyslíku 2–3 mg/l a přesto má v části nádrže špatný pohyb nosiče. To se může stát, když je přenos kyslíku celkově dostatečný, ale distribuce proudění vzduchu nevytváří dostatečnou místní cirkulaci.

Opačný je také možný. Silné míchání může udržovat nosiče v pohybu, zatímco přenos kyslíku zůstává nedostatečný pro biologickou zátěž.

Když se objeví tyto příznaky, měli by operátoři vyhodnotit proudění vzduchu, uspořádání difuzoru, stav difuzoru, hloubku vody, poměr plnění, tah směšovače a celkový vzor cirkulace, než se spoléhat pouze na jedno měření DO.

Jak poměr plnění a geometrie média ovlivňují cirkulaci

Zvýšení množství média zvyšuje dostupnou plochu povrchu biofilmu, ale také mění hydraulické chování reaktoru.

Při nízkém poměru plnění mají jednotlivé nosiče obecně více prostoru pro pohyb a vyžadují méně energie na míchání. Jak se poměr plnění zvyšuje, celková hmotnost nosiče stoupá, kolize jsou častější a lože média vytváří větší odpor vůči cirkulaci kapaliny a vzduchu.

To je důvod, proč reaktor fungující úspěšně při 20% plnicím poměru nemůže být automaticky zvýšen na 50% bez kontroly provzdušňování, míchání, kapacity síta a dostupného volného objemu.

Důležitá je také geometrie médií. Průměr nosiče, tloušťka stěny, vnitřní komory, otevřená plocha, chráněná povrchová plocha a vlastnosti hromadného balení, to vše ovlivňuje pohyb.

Praktický nosič proto potřebuje rovnováhu mezi oblast biofilmu, hydraulická otevřenost, mechanická odolnost a snadný pohyb .

Růst biofilmu mění chování nosiče během spouštění a provozu

Chování médií se může mezi prvním dnem spuštění a zralým provozem podstatně změnit. To je jeden z důvodů, proč samotné testování čisté vody nemůže plně předpovědět dlouhodobý pohyb.

Provozovatelé by proto měli vyhodnotit cirkulaci nosiče poté, co reaktor dosáhne biologické zralosti. Pokud se pohyb postupně zhoršuje, jak se vyvíjí biofilm, může být příčinou spíše nedostatečný smyk, nadměrné zatížení, špatné odlupování nebo nedostatečné promíchání než původní hustota nosiče.

Odstraňování problémů s pohybem médií MBBR krok za krokem

Nejúčinnějším způsobem řešení problémů s pohybem médií je jejich systematická diagnostika. Výměna nosičů před identifikací příčiny může plýtvat penězi a nechat původní hydraulický problém nevyřešený.

Když problém vyžaduje změny zařízení

Provozní úpravy mohou vyřešit mnoho pohybových problémů, ale některé reaktory vyžadují fyzické úpravy.