Tại sao phương tiện MBBR nổi, chìm hoặc tích tụ trong vùng chết

Phương tiện MBBR được cho là sẽ di chuyển như thế nào trong một lò phản ứng khỏe mạnh

Môi trường MBBR được thiết kế để di chuyển liên tục qua lò phản ứng sinh học để màng sinh học gắn liền tiếp xúc nhiều lần với nước thải, oxy hòa tan, chất dinh dưỡng và chất nền. Trong các bể phản ứng hiếu khí, chuyển động này thường được tạo ra chủ yếu bằng quá trình sục khí. Trong vùng anoxic hoặc vùng cân bằng, có thể cần phải trộn cơ học.

Chuyển động lành mạnh không có nghĩa là mọi phương tiện vận chuyển phải luôn ở trong tình trạng thủy lực giống hệt nhau. Sự tích tụ tạm thời gần tường hoặc bề mặt là bình thường. Điều quan trọng là liệu phần lớn các phương tiện truyền thông có tiếp tục lưu hành hay không và liệu các vùng chứa nổi, lắng đọng hoặc ứ đọng lớn thường trực có phát triển hay không.

Mật độ chất mang rất quan trọng vì môi trường MBBR thường được thiết kế để duy trì gần với mật độ của nước. Tuy nhiên, mật độ của chất mang nhựa sạch chỉ là điểm khởi đầu. Khi lò phản ứng hoạt động, chất mang hiệu quả sẽ trở thành sự kết hợp của màng sinh học nhựa giữ nước chất rắn gắn bong bóng khí .

Tại sao MBBR Media nổi trên bề mặt

Nổi liên tục thường là chuyển động bất thường đầu tiên được người vận hành nhận thấy. Lớp bề mặt mỏng tạm thời không phải lúc nào cũng là vấn đề nghiêm trọng nhưng tấm thảm nổi lớn có thể làm giảm sự tiếp xúc hiệu quả giữa màng sinh học và nước thải và có thể gây trở ngại cho màn chắn, kênh dẫn hoặc thiết bị cơ khí.

1. Mật độ sóng mang hoàn thiện quá thấp

Nếu môi trường thành phẩm nhẹ hơn đáng kể so với chất lỏng phản ứng thì việc trộn không đủ có thể khiến nó vẫn còn trên bề mặt. Sự khác biệt về mật độ có thể là kết quả của việc lựa chọn nhựa, sự thay đổi trong sản xuất, tạo bọt quá mức, chất độn không phù hợp hoặc mô hình chất mang không phù hợp với quy trình dự định.

Đây là một lý do người mua nên so sánh mật độ sóng mang đã hoàn thành , không chỉ mật độ danh nghĩa của nhựa HDPE được sử dụng để sản xuất nó.

2. Không khí bị mắc kẹt bên trong các hãng vận chuyển mới

Vật liệu mới có thể nổi mạnh khi nó được đưa vào bể lần đầu tiên. Không khí có thể tồn tại bên trong các khoang bên trong hoặc các bề mặt trước khi vật liệu bị ướt hoàn toàn.

Trong trường hợp này, độ nổi có thể giảm sau khi ngâm và lưu thông. Do đó, người vận hành nên tránh kết luận ngay rằng lô vật liệu mới bị lỗi chỉ vì ban đầu nó vẫn còn ở trên bề mặt.

3. Khí sinh học làm tăng sức nổi tạm thời

Màng sinh học trưởng thành có thể bẫy bọt khí. Ở những vùng xảy ra quá trình khử nitrat, khí nitơ có thể được tạo ra bên trong hoặc xung quanh màng sinh học. Carbon dioxide và các loại khí khác cũng có thể bám tạm thời vào bề mặt chất mang.

Điều này có thể làm cho chất mang trưởng thành nổi hơn theo định kỳ, đặc biệt khi điều kiện lò phản ứng thay đổi giữa giai đoạn hiếu khí và lượng oxy thấp.

4. Các chất mang bẫy bọt, dầu và mỡ gần bề mặt

Nước thải công nghiệp có chứa chất hoạt động bề mặt, chất béo, dầu, mỡ hoặc bọt ổn định có thể tạo ra lớp bề mặt thu giữ vật liệu MBBR. Trong những trường hợp này, vấn đề không chỉ nằm ở mật độ sóng mang. Việc xử lý trước, kiểm soát bọt hoặc loại bỏ dầu mỡ có thể cần được chú ý.

Tại sao MBBR Media chìm hoặc tích tụ ở phía dưới

Sự tích tụ ở đáy không tự động có nghĩa là bản thân vật liệu nhựa quá nặng. Trong quá trình vận hành lò phản ứng, các nguyên nhân phổ biến hơn là màng sinh học quá mức, lắng đọng khoáng chất, tích tụ chất rắn, trộn không đủ hoặc tỷ lệ lấp đầy quá mức.

1. Tăng trưởng màng sinh học quá mức làm tăng khối lượng chất mang

Màng sinh học bổ sung khối lượng cho mỗi chất mang. Trong điều kiện bình thường, lực cắt được tạo ra bởi sự thông khí và va chạm của chất mang giúp duy trì sự cân bằng động giữa sự phát triển màng sinh học và sự bong tróc.

Nếu lượng chất hữu cơ cao và lực cắt quá thấp, màng sinh học có thể trở nên dày bất thường. Kết quả là vật mang có thể trở nên nặng hơn và khó treo hơn.

2. Mở rộng quy mô vô cơ làm cho phương tiện truyền thông nặng hơn

Nước thải công nghiệp có thể chứa các khoáng chất kết tủa trên bề mặt chất mang. Canxi cacbonat, hợp chất sắt, struvite, silica hoặc các cặn khác có thể làm tăng trọng lượng chất mang và giảm dần diện tích mở bên trong.

Điều này đặc biệt quan trọng khi tình trạng chìm phát triển chậm trong nhiều tháng thay vì ngay sau khi khởi động.

3. Chất rắn lơ lửng bị mắc kẹt bên trong vật mang

Một số hình dạng sóng mang chứa các kênh bên trong hẹp hoặc các buồng được bảo vệ. Nếu nước thải chứa nhiều chất rắn lơ lửng và lực cắt thủy lực không đủ, bùn và chất rắn khoáng có thể tích tụ bên trong các cấu trúc này.

Kết quả có thể là tăng trọng lượng chất mang và giảm diện tích màng sinh học hiệu quả.

4. Năng lượng trộn quá thấp

Ngay cả vật liệu được sản xuất đúng cách cũng có thể lắng xuống nếu lò phản ứng không còn cung cấp đủ năng lượng trộn. Các nguyên nhân phổ biến bao gồm:

• giảm luồng khí thổi;
• bộ khuếch tán bị tắc hoặc hư hỏng;
• máy trộn chìm cỡ nhỏ;
• vị trí máy trộn kém;
• tăng tỷ lệ lấp đầy phương tiện truyền thông;
• thay đổi mực nước bể;
• sục khí không đều trên sàn lò phản ứng.

Tại sao phương tiện MBBR tích lũy ở vùng chết

Trong nhiều lò phản ứng quy mô lớn, vấn đề vật liệu mang phổ biến nhất không chỉ đơn giản là nổi hay chìm. Thay vào đó, vật liệu di chuyển tốt qua hầu hết bể nhưng liên tục tích tụ ở cùng một góc, gần tường, phía sau vách ngăn hoặc phía trước màn chắn ổ cắm.

Mẫu này thường chỉ ra một vấn đề tuần hoàn thủy lực .

Sục khí không đều tạo ra vùng lưu thông mạnh và yếu

Sục khí không chỉ cung cấp oxy. Bong bóng nổi lên tạo ra sự lưu thông chất lỏng số lượng lớn. Nếu mật độ khuếch tán hoặc luồng không khí cao hơn nhiều ở một phần của lò phản ứng, thì vùng lưu thông mạnh có thể đẩy các chất mang vào khu vực yếu hơn, nơi không có đủ năng lượng để trả chúng lại.

Bố cục bộ khuếch tán không chính xác có thể khiến các góc không được trộn lẫn

Lưới khuếch tán chỉ tập trung ở trung tâm của bể hình chữ nhật có thể tạo ra sự lưu thông theo chiều dọc tốt ở giữa nhưng chuyển động yếu ở gần các cạnh. Kết quả có thể là sự tích tụ vật liệu dai dẳng dọc theo các bức tường hoặc trong các góc.

Hình học bể có thể tạo ra các túi tuần hoàn

Bể dài hẹp, bể không đều, cột đỡ, tường bên trong, kênh và vách ngăn có thể tạo ra các túi vận tốc thấp. Những khu vực này có thể không rõ ràng trong quá trình vận hành nước sạch nhưng có thể trở nên rõ ràng hơn khi lò phản ứng chứa một lượng lớn vật liệu chuyển động.

Dòng chảy vào có thể đẩy phương tiện sang một bên

Dòng nước chảy vào tập trung có thể chi phối lưu thông cục bộ. Nếu hướng đầu vào không phù hợp với kiểu trộn chính, vật mang có thể di chuyển liên tục về một phía của bể.

Màn hình lưu giữ có thể tạo thảm phương tiện cục bộ

Màn chắn giữ đầu ra ngăn không cho chất mang rời khỏi lò phản ứng, nhưng bản thân màn chắn trở thành một phần của hệ thống thủy lực. Tốc độ bề mặt quá cao, tắc nghẽn một phần hoặc diện tích màn hình không đủ có thể hút một lượng lớn phương tiện vào màn hình.

Khi lớp vật liệu hình thành, nó có thể làm tăng thêm lực cản thủy lực cục bộ và làm cho sự tích tụ trở nên tồi tệ hơn.

Cách sục khí và trộn điều khiển sự di chuyển của vật liệu

Trong bể phản ứng MBBR hiếu khí, hệ thống sục khí thường có hai công việc đồng thời: cung cấp oxy và giữ cho các tàu sân bay di chuyển .

Hai yêu cầu này có liên quan với nhau nhưng chúng không giống nhau.

Một lò phản ứng có thể có nồng độ oxy hòa tan ở mức 2–3 mg/L và vẫn có sự di chuyển chất mang kém ở một phần lưu vực. Điều này có thể xảy ra khi lượng oxy được vận chuyển về tổng thể là đủ nhưng việc phân bổ luồng không khí không tạo ra đủ lượng lưu thông cục bộ.

Điều ngược lại cũng có thể xảy ra. Sự trộn mạnh có thể giữ cho chất mang di chuyển trong khi lượng oxy vận chuyển vẫn không đủ cho tải trọng sinh học.

Khi những triệu chứng này xuất hiện, người vận hành nên đánh giá luồng không khí, bố trí bộ khuếch tán, tình trạng bộ khuếch tán, độ sâu nước, tỷ lệ làm đầy, lực đẩy của máy trộn và mô hình tuần hoàn tổng thể thay vì chỉ dựa vào một phép đo DO.

Tỷ lệ lấp đầy và hình học phương tiện ảnh hưởng đến lưu thông như thế nào

Việc tăng lượng vật liệu làm tăng diện tích bề mặt màng sinh học sẵn có nhưng nó cũng làm thay đổi hoạt động thủy lực của lò phản ứng.

Ở tỷ lệ lấp đầy thấp, các vật mang riêng lẻ thường có nhiều không gian hơn để di chuyển và cần ít năng lượng trộn hơn. Khi tỷ lệ lấp đầy tăng lên, tổng khối lượng chất mang tăng lên, va chạm trở nên thường xuyên hơn và lớp vật liệu tạo ra lực cản lớn hơn đối với sự lưu thông của chất lỏng và không khí.

Đây là lý do tại sao một lò phản ứng vận hành thành công ở tỷ lệ lấp đầy 20% không thể tự động tăng lên 50% nếu không kiểm tra sục khí, trộn, công suất sàng và thể tích tự do sẵn có.

Hình học phương tiện cũng quan trọng. Đường kính vật mang, độ dày thành, các khoang bên trong, diện tích mở, diện tích bề mặt được bảo vệ và các đặc tính đóng gói số lượng lớn đều ảnh hưởng đến chuyển động.

Do đó, một phương tiện vận chuyển thực tế cần có sự cân bằng giữa diện tích màng sinh học, độ mở thủy lực, độ bền cơ học và dễ di chuyển .

Sự tăng trưởng của màng sinh học thay đổi hành vi của vật mang trong quá trình khởi động và vận hành

Hành vi truyền thông có thể thay đổi đáng kể từ ngày đầu tiên khởi động cho đến khi hoạt động trưởng thành. Đây là một lý do khiến việc chỉ thử nghiệm nước sạch không thể dự đoán đầy đủ diễn biến dài hạn.

Do đó, người vận hành nên đánh giá sự lưu thông chất mang sau khi lò phản ứng đạt đến độ chín sinh học. Nếu sự chuyển động ngày càng trở nên tồi tệ hơn khi màng sinh học phát triển, nguyên nhân có thể là do lực cắt không đủ, tải quá mức, khả năng bong tróc kém hoặc trộn không đủ thay vì mật độ chất mang ban đầu.

Khắc phục sự cố từng bước di chuyển phương tiện truyền thông MBBR

Cách hiệu quả nhất để giải quyết các vấn đề về chuyển động của phương tiện truyền thông là chẩn đoán chúng một cách có hệ thống. Thay thế các giá đỡ trước khi xác định nguyên nhân có thể lãng phí tiền bạc và khiến vấn đề thủy lực ban đầu không được giải quyết.

Khi sự cố yêu cầu thay đổi thiết bị

Việc điều chỉnh vận hành có thể giải quyết nhiều vấn đề về chuyển động, nhưng một số lò phản ứng yêu cầu sửa đổi về mặt vật lý.