In un reattore a biofilm a letto mobile correttamente funzionante, i trasportatori MBBR dovrebbero circolare attraverso la maggior parte del volume del reattore anziché formare uno strato fluttuante permanente, depositarsi sul pavimento o raccogliersi in un angolo. Queo il movimento del trasportatore diventa irregolare, il problema raramente è causato da un solo fattore. La densità del mezzo, la crescita del biofilm, il gas intrappolato, l'aerazione, le prestazioni del miscelatore, il rapporto di riempimento, la geometria del reattore, gli schermi di ritenzione e la chimica delle acque reflue sono tutti fattori che possono cambiare il modo in cui si muovono i trasportatori.
Come si suppone che i media MBBR si muovano in un reattore sano
I supporti MBBR sono progettati per muoversi continuamente attraverso il reattore biologico in modo che il biofilm attaccato entri ripetutamente in contatto con le acque reflue, l'ossigeno disciolto, i nutrienti e il substrato. Nei reattori aerobici, questo movimento è solitamente creato principalmente dall'aerazione. Nelle zone anossiche o di equalizzazione può essere invece necessaria la miscelazione meccanica.
Un movimento sano non significa che ogni trasportatore debba rimanere sempre esattamente nella stessa condizione idraulica. Un accumulo temporaneo vicino a pareti o superfici è normale. Ciò che conta è se la massa dei media continua a circolare e se si sviluppano ampie zone permanenti di vettori fluttuanti, sedimentanti o stagnanti.
I trasportatori rimangono vicino alla superficie dell'acqua e non ricircolano in modo efficace.
I trasportatori si muovono attraverso la maggior parte del volume del reattore con l'energia di miscelazione disponibile.
I trasportatori si stabiliscono o rimangono in zone a bassa velocità vicino al fondo del serbatoio.
La densità del portatore è importante perché i mezzi MBBR sono normalmente progettati per rimanere vicini alla densità dell'acqua. Tuttavia, la densità di un supporto in plastica pulito è solo il punto di partenza. Una volta che il reattore è in funzione, il vettore effettivo diventa una combinazione di il biofilm plastico trattiene solidi attaccati all'acqua, bolle di gas .
Un campione di terreno che si comporta correttamente in acqua pulita può muoversi in modo diverso dopo diverse settimane di crescita del biofilm, accumulo di solidi, incrostazione o cambiamenti nell'aerazione.
Perché i media MBBR galleggiano in superficie
Il galleggiamento persistente è spesso il primo movimento anomalo notato dagli operatori. Un sottile strato superficiale temporaneo non è sempre un problema serio, ma un grande tappeto galleggiante può ridurre il contatto efficace tra il biofilm e le acque reflue e può interferire con schermi, canali o apparecchiature meccaniche.
1. La densità del supporto finito è troppo bassa
Se il mezzo finito è sostanzialmente più leggero del liquido del reattore, una miscelazione insufficiente può consentirgli di rimanere in superficie. Le differenze di densità possono derivare dalla scelta della resina, da variazioni di produzione, da un'eccessiva formazione di schiuma, da riempitivi inappropriati o da un modello di supporto non adatto al processo previsto.
Questo è uno dei motivi per cui gli acquirenti dovrebbero confrontare il densità del portatore finito , non solo la densità nominale della resina HDPE utilizzata per fabbricarlo.
2. L’aria è intrappolata all’interno dei nuovi vettori
I nuovi media possono galleggiare fortemente quando vengono introdotti per la prima volta in un serbatoio. L'aria può rimanere all'interno delle camere interne o delle caratteristiche della superficie prima che il supporto sia completamente bagnato.
In questo caso il galleggiamento può diminuire dopo l'ammollo e la circolazione. Gli operatori dovrebbero quindi evitare di concludere immediatamente che un nuovo lotto di media sia difettoso semplicemente perché inizialmente rimane in superficie.
3. Il gas biologico aumenta la galleggiabilità temporanea
Il biofilm maturo può intrappolare bolle di gas. Nelle zone in cui avviene la denitrificazione, l'azoto gassoso può essere generato all'interno o attorno al biofilm. Anche l'anidride carbonica e altri gas possono attaccarsi temporaneamente alla superficie del supporto.
Ciò può rendere i trasportatori maturi periodicamente più galleggianti, in particolare quando le condizioni del reattore cambiano tra periodi aerobici e periodi di basso ossigeno.
4. Trasportatori di trappole per schiuma, olio e grasso vicino alla superficie
Le acque reflue industriali contenenti tensioattivi, grassi, oli, grasso o schiuma stabile possono creare uno strato superficiale che cattura fisicamente i supporti MBBR. In questi casi il problema non è solo la densità dei portatori. Potrebbe essere necessario prestare attenzione al pretrattamento, al controllo della schiuma o alla rimozione di olio e grasso.
| Condizione osservata | Probabile causa | Cosa controllare |
|---|---|---|
| I nuovi media fluttuano immediatamente | Aria intrappolata o bassa densità del prodotto finito | Comportamento di ammollo, densità del vettore, consistenza della produzione |
| I media maturi fluttuano periodicamente | Formazione di gas all'interno o attorno al biofilm | Profilo DO, condizioni di denitrificazione, spessore del biofilm |
| Supporti intrappolati nella schiuma | Tensioattivi, grassi o schiumogeni | Pretrattamento e stato della superficie |
| Solo un lato del serbatoio galleggia | Squilibrio idraulico o di aerazione | Schema di distribuzione e circolazione dell'aria |
Perché i media MBBR affondano o si accumulano sul fondo
L’accumulo sul fondo non significa automaticamente che il supporto plastico stesso sia troppo pesante. Nei reattori in funzione, le cause più comuni sono un eccessivo biofilm, deposizione di minerali, accumulo di solidi, miscelazione insufficiente o un rapporto di riempimento eccessivo.
1. La crescita eccessiva del biofilm aumenta la massa del portatore
Il biofilm aggiunge massa a ciascun trasportatore. In condizioni normali, il taglio creato dall’aerazione e dalle collisioni dei trasportatori aiuta a mantenere un equilibrio dinamico tra la crescita del biofilm e lo sfaldamento.
Se il carico organico è elevato e il taglio è troppo basso, il biofilm potrebbe diventare insolitamente spesso. Il trasportatore risultante può diventare più pesante e più difficile da sospendere.
2. Il ridimensionamento inorganico rende i supporti più pesanti
Le acque reflue industriali possono contenere minerali che precipitano sulla superficie del vettore. Carbonato di calcio, composti di ferro, struvite, silice o altri depositi possono aumentare il peso del trasportatore e ridurre gradualmente l'area aperta interna.
Ciò è particolarmente importante quando l'affondamento si sviluppa lentamente nel corso di mesi anziché immediatamente dopo l'avvio.
3. I solidi sospesi rimangono intrappolati all'interno del trasportatore
Alcune geometrie del trasportatore contengono canali interni stretti o camere protette. Se le acque reflue contengono un elevato contenuto di solidi sospesi e il taglio idraulico è insufficiente, all'interno di queste strutture possono accumularsi fanghi e solidi minerali.
Il risultato può essere sia un aumento del peso del supporto che una riduzione dell’area effettiva del biofilm.
4. L'energia di miscelazione è troppo bassa
Anche i mezzi prodotti correttamente possono depositarsi se il reattore non fornisce più sufficiente energia di miscelazione. Le cause comuni includono:
- flusso d'aria del ventilatore ridotto;
- diffusori sporchi o danneggiati;
- miscelatori sommergibili sottodimensionati;
- cattiva posizione del mixer;
- aumento del rapporto di riempimento del supporto;
- cambiamenti nel livello dell'acqua del serbatoio;
- aerazione irregolare sul pavimento del reattore.
Prima di sostituire i trasportatori, verificare se il reattore fornisce ancora energia idraulica sufficiente per spostare l'effettivo inventario dei supporti nelle attuali condizioni di biofilm e solidi.
Perché i media MBBR si accumulano nelle zone morte
In molti reattori a grandezza naturale, il problema più comune dei portatori non è il semplice galleggiamento o l'affondamento. Invece, i fluidi si muovono bene attraverso la maggior parte del serbatoio ma si accumulano ripetutamente nello stesso angolo, vicino al muro, dietro un deflettore o davanti a uno schermo di uscita.
Questo modello solitamente indica a problema di circolazione idraulica .
L'aerazione irregolare crea zone di circolazione forte e debole
L'aerazione fa molto più che fornire ossigeno. Le bolle in aumento creano una circolazione di liquidi sfusi. Se la densità del diffusore o il flusso d'aria è molto più elevato in una parte del reattore, la zona di forte circolazione può spingere i trasportatori in un'area più debole dove non c'è abbastanza energia per restituirli.
Il layout errato del diffusore può lasciare gli angoli non mescolati
Una griglia diffusore concentrata solo al centro di una vasca rettangolare può generare una buona circolazione verticale al centro ma un debole movimento in prossimità dei bordi. Il risultato può essere un persistente accumulo di materiale lungo le pareti o negli angoli.
La geometria del serbatoio può creare tasche di ricircolo
Serbatoi lunghi e stretti, bacini irregolari, colonne di supporto, pareti interne, canali e deflettori possono creare sacche a bassa velocità. Queste aree potrebbero non essere evidenti durante la messa in servizio dell'acqua pulita, ma possono diventare più pronunciate una volta che il reattore contiene un volume elevato di mezzi in movimento.
Il flusso in ingresso può spingere il fluido da un lato
Un getto affluente concentrato può dominare la circolazione locale. Se la direzione di ingresso non è allineata correttamente con il modello di miscelazione principale, i trasportatori potrebbero spostarsi ripetutamente verso un lato del serbatoio.
Gli schermi di conservazione possono creare tappetini multimediali locali
Gli schermi di ritenzione dell'uscita impediscono ai trasportatori di lasciare il reattore, ma lo schermo stesso diventa parte del sistema idraulico. Una velocità frontale eccessiva, un blocco parziale o un'area dello schermo insufficiente possono attirare grandi quantità di materiale contro lo schermo.
Una volta che si forma un tappeto mediale, questo può aumentare ulteriormente la resistenza idraulica locale e peggiorare l’accumulo.
| Modello multimediale | Probabile problema | Cosa ispezionare |
|---|---|---|
| Un angolo pieno di media | Zona morta locale | Geometria del serbatoio, copertura del diffusore, posizione del miscelatore |
| I supporti si accumulano vicino allo schermo di uscita | Velocità dello schermo elevata o blocco | Area aperta dello schermo, incrostazione e carico idraulico |
| Il centro si muove ma i bordi rimangono stagnanti | Copertura di aerazione insufficiente | Distribuzione a griglia del diffusore |
| Anello inferiore dei trasportatori | Debole circolazione sul fondo | Flusso d'aria, condizione del diffusore o spinta del miscelatore |
| Strato superficiale solo su un lato | Circolazione asimmetrica del serbatoio | Direzione di ingresso e bilanciamento dell'aerazione |
Come l'aerazione e la miscelazione controllano il movimento dei media
In un reattore MBBR aerobico, il sistema di aerazione solitamente svolge due lavori simultanei: fornendo ossigeno and mantenendo i trasportatori in movimento .
Questi due requisiti sono correlati, ma non sono identici.
Trasferimento di ossigeno
Determina se i microrganismi ricevono abbastanza ossigeno per la rimozione del carbonio, la nitrificazione e altre reazioni aerobiche.
Miscelazione idraulica
Determina se i trasportatori circolano nel reattore e se si sviluppano zone morte.
Un reattore può mostrare una concentrazione di ossigeno disciolto di 2–3 mg/L e avere ancora uno scarso movimento del portatore in una parte del bacino. Ciò può accadere quando il trasferimento di ossigeno è complessivamente sufficiente ma la distribuzione del flusso d’aria non crea una circolazione locale sufficiente.
È possibile anche il contrario. Una forte miscelazione può mantenere i trasportatori in movimento mentre il trasferimento di ossigeno rimane insufficiente per il carico biologico.
Segni che il movimento dei media è limitato
Quando compaiono questi sintomi, gli operatori dovrebbero valutare il flusso d'aria, la disposizione del diffusore, le condizioni del diffusore, la profondità dell'acqua, il rapporto di riempimento, la spinta del miscelatore e il modello di circolazione complessivo anziché fare affidamento solo su una misurazione DO.
In che modo il rapporto di riempimento e la geometria del mezzo influiscono sulla circolazione
L’aumento della quantità di materiale aumenta la superficie disponibile del biofilm, ma modifica anche il comportamento idraulico del reattore.
Con un rapporto di riempimento basso, i singoli trasportatori generalmente hanno più spazio per muoversi e richiedono meno energia di miscelazione. All’aumentare del rapporto di riempimento, aumenta la massa totale del supporto, le collisioni diventano più frequenti e il letto del mezzo crea una maggiore resistenza alla circolazione di liquidi e aria.
Questo è il motivo per cui un reattore che funziona con successo con un rapporto di riempimento del 20% non può essere automaticamente aumentato al 50% senza controllare l'aerazione, la miscelazione, la capacità del vaglio e il volume libero disponibile.
Anche la geometria dei media è importante. Il diametro del trasportatore, lo spessore delle pareti, le camere interne, l'area aperta, l'area superficiale protetta e le caratteristiche dell'imballaggio sfuso influiscono tutti sul movimento.
La geometria interna estremamente complessa può fornire un'elevata superficie teorica ma può anche aumentare l'intrappolamento dei solidi, ridurre il trasferimento di massa interno o rendere più difficile la circolazione in alcune condizioni delle acque reflue.
Un trasportatore pratico ha quindi bisogno di un equilibrio tra area del biofilm, apertura idraulica, durabilità meccanica e facilità di movimento .
La crescita del biofilm modifica il comportamento dei trasportatori durante l'avvio e il funzionamento
Il comportamento dei media può cambiare sostanzialmente tra il primo giorno di avvio e il funzionamento maturo. Questo è uno dei motivi per cui i soli test sull’acqua pulita non possono prevedere completamente il movimento a lungo termine.
Trasportatore pulito
La densità plastica domina il movimento. L'aria intrappolata può causare un galleggiamento temporaneo dopo l'installazione.
Biofilm precoce
La bagnabilità della superficie migliora e la massa del portatore aumenta man mano che i microrganismi iniziano a colonizzare il mezzo.
Biofilm maturo
La crescita della biomassa, la formazione di gas, lo sfaldamento e le collisioni creano una condizione di trasporto più dinamica.
Crescita eccessiva o incrostazioni
Biofilm spesso, solidi intrappolati o incrostazioni possono aumentare il peso, ostruire gli spazi interni e ridurre il movimento.
Gli operatori dovrebbero quindi valutare la circolazione del vettore dopo che il reattore ha raggiunto la maturità biologica. Se il movimento peggiora progressivamente con lo sviluppo del biofilm, la causa potrebbe essere un taglio insufficiente, un carico eccessivo, uno sfaldamento inadeguato o una miscelazione inadeguata piuttosto che la densità del trasportatore originale.
Risoluzione dei problemi relativi allo spostamento dei supporti MBBR passo dopo passo
Il modo più efficace per risolvere i problemi legati al movimento dei media è diagnosticarli sistematicamente. Sostituire i trasportatori prima di identificarne la causa può comportare uno spreco di denaro e lasciare irrisolto il problema idraulico originale.
Osservare lo schema del movimento
Determinare se il problema è il galleggiamento dell'intero serbatoio, la sedimentazione dell'intero serbatoio, l'accumulo in un angolo, l'accumulo dello schermo o una circolazione generalmente debole.
Ispezionare i media
Controllare le condizioni del supporto, la densità finita, lo spessore del biofilm, le incrostazioni, i solidi intrappolati, la deformazione, l'usura e il blocco interno.
Controllare l'aerazione
Esaminare il flusso d'aria del ventilatore, la caduta di pressione del diffusore, le incrostazioni del diffusore, la distribuzione dell'aria e il DO in diverse posizioni anziché in un unico punto di misurazione.
Controllare la miscelazione idraulica
Ispezionare la direzione di ingresso, la geometria del serbatoio, i deflettori, la posizione del miscelatore sommergibile, le zone di circolazione debole e il movimento del fondo.
Confermare il rapporto di riempimento effettivo
Confrontare il volume effettivo dei supporti installati con il volume effettivo del reattore, soprattutto se sono stati aggiunti più vettori dopo l'avvio.
Ispezionare le schermate di conservazione
Controllare il blocco, l'area aperta, la velocità frontale, i danni, la formazione di tappetini e se l'idraulica dello schermo influisce sulla circolazione del reattore.
Ripassa la chimica delle acque reflue
Cercare grasso elevato, tensioattivi, calcio, ferro, solidi minerali sospesi, salinità insolita, formazione di schiuma o gas biologico.
Quando il problema richiede modifiche all'attrezzatura
Gli aggiustamenti operativi possono risolvere molti problemi di movimento, ma alcuni reattori richiedono modifiche fisiche.
Scarsa distribuzione dell'aria
Modificare la griglia del diffusore, riequilibrare il flusso d'aria, pulire i diffusori o sostituire le unità danneggiate.
Miscelazione meccanica debole
Aggiungi, ridimensiona o riposiziona un miscelatore sommergibile per migliorare la circolazione dell'intero serbatoio.
Supporti non idonei
Valutare un vettore con densità, geometria o struttura aperta più appropriate.
Accumulo dello schermo
Aumentare l'area dello schermo di ritenzione o riprogettare lo schermo per ridurre l'eccessiva velocità locale.
Rapporto di riempimento eccessivo
Ridurre il volume del trasportatore o aumentare la capacità di miscelazione disponibile.
Scaling minerale
Affrontare la questione della chimica o del pretrattamento delle acque reflue anziché limitarsi a sostituire i trasportatori.
Un movimento inadeguato del trasportatore può avere origine dal mezzo stesso, ma può anche derivare dall'aerazione, dalla progettazione idraulica, dal caricamento del vaglio, dalla chimica delle acque reflue o da una miscelazione insufficiente.
I supporti MBBR non si muovono correttamente?
Se i trasportatori galleggiano, si depositano o si raccolgono in un'area del reattore, la soluzione può comportare la selezione del mezzo, l'aerazione, le prestazioni del miscelatore, la progettazione dello schermo di ritenzione o il rapporto di riempimento. NIHAO può aiutare a rivedere le condizioni operative e identificare quale parte del sistema deve essere controllata per prima.
Per una revisione iniziale, fornire le dimensioni del reattore, la profondità dell'acqua, il modello del supporto, il volume del supporto installato, il rapporto di riempimento, il flusso d'aria del ventilatore, il tipo di diffusore, le specifiche del miscelatore, le caratteristiche delle acque reflue e foto o video che mostrano il movimento del trasportatore.
Domande frequenti
I supporti MBBR dovrebbero galleggiare o affondare?
I mezzi MBBR adeguati dovrebbero generalmente rimanere abbastanza vicini alla galleggiabilità neutra affinché l'aerazione o la miscelazione meccanica possano farli circolare in tutto il reattore. Non deve formare uno strato galleggiante permanente o rimanere depositato sul fondo del serbatoio.
Perché i nuovi supporti MBBR galleggiano quando vengono aggiunti per la prima volta all'acqua?
L'aria potrebbe rimanere intrappolata all'interno delle camere del supporto prima che il supporto sia completamente bagnato. Ciò può causare un galleggiamento temporaneo e può diminuire dopo l'ammollo e la circolazione continua.
Perché i supporti MBBR affondano dopo diversi mesi di funzionamento?
Le possibili cause includono la crescita eccessiva del biofilm, incrostazioni minerali, solidi intrappolati, miscelazione inadeguata, flusso d'aria ridotto, incrostazione del diffusore o cambiamenti nelle caratteristiche delle acque reflue.
Un biofilm eccessivo può causare l’affondamento dei portatori MBBR?
SÌ. Il biofilm spesso aggiunge massa al trasportatore. Se il taglio e la miscelazione sono insufficienti per controllare lo spessore del biofilm, i portatori maturi possono diventare più difficili da sospendere.
Perché i supporti MBBR si accumulano vicino allo schermo di uscita?
Un'eccessiva velocità frontale dello schermo, un blocco parziale, un'area aperta insufficiente o una circolazione sfavorevole del reattore possono attirare i trasportatori verso lo schermo e creare un tappeto multimediale persistente.
Una scarsa aerazione può causare l'arresto del movimento dei supporti MBBR?
SÌ. Nei reattori aerobici MBBR, l'aerazione solitamente fornisce sia ossigeno che miscelazione. Un flusso d'aria ridotto o diffusori intasati possono lasciare alcune parti del reattore senza una circolazione sufficiente.
Un rapporto di riempimento più elevato richiede più energia di miscelazione?
Di solito sì. Un volume maggiore del trasportatore aumenta la massa totale del mezzo, la frequenza di collisione e la resistenza idraulica. Prima di aumentare il rapporto di riempimento è necessario controllare la capacità di aerazione o del miscelatore.
Come posso identificare le zone morte in un reattore MBBR?
Accumulo ripetuto di mezzi, depositi sul fondo, trasportatori stagnanti, DO irregolare, aspetto diverso del biofilm e circolazione debole vicino agli angoli o alle pareti sono segni comuni di zone morte.
Il ridimensionamento inorganico può rendere i supporti MBBR più pesanti?
SÌ. Carbonato di calcio, composti di ferro, struvite e altri depositi minerali possono accumularsi sul supporto e aumentarne la massa riducendo l'area aperta interna.
Quando è opportuno sostituire i supporti MBBR con scarsa mobilità?
La sostituzione deve essere presa in considerazione quando il supporto stesso risulta danneggiato, fortemente deformato, permanentemente intasato, eccessivamente calcareo o chiaramente inadatto all'applicazione. Se la vera causa è una scarsa aerazione, miscelazione o idraulica del vaglio, la sola sostituzione del mezzo potrebbe non risolvere il problema.
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