Как температура влияет на эффективность фильтрующих материалов MBBR?

Если вы когда-либо работали с очисткой городских или промышленных сточных вод, вы, вероятно, слышали о MBBR (сокращение от биопленочного реактора с подвижным слоем) и о маленьких пластиковых деталях, которые заставляют все это работать:Биофильтрационные материалыон служит домом для полезных бактерий, которые расщепляют отходы. Как человек, который много лет участвовал в игре с фильтрами MBBR, я не могу сказать вам, сколько раз мне звонил оператор, паникующий из-за того, что их система ведет себя странно: «Наше удаление BOD прекратилось в этом месяце — что происходит?» В девяти случаях из 10, если разобраться, виновата температура. Это не единственный фактор, но он влияет на производительность MBBR больше, чем думает большинство людей. Давайте разберемся, без скучного жаргона из учебников, а только из реальной жизни, которую я видел на сайтах вакансий и в лабораторных тестах.

Во-первых, быстрый (очень быстрый) обзор для тех, кто впервые знаком с MBBR. В отличие от старых капельных фильтров, в которых среда находится неподвижно, или активного ила, в котором бактерии свободно плавают, среда MBBR безостановочно движется в реакторе благодаря аэрации или перемешиванию. Бактерии прилипают к поверхности – это биопленка – и именно здесь происходит волшебство. Средства массовой информации, которые я предоставляю, напримерБиофильтрационный материал MBBR для очистки сточных вод, предназначен для того, чтобы дать этим бактериям достаточную площадь поверхности для роста, но температура подобна ручке управления тем, насколько хорошо бактерии выполняют свою работу.

Начнем со сладкого места. Судя по тому, что я тестировал и как показывают данные, большинство хороших насекомых из сточных вод (гетеротрофные, которые питаются БПК и аммиаком, и нитрифицирующие, преобразующие аммиак в нитраты) лучше всего работают при температуре от 15°C до 25°C (от 59°F до 77°F). Именно в этом температурном диапазоне я вижу большинство городских систем сточных вод, работающих в регионах с умеренным климатом, и именно тогда мои клиенты получают желаемые цифры: удаление БПК на 80-90%, стабильное снижение содержания аммиака. При таких температурах бактерии размножаются быстро: их популяция удваивается каждые 20–60 минут, поэтому биопленка становится достаточно толстой, чтобы перерабатывать все поступающие отходы. СМИ - будь то нашиРеактор биопленки с подвижным слоемкоторый имеет дополнительную площадь поверхности или нашу перфорированнуюБионоситель MBBR для очистки сточных вод-здесь отлично работает, потому что движущееся действие делает биопленку достаточно тонкой, чтобы кислород и питательные вещества могли проникнуть внутрь, без мертвых зон.

Но что происходит, когда становится холодно? Мы говорим о температуре ниже 10°C (50°F). Прошлой зимой у меня был клиент в Миннесоте, который в ярости позвонил мне: у них за ночь удаление аммиака упало с 95% до 50%, а БПК вырос на 30%. Оказывается, температура реактора упала до 4°C из-за сбоя отопления здания. Почему? Бактерии становятся вялыми, когда холодно. Скорость их метаболизма значительно замедляется — подумайте о том, что вам не хочется много двигаться, когда выходите на улицу зимой. Для нитрифицирующих бактерий (тех, которые выполняют сложную работу с аммиаком) это особенно плохо: они уже растут медленнее, чем БПК-поедающие насекомые, а холод заставляет их почти останавливаться. Работа в Миннесоте научила меня одной вещи: биопленка на носителях на самом деле истончалась, но не потому, что бактерии умирали, а потому, что они недостаточно размножались, чтобы оставаться на поверхности. Движущееся действие MBBR еще больше усугубляло ситуацию: если биопленка слабая, она слишком легко отслаивается, поэтому у вас остается меньше бактерий для выполнения этой работы. Я посоветовал им заизолировать реактор, немного форсировать перемешивание (не настолько, чтобы биопленку порвало) и перейти на нашБиопленка с подвижным слоем MBBR для очистки сточных вод, который имеет немного более шероховатую поверхность, которая лучше удерживает бактерии в холодную погоду. В течение недели удаление аммиака вернулось к 90%.

Теперь другая крайность: жаркая температура выше 28°C (82°F). Пару лет назад у меня был клиент в Техасе, занимающийся пищевой промышленностью: температура в его реакторе достигла 32°C из-за техасской жары и отсутствия дополнительного охлаждения. Удаление БПК у них упало на 25%, и в реакторе началось пенообразование. Почему? Различные бактерии ненавидят жару. Нитрифицирующие особенно начинают отмирать при температуре выше 30°С — их ферменты в основном разрушаются. Насекомые, питающиеся БПК, могут продержаться немного дольше, но когда температура остается высокой, биопленка становится слишком толстой. Этот толстый слой означает, что кислород не может добраться до его дна, поэтому возникают анаэробные зоны (без кислорода), где растут вредные бактерии, что портит всю систему. Кроме того, из-за высоких температур вода удерживает меньше кислорода, поэтому даже если аэрация работает, в биопленке остается меньше растворенного кислорода. Не наши СМИ стали причиной этого, но мы приспособились: я предложил им добавить еще немного нашихБиофильтрующий материал MBBRчтобы распространить биопленку, сделать ее тоньше, чтобы кислород мог проникать повсюду. Они также добавили небольшой охлаждающий змеевик для реактора, и через две недели пенообразование прекратилось, а удаление БПК вернулось в норму.

Подождите, но дело не только в том, что «холодно = плохо, жарко = плохо», речь идет еще и о том, как быстро меняется температура. Проблема этого клиента из Миннесоты была не просто холодной, а внезапной. Бактерии могут адаптироваться к постепенным изменениям температуры, например, если температура повышается с 20°C до 12°C в течение месяца, их скорость постепенно замедляется, поэтому вы можете отрегулировать смешивание или загрузку среды, чтобы компенсировать это. Но падение на 10°C за 24 часа? Это шок, и большинство бактерий не могут восстановиться достаточно быстро. Я видел то же самое в жарком климате: если наступит жара и температура подскочит на 12°C за день, вы получите такое же падение БПК и аммиака, как и при холодовом шоке.

Еще одна вещь, которую меня постоянно спрашивают: влияет ли тип носителя MBBR на то, как он справляется с температурой? Короткий ответ: да, но совсем немного. Наши среды спроектированы таким образом, чтобы максимально увеличить площадь поверхности и сохранить здоровье биопленки. НашБиофильтрационные материалыимеет текстурированную поверхность, которая помогает бактериям быстрее прикрепляться, поэтому в холодную погоду они могут начать расти быстрее, чем на гладкой среде. НашБиофильтрационный материал MBBR для очистки сточных водимеет пористую сердцевину, которая немного изолирует биопленку, защищая ее от резких перепадов температуры. Я всегда говорю клиентам: если вы находитесь в месте с экстремальными температурами (очень холодная зима или очень жаркое лето), выбирайте носитель с более шероховатой поверхностью и дополнительной текстурой — это имеет небольшое значение, но оно складывается, когда вы имеете дело с температурным стрессом.

Также следует отметить, что температура взаимодействует с другими факторами в системе MBBR. Например, если вы перемешиваете слишком слабо, среда не перемещается достаточно, поэтому биопленка становится толстой и задыхается при высоких температурах. Или, если вы перегружаете систему слишком большим количеством отходов, даже правильная температура вас не спасет. Но температура является основой: если температура не находится в оптимальном диапазоне, даже самые лучшие среды и смешивание не будут работать.

Позвольте мне завершить это чем-то практическим, потому что это то, что меня волнует, — помочь моим клиентам избежать головных болей, с которыми я столкнулся. Если вы заметили, что производительность вашей системы MBBR снизилась, сначала проверьте температуру реактора. Не ориентируйтесь только на температуру воздуха — измерьте температуру воды, потому что это важно для бактерий. Если слишком холодно, изолируйте реактор, немного замедлите перемешивание (настолько, чтобы среда все еще двигалась, но не настолько, чтобы разрывала тонкую биопленку) и рассмотрите среду с шероховатой поверхностью. Если слишком жарко, добавьте немного дополнительной среды, чтобы разжижить биопленку, немного усильте аэрацию (чтобы компенсировать меньшее количество растворенного кислорода) и, если возможно, добавьте охлаждение. А если вы находитесь в районе с экстремальными температурами, выбирайте носитель с умом — поверьте мне, небольшие дополнительные затраты окупятся, чтобы избежать больших эксплуатационных проблем.

Если у вас возникли проблемы с производительностью MBBR, связанной с температурой, или вы просто ищете подходящий носитель, соответствующий потребностям вашей системы, я здесь, чтобы помочь. Я работал со всеми видами систем очистки сточных вод, от небольших муниципальных предприятий до крупных промышленных, и могу указать вам, какая среда подходит для вашей конкретной температуры и условий эксплуатации. Свяжитесь с нами, чтобы пообщаться — никаких рекламных предложений, только реальный совет от человека, который был рядом и исправил проблему.