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) ในเฉพาะตะกอน granular เตาปฏิกรณ์ และ ในตะกอน granular เตาปฏิกรณ์ขนาดเล็กระดับ (~ 5% ของชีวมวลรวม) ของ flocs ในขณะที่ประสิทธิภาพการกำจัด N สูงสุดคล้ายกันสำหรับ ทั้งรูปแบบโครงสร้าง floc นี้นำไปสู่ความเข้มข้นออกซิเจนละลายสูงสุดต่ำกว่า () และแคบกว่าสูงสุด N เอาสูงสุด การแนะนำระดับเล็ก floccular วัสดุอาจลดเสถียรภาพกระบวนการเปลี่ยนแปลงของออกซิเจนจำนวนมาก สำหรับทำระดับ นี้นำไปสู่ประสิทธิภาพรุนแรงหยด นอกจากนี้ floc นี้ยัง นำไปสู่การแบ่งแยกพบในกิจกรรมประชากรจุลินทรีย์ AOO, NOO และ OHO เข้มข้นใน flocs และ AMO ที่เข้มข้นในเม็ด โหลดอินทรีย์เพิ่มขึ้น (COD:N ¼ 4:3) ปรับปรุงประสิทธิภาพกำจัด N สูงสุดในโครงสร้างแบบจำลองทั้งสอง แต่ผลคาดคะเนแตกในสุดทำ setpoint และกระบวนการเสถียรภาพการแปลงในการทำ ปวง ผลของเราระบุว่า แม้ขนาดเล็กระดับของชีวมวล floccular ใน biofilm เตาปฏิกรณ์สามารถมีนัยลึกซึ้ง สำหรับประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์และปรับให้เหมาะสม และ การแบ่งแยกกระบวนการจุลินทรีย์เชื่อมโยง และแนะนำว่า จารีตของ neglecting ระดับเล็กวัสดุ floccular รุ่น biofilm และ ในทางปฏิบัติอาจจะคาดคะเนผิดพลาด

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ไนโตรเจน (N) ออกจากน้ำเสียที่มีความแข็งแรงสูงสามารถทำได้ในขั้นตอนเดียวรวมเครื่องปฏิกรณ์ nitritation-อนามอกซ์ที่มีการเจริญเติบโตของชีวมวลระงับประกอบด้วยตะกอน floccular ตะกอนเม็ดหรือผสมของทั้ง 2 เศษตะกอนที่แตกต่างกัน ในวันที่อิทธิพลของชีวมวล floccular ต่อประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์เม็ดตะกอนและความมั่นคงยังไม่ได้รับการตรวจสอบทดลองหรือตัวเลข เพื่อแก้ไขช่องว่างความรู้นี้สอง 1D รุ่นหลายสายพันธุ์ที่ได้รับการพัฒนาใน AquaSim เพื่อประเมินความสำคัญของระดับเล็ก ๆ ของกลุ่มแบคทีเรียในเม็ดตะกอนสมมุติรวมเครื่องปฏิกรณ์ nitritation-อนามอกซ์สำหรับความเข้มข้นของออกซิเจนเป็นกลุ่มที่แตกต่างกันและโหลดอินทรีย์ รุ่นรวมถึงการเจริญเติบโตและการสลายตัวของสิ่งมีชีวิตแอมโมเนียมออกซิไดซ์แอโรบิก (AOO- สนามบิน), ไนไตรท์มีชีวิตออกซิไดซ์ (NOO) ชีวิต heterotrophic (OHO) และมีชีวิตอนาม็อก (AMO) ในเครื่องปฏิกรณ์เม็ดตะกอนเฉพาะและในเครื่องปฏิกรณ์เม็ดตะกอนที่มีขนาดเล็ก ระดับ (~ 5% ของชีวมวลรวม) ของกลุ่มแบคทีเรีย ในขณะที่สูงสุดยังไม่มีประสิทธิภาพในการกำจัดมีความคล้ายคลึงกันทั้งโครงสร้างรูปแบบนอกจากนี้ยังนำไปสู่​​การลอยตัวความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายในน้ำที่ดีที่สุดที่ต่ำกว่า (DO) เช่นเดียวกับยอดสูงสุดแคบกำจัดไม่มีบอกว่าระดับเล็ก ๆ ของวัสดุ floccular อาจลดความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงกระบวนการออกซิเจนจำนวนมาก . สำหรับระดับ DO บางนี้นำไปสู่​​การลดลงอย่างมีประสิทธิภาพอย่างมาก นอกจากนี้นอกจากลอยตัวยังนำไปสู่​​การแยกจากกันอย่างมากในการทำกิจกรรมและการกระจายของประชากรจุลินทรีย์ที่มี AOO- สนามบิน, NOO และ OHO กระจุกตัวอยู่ในกลุ่มแบคทีเรียและ AMO เข้มข้นในเม็ด เพิ่มบรรทุกสารอินทรีย์ (COD: ยังไม่มี¼ 4: 3) การปรับปรุงประสิทธิภาพในการกำจัดสูงสุดไม่มีทั้งในโครงสร้างรูปแบบ แต่ให้ผลที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญการคาดการณ์ที่ดีที่สุดสำหรับการทำ SetPoint และความทนทานกระบวนการในการเปลี่ยนแปลงใน DO นำมารวมกันผลของเราแสดงให้เห็นว่าแม้ระดับเล็ก ๆ ของชีวมวล floccular ในเครื่องปฏิกรณ์ไบโอฟิล์มสามารถมีความหมายลึกซึ้งสำหรับการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์และการเพิ่มประสิทธิภาพและแยกการเชื่อมโยงกระบวนการจุลินทรีย์และชี้ให้เห็นว่าการปฏิบัติทั่วไปของการละเลยระดับเล็ก ๆ ของวัสดุ floccular ในรูปแบบไบโอฟิล์มและ ในทางปฏิบัติอาจนำไปสู่​​การคาดการณ์ที่ผิดพลาด

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 % รวม 2 เม็ด ) . ในขณะที่ประสิทธิภาพการกำจัดสูงสุด N เหมือนกันทั้งรูปแบบโครงสร้าง นอกจากนี้ฟล็อคนำไปสู่ลดความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลาย ( DO ) รวมทั้งแคบสูงสุด N ยอดเอาแนะนำว่า ระดับเล็ก ๆของวัสดุที่อาจลดความ floccular กระบวนการเปลี่ยนแปลงออกซิเจนขนาดใหญ่ สำหรับบางระดับนี้ทำให้ประสิทธิภาพลดลงอย่างมาก นอกจากนี้ , นอกจากนี้ยังนำไปสู่การฟล็อคอย่างมากในกิจกรรมและการกระจายของประชากรจุลินทรีย์ที่มี aoo และเข้มข้นสูง อย่าโอโม่ และแบบเม็ด เพิ่มภาระบรรทุกสารอินทรีย์ ( COD : N ¼ 4 :3 ) การปรับปรุงประสิทธิภาพในการกำจัดสูงสุด n ทั้งรูปแบบโครงสร้าง แต่ให้ผลการทำนายที่แตกต่างกันอย่างมากที่เหมาะสมทำเซตพอยต์ และกระบวนการการเปลี่ยนแปลงในความทำ ถ่ายด้วยกันผลของเราระบุว่า แม้ระดับของชีวมวลในเครื่องปฏิกรณ์ขนาดเล็ก floccular ฟิล์มได้ลึกซึ้งสำหรับประสิทธิภาพและการเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องปฏิกรณ์และการเชื่อมโยงกระบวนการของจุลินทรีย์ และแสดงให้เห็นว่าการปฏิบัติทั่วไปแต่ขนาดเล็กระดับ floccular วัสดุในรูปแบบฟิล์มและในทางปฏิบัติอาจนำไปสู่การคาดการณ์ที่ผิดพลาด