In een goed werkende biofilmreactor met bewegend bed zouden MBBR-dragers door het grootste deel van het reactorvolume moeten circuleren in plaats van een permanente drijvende laag te vormen, zich op de vloer te nestelen of zich in een hoek te verzamelen. Wanneer de beweging van de drager ongelijkmatig wordt, wordt het probleem zelden door één factor alleen veroorzaakt. Mediadichtheid, biofilmgroei, opgesloten gas, beluchting, mixerprestaties, vulverhouding, reactorgeometrie, retentieschermen en afvalwaterchemie kunnen allemaal de manier waarop dragers bewegen vereneren.
Hoe MBBR-media zich in een gezonde reactor zouden moeten bewegen
MBBR-media zijn ontworpen om continu door de biologische reactor te bewegen, zodat de aangehechte biofilm herhaaldelijk in contact komt met afvalwater, opgeloste zuurstof, voedingsstoffen en substraat. In aerobe reactoren wordt deze beweging meestal voornamelijk veroorzaakt door beluchting. In anoxische of egalisatiezones kan in plaats daarvan mechanisch mengen vereist zijn.
Gezond bewegen betekent niet dat iedere drager altijd in exact dezelfde hydraulische conditie moet blijven. Enige tijdelijke ophoping nabij muren of oppervlakken is normaal. Waar het om gaat is of het grootste deel van de media blijft circuleren en of er grote permanente zones van drijvende, bezinkende of stagnerende dragers ontstaan.
Dragers blijven dichtbij het wateroppervlak en recirculeren niet effectief.
Dragers bewegen zich door het grootste deel van het reactorvolume met de beschikbare mengenergie.
Vervoerders vestigen zich of blijven in lagesnelheidszones nabij de tankbodem.
Dragerdichtheid is belangrijk omdat MBBR-media normaal gesproken zijn ontworpen om dicht bij de dichtheid van water te blijven. De dichtheid van een schone plastic drager is echter slechts het uitgangspunt. Zodra de reactor in bedrijf is, wordt de effectieve drager een combinatie van plastic biofilm hield water vast en vastzittende gasbellen .
Een mediamonster dat zich correct gedraagt in schoon water kan zich na enkele weken van biofilmgroei, ophoping van vaste stoffen, kalkaanslag of veranderingen in de beluchting anders bewegen.
Waarom MBBR Media aan de oppervlakte drijft
Aanhoudend zweven is vaak de eerste abnormale beweging die door operators wordt opgemerkt. Een dunne tijdelijke oppervlaktelaag is niet altijd een ernstig probleem, maar een grote drijvende mat kan het effectieve contact tussen de biofilm en het afvalwater verminderen en interfereren met schermen, kanalen of mechanische apparatuur.
1. De uiteindelijke dragerdichtheid is te laag
Als het uiteindelijke medium aanzienlijk lichter is dan de reactorvloeistof, kan onvoldoende menging ervoor zorgen dat het aan het oppervlak achterblijft. Verschillen in dichtheid kunnen het gevolg zijn van harskeuze, productievariatie, overmatige schuimvorming, ongeschikte vulstoffen of een dragermodel dat niet geschikt is voor het beoogde proces.
Dit is een reden waarom kopers de voltooide dragerdichtheid , niet alleen de nominale dichtheid van de HDPE-hars die wordt gebruikt om het te vervaardigen.
2. Er zit lucht vast in nieuwe luchtvaartmaatschappijen
Nieuwe media kunnen sterk drijven wanneer ze voor het eerst in een tank worden geïntroduceerd. Er kan lucht in de interne kamers of oppervlaktekenmerken achterblijven voordat de media volledig bevochtigd raken.
In dit geval kan het drijven afnemen na het weken en de circulatie. Exploitanten moeten daarom vermijden om onmiddellijk te concluderen dat een nieuwe partij media defect is, simpelweg omdat deze aanvankelijk aan de oppervlakte blijft.
3. Biologisch gas verhoogt het tijdelijke drijfvermogen
Volwassen biofilm kan gasbellen vasthouden. In zones waar denitrificatie plaatsvindt, kan stikstofgas in of rond de biofilm ontstaan. Kooldioxide en andere gassen kunnen zich ook tijdelijk aan het drageroppervlak hechten.
Dit kan volwassen dragers periodiek meer drijvend maken, vooral wanneer de reactoromstandigheden veranderen tussen aërobe en zuurstofarme perioden.
4. Schuim-, olie- en vetvangers nabij het oppervlak
Industrieel afvalwater dat oppervlakteactieve stoffen, vetten, oliën, vet of stabiel schuim bevat, kan een oppervlaktelaag creëren die MBBR-media fysiek opvangt. In deze gevallen is het probleem niet alleen de dragerdichtheid. Voorbehandeling, schuimbeheersing of olie- en vetverwijdering vereisen mogelijk aandacht.
| Waargenomen toestand | Waarschijnlijke oorzaak | Wat te controleren |
|---|---|---|
| Nieuwe media drijven meteen | Opgesloten lucht of lage afgewerkte dichtheid | Weekgedrag, dragerdichtheid, productieconsistentie |
| Volwassen media drijven periodiek | Gasvorming in of rond biofilm | DO-profiel, denitrificatieomstandigheden, biofilmdikte |
| Media gevangen in schuim | Oppervlakteactieve stoffen, vet of schuimvorming | Voorbehandeling en oppervlakteconditie |
| Slechts één kant van de tank drijft | Onbalans in het hydraulisch systeem of de beluchting | Luchtverdeling en circulatiepatroon |
Waarom MBBR-media zinken of zich ophopen op de bodem
Ophoping in de bodem betekent niet automatisch dat het plastic medium zelf te zwaar is. In werkende reactoren zijn de meest voorkomende oorzaken overmatige biofilm, afzetting van mineralen, ophoping van vaste stoffen, onvoldoende menging of een overmatige vullingsgraad.
1. Overmatige biofilmgroei verhoogt de massa van de drager
Biofilm voegt massa toe aan elke drager. Onder normale omstandigheden draagt de schuifkracht die wordt veroorzaakt door beluchting en botsingen tussen dragers bij aan het handhaven van een dynamisch evenwicht tussen biofilmgroei en vervelling.
Als de organische belasting hoog is en de afschuifkracht te laag, kan de biofilm ongewoon dik worden. De resulterende drager kan zwaarder worden en moeilijker op te hangen.
2. Anorganische schaalvergroting maakt media zwaarder
Industrieel afvalwater kan mineralen bevatten die neerslaan op het drageroppervlak. Calciumcarbonaat, ijzerverbindingen, struviet, silica of andere afzettingen kunnen het gewicht van de drager vergroten en geleidelijk de interne open ruimte verkleinen.
Dit is vooral belangrijk wanneer het zinken zich langzaam in de loop van maanden ontwikkelt, in plaats van onmiddellijk na het opstarten.
3. Zwevende vaste stoffen komen vast te zitten in de drager
Sommige dragergeometrieën bevatten smalle interne kanalen of beschermde kamers. Als het afvalwater veel zwevende vaste stoffen bevat en de hydraulische afschuiving onvoldoende is, kunnen slib en minerale vaste stoffen zich ophopen in deze constructies.
Het resultaat kan zowel een groter gewicht van de drager als een kleiner effectief biofilmoppervlak zijn.
4. De mengenergie is te laag
Zelfs correct vervaardigde media kunnen bezinken als de reactor niet langer voldoende mengenergie levert. Veel voorkomende oorzaken zijn:
- verminderde luchtstroom van de ventilator;
- vervuilde of beschadigde diffusers;
- ondermaatse dompelmixers;
- slechte mixerpositie;
- verhoogde mediavulverhouding;
- veranderingen in het tankwaterniveau;
- ongelijkmatige beluchting over de reactorvloer.
Controleer voordat u de dragers vervangt of de reactor nog steeds voldoende hydraulische energie levert om de feitelijke media-inventaris te verplaatsen onder de huidige omstandigheden van biofilm en vaste stoffen.
Waarom MBBR-media zich ophopen in dode zones
In veel grootschalige reactoren is het meest voorkomende dragerprobleem niet eenvoudigweg drijven of zinken. In plaats daarvan beweegt de media zich goed door het grootste deel van de tank, maar hoopt zich herhaaldelijk op in dezelfde hoek, vlakbij de muur, achter een schot of voor een uitlaatscherm.
Dit patroon duidt meestal op een probleem met de hydraulische circulatie .
Ongelijkmatige beluchting creëert sterke en zwakke circulatiezones
Beluchting doet meer dan alleen zuurstof leveren. Stijgende bellen creëren bulkvloeistofcirculatie. Als de diffusordichtheid of de luchtstroom in een deel van de reactor veel hoger is, kan de sterke circulatiezone de dragers naar een zwakker gebied duwen waar er niet genoeg energie is om ze terug te sturen.
Een onjuiste indeling van de diffuser kan ervoor zorgen dat hoeken niet vermengd raken
Een diffusorrooster dat alleen in het midden van een rechthoekige tank is geconcentreerd, kan in het midden een goede verticale circulatie genereren, maar een zwakke beweging nabij de randen. Het resultaat kan een aanhoudende ophoping van media langs muren of in hoeken zijn.
Tankgeometrie kan recirculatiezakken creëren
Lange, smalle tanks, onregelmatige bassins, steunkolommen, binnenmuren, kanalen en schotten kunnen zakken met lage snelheid creëren. Deze gebieden vallen misschien niet op tijdens de ingebruikname van schoon water, maar kunnen duidelijker worden zodra de reactor een groot volume aan bewegende media bevat.
Inlaatstroom kan media naar één kant duwen
Een geconcentreerde influentstraal kan de lokale circulatie domineren. Als de inlaatrichting slecht is uitgelijnd met het hoofdmengpatroon, kunnen dragers herhaaldelijk naar één kant van de tank bewegen.
Retentieschermen kunnen lokale mediamatten creëren
Uitlaatretentieschermen voorkomen dat dragers de reactor verlaten, maar het scherm zelf wordt onderdeel van het hydraulische systeem. Een te hoge aanloopsnelheid, gedeeltelijke blokkering of onvoldoende schermoppervlak kunnen grote hoeveelheden media tegen het scherm aanzuigen.
Zodra zich een mediamat vormt, kan deze de lokale hydraulische weerstand verder vergroten en de ophoping verergeren.
| Mediapatroon | Waarschijnlijk probleem | Wat te inspecteren |
|---|---|---|
| Eén hoek vol met media | Lokale dode zone | Tankgeometrie, diffusordekking, mixerpositie |
| Media hopen zich op nabij het uitlaatscherm | Hoge zeefsnelheid of verstopping | Scherm open ruimte, vervuiling en hydraulische belasting |
| Het centrum beweegt, maar de randen blijven stilstaan | Onvoldoende beluchtingsdekking | Diffusorroosterverdeling |
| Onderste ring van dragers | Zwakke bodemcirculatie | Luchtstroom, diffuserconditie of mixerstuwkracht |
| Oppervlaktelaag slechts aan één zijde | Asymmetrische tankcirculatie | Inlaatrichting en beluchtingsbalans |
Hoe beluchting en menging de mediabeweging regelen
In een aërobe MBBR-reactor heeft het beluchtingssysteem doorgaans twee gelijktijdige taken: zuurstof leveren and het in beweging houden van de vervoerders .
Deze twee vereisten houden verband met elkaar, maar zijn niet identiek.
Zuurstofoverdracht
Bepaalt of micro-organismen voldoende zuurstof ontvangen voor koolstofverwijdering, nitrificatie en andere aërobe reacties.
Hydraulisch mengen
Bepaalt of dragers door de reactor circuleren en of er dode zones ontstaan.
Een reactor kan een concentratie opgeloste zuurstof van 2 à 3 mg/l vertonen en toch een slechte beweging van de dragers in een deel van het bekken hebben. Dit kan gebeuren wanneer de zuurstofoverdracht over het geheel genomen voldoende is, maar de luchtstroomverdeling niet voldoende lokale circulatie creëert.
Het omgekeerde is ook mogelijk. Sterke menging kan de dragers in beweging houden, terwijl de zuurstofoverdracht onvoldoende blijft voor de biologische belasting.
Tekenen dat de mediabeweging beperkt is
Wanneer deze symptomen optreden, moeten operators de luchtstroom, de lay-out van de diffuser, de conditie van de diffuser, de waterdiepte, de vulverhouding, de stuwkracht van de mixer en het algehele circulatiepatroon evalueren, in plaats van slechts op één DO-meting te vertrouwen.
Hoe de vulverhouding en mediageometrie de circulatie beïnvloeden
Het vergroten van de hoeveelheid media vergroot het beschikbare biofilmoppervlak, maar verandert ook het hydraulische gedrag van de reactor.
Bij een lage vulgraad hebben individuele dragers doorgaans meer bewegingsruimte en is er minder mengenergie nodig. Naarmate de vulverhouding toeneemt, neemt de totale massa van de drager toe, komen botsingen vaker voor en creëert het mediabed een grotere weerstand tegen vloeistof- en luchtcirculatie.
Dit is de reden waarom een reactor die succesvol werkt bij een vullingsgraad van 20% niet automatisch kan worden verhoogd tot 50% zonder de beluchting, menging, zeefcapaciteit en het beschikbare vrije volume te controleren.
Mediageometrie is ook van belang. De diameter van de drager, de wanddikte, de interne kamers, het open gebied, het beschermde oppervlak en de kenmerken van de bulkverpakking hebben allemaal invloed op de beweging.
Extreem complexe interne geometrie kan een hoog theoretisch oppervlak opleveren, maar kan ook de opname van vaste stoffen vergroten, de interne massaoverdracht verminderen of de circulatie onder bepaalde afvalwateromstandigheden bemoeilijken.
Een praktische drager heeft dus een balans nodig tussen biofilmgebied, hydraulische openheid, mechanische duurzaamheid en bewegingsgemak .
Biofilmgroei verandert het gedrag van dragers tijdens opstarten en gebruik
Mediagedrag kan aanzienlijk veranderen tussen de eerste dag van opstarten en volwassen gebruik. Dit is één van de redenen waarom testen met schoon water alleen de beweging op lange termijn niet volledig kunnen voorspellen.
Schone vervoerder
De plasticdichtheid domineert de beweging. Opgesloten lucht kan na installatie tijdelijk zweven veroorzaken.
Vroege biofilm
De bevochtigbaarheid van het oppervlak verbetert en de dragermassa neemt toe naarmate micro-organismen de media beginnen te koloniseren.
Volwassen biofilm
Biomassagroei, gasvorming, vervelling en botsingen creëren een meer dynamische toestand van de drager.
Overmatige groei of vervuiling
Dikke biofilm, opgesloten vaste stoffen of aanslag kunnen het gewicht verhogen, interne ruimtes verstoppen en beweging verminderen.
Exploitanten moeten daarom de circulatie van dragers evalueren nadat de reactor biologische volwassenheid heeft bereikt. Als de beweging geleidelijk verslechtert naarmate de biofilm zich ontwikkelt, kan de oorzaak mogelijk onvoldoende afschuiving, overmatige belasting, slechte vervelling of onvoldoende menging zijn in plaats van de oorspronkelijke dragerdichtheid.
Problemen met MBBR-mediabewegingen oplossen, stap voor stap
De meest efficiënte manier om problemen met de mediabeweging op te lossen, is door ze systematisch te diagnosticeren. Het vervangen van dragers voordat de oorzaak is vastgesteld, kan geld verspillen en het oorspronkelijke hydraulische probleem onopgelost laten.
Observeer het bewegingspatroon
Bepaal of het probleem te maken heeft met het drijven van de hele tank, het bezinken van de hele tank, accumulatie in één hoek, accumulatie op het scherm of in het algemeen een zwakke circulatie.
Inspecteer de media
Controleer de toestand van de drager, de uiteindelijke dichtheid, de dikte van de biofilm, aanslag, opgesloten vaste stoffen, vervorming, slijtage en interne verstopping.
Controleer beluchting
Controleer de luchtstroom van de ventilator, de drukval in het diffusor, de vervuiling van het diffusor, de luchtverdeling en de DO op verschillende locaties in plaats van op één meetpunt.
Controleer hydraulisch mengen
Inspecteer de inlaatrichting, tankgeometrie, schotten, positie van de dompelmixer, zwakke circulatiezones en beweging van de bodem.
Bevestig de werkelijke vulverhouding
Vergelijk het werkelijke volume aan geïnstalleerde media met het effectieve reactorvolume, vooral als er na het opstarten meer dragers zijn toegevoegd.
Inspecteer de retentieschermen
Controleer verstopping, open ruimte, aanstroomsnelheid, schade, vorming van mediamatten en of de schermhydrauliek de reactorcirculatie beïnvloedt.
Beoordeel Afvalwaterchemie
Let op een hoog vetgehalte, oppervlakteactieve stoffen, calcium, ijzer, gesuspendeerde minerale vaste stoffen, ongewoon zoutgehalte, schuimvorming of biologische gasvorming.
Wanneer het probleem apparatuurwijzigingen vereist
Operationele aanpassingen kunnen veel bewegingsproblemen oplossen, maar sommige reactoren vereisen fysieke aanpassingen.
Slechte luchtverdeling
Pas het rooster aan, breng de luchtstroom opnieuw in evenwicht, reinig de roosters of vervang beschadigde units.
Zwakke mechanische menging
Voeg een dompelmixer toe, wijzig het formaat of verplaats deze om de circulatie van de hele tank te verbeteren.
Ongeschikte media
Evalueer een drager met een meer geschikte dichtheid, geometrie of open structuur.
Schermaccumulatie
Vergroot het retentieschermgebied of herontwerp het scherm om overmatige lokale snelheid te verminderen.
Overmatige vulverhouding
Verlaag het dragervolume of verhoog de beschikbare mengcapaciteit.
Minerale schaalvergroting
Houd rekening met de chemie of voorbehandeling van afvalwater in plaats van simpelweg de dragers te vervangen.
Een slechte beweging van de drager kan afkomstig zijn van het medium zelf, maar kan ook voortkomen uit beluchting, hydraulisch ontwerp, zeefbelasting, afvalwaterchemie of onvoldoende menging.
MBBR-media bewegen niet goed?
Als dragers in een bepaald gebied van de reactor drijven, bezinken of verzamelen, kan de oplossing bestaan uit mediaselectie, beluchting, mengprestaties, ontwerp van retentieschermen of vulverhouding. NIHAO kan u helpen de bedrijfstoestand te beoordelen en te bepalen welk deel van het systeem als eerste moet worden gecontroleerd.
Geef voor een eerste beoordeling de afmetingen van de reactor, de waterdiepte, het mediamodel, het geïnstalleerde mediavolume, de vulverhouding, de luchtstroom van de ventilator, het diffusortype, de mixerspecificaties, de afvalwaterkarakteristieken en foto's of video's van de beweging van de drager op.
Veelgestelde vragen
Moeten MBBR-media drijven of zinken?
Goede MBBR-media moeten over het algemeen zo dicht bij een neutraal drijfvermogen blijven dat beluchting of mechanisch mengen het door de reactor kan laten circuleren. Het mag geen permanente drijflaag vormen of op de tankbodem blijven liggen.
Waarom drijven nieuwe MBBR-media als ze voor het eerst aan water worden toegevoegd?
Er kan lucht in de dragerkamers achterblijven voordat het medium volledig bevochtigd raakt. Dit kan tijdelijk drijven veroorzaken en kan afnemen na weken en continue circulatie.
Waarom zinken MBBR-media na enkele maanden gebruik?
Mogelijke oorzaken zijn overmatige groei van biofilm, minerale aanslag, opgevangen vaste stoffen, onvoldoende menging, verminderde luchtstroom, vervuiling van het diffusor of veranderingen in de kenmerken van het afvalwater.
Kan overmatige biofilm ervoor zorgen dat MBBR-dragers zinken?
Ja. Dikke biofilm voegt massa toe aan de drager. Als afschuiving en menging onvoldoende zijn om de dikte van de biofilm onder controle te houden, kunnen volwassen dragers moeilijker te suspenderen zijn.
Waarom hoopt MBBR-media zich op in de buurt van het uitlaatscherm?
Een te hoge schermaanvoersnelheid, gedeeltelijke verstopping, onvoldoende open ruimte of een ongunstige reactorcirculatie kunnen dragers naar het scherm trekken en een hardnekkige mediamat creëren.
Kan een lage beluchting ervoor zorgen dat MBBR-media niet meer bewegen?
Ja. In aerobe MBBR-reactoren zorgt beluchting doorgaans voor zowel zuurstof als menging. Door een verminderde luchtstroom of vervuilde diffusers kunnen sommige delen van de reactor zonder voldoende circulatie achterblijven.
Vergt een hogere vulverhouding meer mengenergie?
Meestal wel. Een groter dragervolume verhoogt de totale mediamassa, de botsingsfrequentie en de hydraulische weerstand. Voordat de vulverhouding wordt verhoogd, moet de beluchtings- of mengcapaciteit worden gecontroleerd.
Hoe kan ik dode zones in een MBBR-reactor identificeren?
Herhaalde accumulatie van media, afzettingen op de bodem, stagnerende dragers, ongelijkmatige DO, verschillend uiterlijk van biofilm en zwakke circulatie nabij hoeken of muren zijn veelvoorkomende tekenen van dode zones.
Kan anorganische schaling MBBR-media zwaarder maken?
Ja. Calciumcarbonaat, ijzerverbindingen, struviet en andere minerale afzettingen kunnen zich ophopen op de drager en de massa vergroten terwijl de interne open ruimte wordt verkleind.
Wanneer moeten slecht bewegende MBBR-media worden vervangen?
Vervanging moet worden overwogen als de drager zelf beschadigd, zwaar vervormd, permanent verstopt, overmatig geschaald of duidelijk ongeschikt is voor de toepassing. Als de echte oorzaak een slechte beluchting, menging of zeefhydrauliek is, kan het vervangen van de media alleen het probleem mogelijk niet oplossen.
Engels
عربي
Spaans
