Dlaczego media MBBR unoszą się, toną lub gromadzą się w martwych strefach

Jak media MBBR powinny poruszać się w zdrowym reaktorze

Media MBBR są zaprojektowane tak, aby przemieszczać się w sposób ciągły przez reaktor biologiczny, dzięki czemu dołączony biofilm wielokrotnie styka się ze ściekami, rozpuszczonym tlenem, składnikami odżywczymi i substratem. W reaktorach tlenowych ruch ten jest zwykle powodowany głównie przez napowietrzanie. W strefach beztlenowych lub wyrównujących może być zamiast tego wymagane mieszanie mechaniczne.

Zdrowy ruch nie oznacza, że ​​każdy nośnik musi przez cały czas pozostawać w dokładnie takim samym stanie hydraulicznym. Pewna tymczasowa akumulacja w pobliżu ścian lub powierzchni jest normalna. Liczy się to, czy większość mediów nadal krąży i czy rozwiną się duże, trwałe strefy nośników pływających, osiadających lub stojących.

Gęstość nośnika jest ważna, ponieważ media MBBR są zwykle zaprojektowane tak, aby pozostawały bliskie gęstości wody. Jednak gęstość czystego plastikowego nośnika to tylko punkt wyjścia. Gdy reaktor działa, skuteczny nośnik staje się kombinacją biofilm z tworzywa sztucznego zawierający wodę związaną z cząstkami stałymi, pęcherzyki gazu .

Dlaczego MBBR Media unosi się na powierzchni

Ciągłe pływanie jest często pierwszym nieprawidłowym ruchem zauważanym przez operatorów. Cienka tymczasowa warstwa powierzchniowa nie zawsze stanowi poważny problem, ale duża pływająca mata może zmniejszyć skuteczny kontakt biofilmu ze ściekami i może zakłócać pracę ekranów, kanałów lub sprzętu mechanicznego.

1. Gęstość gotowego nośnika jest zbyt niska

Jeżeli gotowe medium jest znacznie lżejsze od cieczy w reaktorze, niedostateczne wymieszanie może spowodować jego pozostanie na powierzchni. Różnice w gęstości mogą wynikać z doboru żywicy, zmian produkcyjnych, nadmiernego pienienia, nieodpowiednich wypełniaczy lub modelu nośnika nieodpowiedniego dla zamierzonego procesu.

Jest to jeden z powodów, dla których kupujący powinni porównać gotowa gęstość nośnika , a nie tylko gęstość nominalna żywicy HDPE użytej do jej produkcji.

2. W nowych przewoźnikach uwięzione jest powietrze

Nowe media mogą silnie unosić się na wodzie, gdy zostaną po raz pierwszy wprowadzone do zbiornika. Powietrze może pozostać w wewnętrznych komorach lub elementach powierzchniowych, zanim media zostaną całkowicie zwilżone.

W takim przypadku pływalność może się zmniejszyć po namoczeniu i cyrkulacji. Operatorzy powinni zatem unikać natychmiastowego wyciągania wniosków, że nowa partia pożywki jest wadliwa tylko dlatego, że początkowo pozostaje na powierzchni.

3. Gaz biologiczny zwiększa tymczasową pływalność

Dojrzały biofilm może zatrzymywać pęcherzyki gazu. W strefach, w których zachodzi denitryfikacja, w obrębie biofilmu lub wokół niego może wytwarzać się azot. Dwutlenek węgla i inne gazy mogą również tymczasowo przyczepić się do powierzchni nośnika.

Może to okresowo zwiększać pływalność dojrzałych nośników, szczególnie gdy warunki w reaktorze zmieniają się między okresami tlenowymi i okresami niskiej zawartości tlenu.

4. Nośniki zatrzymujące pianę, olej i tłuszcz w pobliżu powierzchni

Ścieki przemysłowe zawierające środki powierzchniowo czynne, tłuszcze, oleje, smary lub stabilną pianę mogą tworzyć warstwę powierzchniową, która fizycznie wychwytuje media MBBR. W takich przypadkach problemem nie jest sama gęstość nośnika. Przygotowanie wstępne, kontrola piany lub usuwanie oleju i smaru mogą wymagać uwagi.

Dlaczego media MBBR toną lub gromadzą się na dnie

Akumulacja na dnie nie oznacza automatycznie, że sam nośnik z tworzywa sztucznego jest zbyt ciężki. W działających reaktorach najczęstszymi przyczynami są nadmierny biofilm, osadzanie się minerałów, gromadzenie się ciał stałych, niewystarczające mieszanie lub nadmierny stopień napełnienia.

1. Nadmierny wzrost biofilmu zwiększa masę nośną

Biofilm dodaje masę każdemu nośnikowi. W normalnych warunkach ścinanie powstałe w wyniku napowietrzania i zderzeń nośników pomaga utrzymać dynamiczną równowagę pomiędzy wzrostem biofilmu a złuszczaniem się.

Jeśli obciążenie organiczne jest wysokie, a ścinanie jest zbyt małe, biofilm może stać się niezwykle gruby. Powstały nośnik może stać się cięższy i trudniejszy do zawieszenia.

2. Skalowanie nieorganiczne powoduje, że media są cięższe

Ścieki przemysłowe mogą zawierać minerały, które wytrącają się na powierzchni nośnika. Węglan wapnia, związki żelaza, struwit, krzemionka lub inne osady mogą zwiększać masę nośnika i stopniowo zmniejszać wewnętrzną otwartą powierzchnię.

Jest to szczególnie ważne, gdy opadanie rozwija się powoli przez miesiące, a nie bezpośrednio po uruchomieniu.

3. Zawieszone ciała stałe zostają uwięzione wewnątrz nośnika

Niektóre geometrie nośników zawierają wąskie kanały wewnętrzne lub chronione komory. Jeżeli ścieki zawierają dużą ilość zawieszonych cząstek stałych, a ścinanie hydrauliczne jest niewystarczające, wewnątrz tych konstrukcji mogą gromadzić się osady i cząstki mineralne.

Rezultatem może być zarówno zwiększona masa nośnika, jak i zmniejszenie efektywnej powierzchni biofilmu.

4. Energia mieszania jest zbyt niska

Nawet prawidłowo wyprodukowane media mogą się osadzić, jeśli reaktor nie zapewnia już wystarczającej energii mieszania. Typowe przyczyny obejmują:

• zmniejszony przepływ powietrza przez dmuchawę;
• zabrudzone lub uszkodzone dyfuzory;
• niewymiarowe mieszalniki zanurzeniowe;
• zła pozycja miksera;
• zwiększony stopień wypełnienia mediami;
• zmiany poziomu wody w zbiorniku;
• nierówne napowietrzanie na dnie reaktora.

Dlaczego media MBBR gromadzą się w martwych strefach

W wielu reaktorach pełnowymiarowych najczęstszym problemem nośnika nie jest zwykłe pływanie lub tonięcie. Zamiast tego media dobrze przemieszczają się przez większą część zbiornika, ale wielokrotnie gromadzą się w tym samym rogu, w pobliżu ściany, za przegrodą lub przed ekranem wylotowym.

Ten wzór zwykle wskazuje problem z cyrkulacją hydrauliczną .

Nierówne napowietrzanie tworzy silne i słabe strefy cyrkulacji

Napowietrzanie to nie tylko dostarczanie tlenu. Rosnące pęcherzyki powodują masową cyrkulację cieczy. Jeżeli gęstość dyfuzora lub przepływ powietrza jest znacznie wyższy w jednej części reaktora, strefa silnej cyrkulacji może wypchnąć nośniki do słabszego obszaru, gdzie nie ma wystarczającej ilości energii, aby je zwrócić.

Nieprawidłowy układ dyfuzora może pozostawić rogi niezmieszane

Siatka dyfuzorów skupiona tylko w środku prostokątnego zbiornika może generować dobrą cyrkulację pionową w środku, ale słaby ruch w pobliżu krawędzi. Rezultatem może być trwałe gromadzenie się mediów wzdłuż ścian lub w narożnikach.

Geometria zbiornika może tworzyć kieszenie recyrkulacyjne

Długie, wąskie zbiorniki, nieregularne baseny, kolumny wsporcze, ściany wewnętrzne, kanały i przegrody mogą tworzyć kieszenie o niskiej prędkości. Obszary te mogą nie być oczywiste podczas uruchamiania instalacji czystej wody, ale mogą stać się bardziej widoczne, gdy reaktor zawiera dużą ilość poruszających się mediów.

Przepływ na wlocie może wypchnąć media na jedną stronę

Skoncentrowany strumień dopływowy może dominować w lokalnym obiegu. Jeżeli kierunek wlotu nie jest zgodny z głównym schematem mieszania, nośniki mogą wielokrotnie przesuwać się w stronę jednej strony zbiornika.

Ekrany retencyjne mogą tworzyć lokalne maty medialne

Sita wylotowe uniemożliwiają przewoźnikom opuszczenie reaktora, ale same ekrany stają się częścią układu hydraulicznego. Nadmierna prędkość twarzy, częściowe zablokowanie lub niewystarczająca powierzchnia ekranu mogą przyciągać duże ilości multimediów na ekran.

Gdy utworzy się mata z mediami, może ona jeszcze bardziej zwiększyć lokalny opór hydrauliczny i pogorszyć akumulację.

Jak napowietrzanie i mieszanie kontrolują ruch mediów

W tlenowym reaktorze MBBR system napowietrzania ma zwykle dwa jednoczesne zadania: dostarczanie tlenu i utrzymanie przewoźników w ruchu .

Te dwa wymagania są ze sobą powiązane, ale nie są tożsame.

Reaktor może wykazywać stężenie rozpuszczonego tlenu wynoszące 2–3 mg/l i nadal mieć słaby ruch nośnika w części basenu. Może się to zdarzyć, gdy ogólnie transfer tlenu jest wystarczający, ale dystrybucja przepływu powietrza nie zapewnia wystarczającej cyrkulacji lokalnej.

Możliwa jest także sytuacja odwrotna. Silne mieszanie może utrzymywać nośniki w ruchu, podczas gdy transfer tlenu pozostaje niewystarczający dla obciążenia biologicznego.

Kiedy pojawią się te objawy, operatorzy powinni ocenić przepływ powietrza, układ nawiewników, stan nawiewników, głębokość wody, stopień napełnienia, ciąg mieszalnika i ogólny wzór cyrkulacji, a nie polegać tylko na jednym pomiarze DO.

Jak współczynnik wypełnienia i geometria mediów wpływają na cyrkulację

Zwiększanie ilości mediów zwiększa dostępną powierzchnię biofilmu, ale zmienia także zachowanie hydrauliczne reaktora.

Przy niskim stopniu napełnienia poszczególne nośniki zazwyczaj mają więcej miejsca do poruszania się i wymagają mniej energii mieszania. Wraz ze wzrostem stopnia wypełnienia wzrasta całkowita masa nośnika, kolizje stają się częstsze, a złoże mediów stwarza większy opór dla cyrkulacji cieczy i powietrza.

Z tego powodu reaktora pracującego pomyślnie przy stopniu napełnienia 20% nie można automatycznie zwiększyć do 50% bez sprawdzenia napowietrzenia, mieszania, wydajności sita i dostępnej wolnej objętości.

Geometria mediów również ma znaczenie. Średnica nośnika, grubość ścianki, wewnętrzne komory, otwarta przestrzeń, powierzchnia chroniona i właściwości opakowania zbiorczego wpływają na ruch.

Dlatego praktyczny przewoźnik potrzebuje równowagi pomiędzy obszar biofilmu, otwartość hydrauliczna, trwałość mechaniczna i łatwość ruchu .

Wzrost biofilmu zmienia zachowanie nośnika podczas uruchamiania i pracy

Zachowanie mediów może się znacząco zmienić pomiędzy pierwszym dniem uruchomienia a dojrzałym działaniem. Jest to jeden z powodów, dla których same badania czystej wody nie są w stanie w pełni przewidzieć długoterminowych ruchów.

Operatorzy powinni zatem ocenić cyrkulację nośnika po osiągnięciu dojrzałości biologicznej reaktora. Jeżeli w miarę rozwoju biofilmu ruch stopniowo się pogarsza, przyczyną może być niewystarczające ścinanie, nadmierne obciążenie, słabe złuszczanie się lub niedostateczne wymieszanie, a nie pierwotna gęstość nośnika.

Rozwiązywanie problemów z ruchem multimediów MBBR krok po kroku

Najskuteczniejszym sposobem rozwiązywania problemów związanych z ruchem mediów jest ich systematyczne diagnozowanie. Wymiana nośników przed zidentyfikowaniem przyczyny może spowodować stratę pieniędzy i pozostawienie pierwotnego problemu hydraulicznego nierozwiązanego.

Gdy problem wymaga zmiany sprzętu

Dostosowania operacyjne mogą rozwiązać wiele problemów związanych z ruchem, ale niektóre reaktory wymagają modyfikacji fizycznych.