Nitrogen (N) removal from high-stre

Nitrogen (N) removal from high-strength wastewater can be accomplished in single-stage combined nitritation-anammox reactors with suspended growth biomass composed of floccular sludge, granular sludge, or of any mix of these 2 different sludge fractions. To date, the influence of floccular biomass on granular sludge reactor performance and stability has not been investigated experimentally or numerically. To address this knowledge gap, two 1D multi-species models were developed in Aquasim to assess the importance of small levels of flocs in putatively granular sludge combined nitritation-anammox reactors for different bulk oxygen concentrations and organics loads. The models included the growth and decay of aerobic ammonium-oxidizing organism (AOO), nitrite-oxidizing organisms (NOO), heterotrophic organisms (OHO), and anammox organisms (AMO) in
exclusively granular sludge reactors, and in granular sludge reactors with small levels (~5%
of total biomass) of flocs. While maximum N removal efficiencies were similar for both
model structures, floc addition led to a lower optimal dissolved oxygen concentration (DO)
as well as a narrower maximum N removal peak, suggesting that small levels of floccular
material may decrease process robustness to bulk oxygen changes. For some DO levels,
this led to drastic efficiency drops. Furthermore, floc addition also led to substantial
segregation in activity and microbial population distribution, with AOO, NOO and OHO
concentrated in flocs and AMO concentrated in granules. Increased organic loading
(COD:N ¼ 4:3) improved maximum N removal efficiency in both model structures, but
yielded substantially different predictions for optimal DO setpoint and process robustness
to variations in DO. Taken together, our results indicate that even small levels of floccular
biomass in biofilm reactors can have profound implications for reactor performance and
optimization and for segregation of linked microbial processes, and suggest that the
common practice of neglecting small levels of floccular material in biofilm models and in
practice may lead to erroneous predictions.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ไนโตรเจน (N) ออกจากน้ำเสียความแข็งแรงสูงสามารถทำได้ในเตาปฏิกรณ์ระยะเดียวรวม nitritation-อนามอกซ์กับชีวมวลระงับการเจริญเติบโตประกอบด้วย ตะกอน floccular ตะกอน granular หรือ ของผสมใด ๆ ของเศษตะกอนต่าง ๆ เหล่านี้ 2 วันที่ อิทธิพลของชีวมวล floccular granular ตะกอนเครื่องปฏิกรณ์ประสิทธิภาพและเสถียรภาพได้ไม่ถูกตรวจสอบ experimentally หรือตัวเลข เพื่อให้มีช่องว่างความรู้ 2 1D พันธุ์หลายรุ่นถูกพัฒนาใน Aquasim เพื่อประเมินความสำคัญของระดับเล็กของ flocs ในเตาปฏิกรณ์ nitritation อนามอกซ์รวมตะกอน putatively granular สำหรับความเข้มข้นออกซิเจนจำนวนมากแตกต่างกันและด้านโหลด แบบจำลองรวมเจริญเติบโตและการเสื่อมลงของแอโรบิกรับอิเล็กตรอนแอมโมเนียมีชีวิต (AOO), ชีวิตรับอิเล็กตรอนไนไตรต์ (NOO), ชีวิต heterotrophic (OHO), และสิ่งมีชีวิตอนามอกซ์ (AMO) ในโดยเฉพาะตะกอน granular เตาปฏิกรณ์ และเตาปฏิกรณ์ granular ตะกอนขนาดเล็กมีระดับ (~ 5%ของชีวมวลรวม) ของ flocs ในขณะที่ประสิทธิภาพการกำจัด N สูงสุดคล้ายกันสำหรับทั้งสองรูปแบบโครงสร้าง floc เพิ่มให้เข้มข้นเหมาะสมปริมาณออกซิเจนละลายต่ำกว่า (ทำ)และแคบลงสูงสุด N เอาสูงสุด แนะนำที่เล็กระดับ floccularวัสดุอาจลดเสถียรภาพกระบวนการเปลี่ยนแปลงของออกซิเจนจำนวนมาก สำหรับทำระดับประสิทธิภาพนี้นำจะรุนแรงลดลง นอกจากนี้ นอกจากนี้ floc นำไปสำคัญยังการแบ่งแยกในกิจกรรมประชากรจุลินทรีย์ AOO, NOO และ OHOเข้มข้นใน flocs และ AMO ในเม็ด โหลดเพิ่มอินทรีย์ประสิทธิภาพสูงสุด N เอาในทั้งรูปแบบโครงสร้าง ปรับปรุง (COD:N ¼ 4:3) แต่ผลคาดคะเนแตกในสุดทำ setpoint และกระบวนการเสถียรภาพการเปลี่ยนแปลงในการทำ ปวง ผลของเราบ่งชี้ว่า แม้ระดับเล็กของ floccularชีวมวลในเตาปฏิกรณ์ biofilm ได้ผลลึกซึ้งสำหรับประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ และเพิ่มประสิทธิภาพและ การแบ่งแยกกระบวนการจุลินทรีย์เชื่อมโยง และจะปฏิบัติทั่วไปของ neglecting floccular วัสดุรุ่น biofilm และในระดับเล็กอาจฝึกการคาดคะเนที่ผิดพลาด

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ไนโตรเจน ( N ) การกำจัดน้ำเสียในอัตราสูงได้รวม nitritation anammox ถังระงับการเจริญเติบโตมวลชีวภาพประกอบด้วย floccular ตะกอนตะกอนเม็ดจุลินทรีย์ หรือใด ๆของเหล่านี้ที่แตกต่างกัน 2 ผสมกากตะกอน เศษส่วน วันที่อิทธิพลของปริมาณงาน floccular ถังตะกอนเม็ดจุลินทรีย์และเสถียรภาพได้ไดนามิคส์หรือตัวเลข ไปยังที่อยู่นี้รู้ช่องว่างสองรุ่น 1D หลายชนิดถูกพัฒนาขึ้นใน aquasim ประเมินความสำคัญของระดับเล็ก ๆของเม็ดตะกอนเม็ดจุลินทรีย์ในถังปฏิกรณ์ putatively รวม nitritation anammox ความเข้มข้นออกซิเจน และสารอินทรีย์ต่าง ๆเป็นกลุ่มโหลด รุ่นรวมการเจริญเติบโตและการเสื่อมสลายของแอโรบิกแอมโมเนียออกซิไดซ์สิ่งมีชีวิต ( aoo ) , ไนไตรท์ สิ่งมีชีวิตออกซิไดซ์ ( นู๋ ) แบบสิ่งมีชีวิต ( โอ้โห )anammox และสิ่งมีชีวิต ( โม่ )
โดยเฉพาะเม็ดตะกอนในถังปฏิกรณ์ และตะกอนเม็ดที่มีระดับเล็ก ( ~ 5 %
มวลชีวภาพรวม ) เม็ด . ในขณะที่ประสิทธิภาพการกำจัดสูงสุด N เหมือนกันทั้ง
รูปแบบโครงสร้าง นำไปสู่การลดที่เหมาะสมนอกจากนี้ฟล็อคละลายความเข้มข้นของออกซิเจน ( DO )
เช่นเดียวกับแคบสูงสุด N ยอดเอา แนะนำว่า floccular
ระดับเล็กวัสดุอาจลดความกระบวนการเปลี่ยนแปลงออกซิเจนขนาดใหญ่ สำหรับบางระดับ
นี้นำไปสู่ประสิทธิภาพลดลงอย่างมาก นอกจากนี้ , นอกจากนี้ยังนำไปสู่รูปธรรม
ฟล็อคแยกในกิจกรรมและการกระจายของประชากรจุลินทรีย์ที่มี aoo อย่าโอ้ว
และเข้มข้นและเน้นโม่เม็ดแกรนูล เพิ่มภาระบรรทุกสารอินทรีย์ ( COD : N
¼ 4 :3 ) การปรับปรุงประสิทธิภาพในการกำจัดสูงสุด n ทั้งรูปแบบโครงสร้าง แต่ให้ผลที่แตกต่างกันอย่างมาก
การคาดการณ์ที่เหมาะสมทำเซตพอยนต์และกระบวนการความ
รูปแบบต่าง ๆ ในทำ ถ่ายด้วยกันผลของเราระบุว่า แม้ระดับของชีวมวลขนาดเล็ก floccular
ปฏิกรณ์ฟิล์มสามารถมีผลกระทบลึกซึ้งเพื่อประสิทธิภาพเครื่องปฏิกรณ์และ
และการเพิ่มประสิทธิภาพของการเชื่อมโยงกระบวนการของจุลินทรีย์ และชี้ให้เห็นว่า
ปฏิบัติทั่วไปของละเลยขนาดเล็กระดับ floccular วัสดุในรูปแบบฟิล์มและ
ฝึกอาจนำไปสู่การคาดการณ์ที่ผิดพลาด