実質逆浸透濃縮物の高度な窒素除去のための異なるポリエチレン担体を用いた脱窒MBBRの比較研究

Comparative Study of Denitrifying-MBBRs with Different Polyethylene Carriers for Advanced Nitrogen Removal of Real Reverse Osmosis Concentrate.

• Tong Wang
• Tong Wu
• Haiyan Wang
• Weiyang Dong
• Yaqian Zhao
• Zhaosheng Chu
• Guokai Yan
• Yang Chang

抄録

窒素（N）は廃水処理における大きな課題であり、その除去の試みは何十年にもわたって継続的に研究のポイントとなっている。本研究では、実際の逆浸透濃縮物の高度な窒素除去のためのキャリアとして円筒形ポリエチレンの4つの異なる構成（Φ25×12, Φ25×4, Φ15×15, 及びΦ10×7 mm）を有する4つの同一形状の脱窒MBBR（移動床バイオフィルム反応器）の長期的な性能を詳細に調査した。実質逆浸透濃縮物のNは、pH、温度、水理保持時間(HRT)、C/N比、充填率がそれぞれ7.50〜8.10、24〜26℃、12時間、6.6、50%の場合、脱窒MBBRにより効果的に除去できることがわかった。その結果、Φ15×15のポリキャリアを用いたMBBRは、NO-N(78.0±15.8%)、NO-N(43.79±9.30%)、NH-N(55.56±22.28%)、TN(68.9±12.4%)に対して最も除去効率が高いことがわかった。他の3つの担体と比較して、Φ15×15ポリ担体リアクターの遺伝子が最も多く、2.13mg/g-担体が最もバイオマスが多かった。プロテオバクテリアは、系内で最も豊富な菌類であり、バクテロイデテスに続いて、次にファーミキュートスが続いた。Φ15×15ポリキャリアMBBRは、高強度濃縮物のN除去のための有望なシステムであったことをサポートする様々なパラメータの検査と実験全体。実験室規模の試験にもかかわらず、高強度の実際の逆浸透濃縮物の成功した処理は、可能な再生水として処理された廃液の現実を実証し、このように実用的なアプリケーションでNが豊富な逆浸透濃縮物の浄化の良いショーケースを提供しています。

Nitrogen (N) remains a great challenge in wastewater treatment while attempts to remove N has continuously been a research point for decades. In this study, the long-term performance of four identical-shape denitrification MBBRs (moving bed biofilm reactors) with four different configurations of cylindrical polyethylene as carriers (Φ25 × 12, Φ25 × 4, Φ15 × 15, and Φ10 × 7 mm) for advanced N removal of real reverse osmosis concentrate was investigated in great detail. The N of the real concentrate can be effectively removed by denitrification MBBRs when the pH, temperature, hydraulic retention time (HRT), C/N ratio, and filling rate are 7.50-8.10, 24~26 °C, 12 hours, 6.6, and 50%, respectively. The results showed that the MBBR with the Φ15 × 15 poly-carrier had the best removal efficiency on NO-N (78.0 ± 15.8%), NO-N (43.79 ± 9.30%), NH-N (55.56 ± 22.28%), and TN (68.9 ± 12.4%). The highest biomass of 2.13 mg/g-carrier was in the Φ15 × 15 poly-carrier was compared with the other three carriers, while the genes of the Φ15 × 15 poly-carrier reactor were also the most abundant. Proteobacteria was the most abundant phylum in the system followed by Bacteroidetes and then Firmicutes. The entire experiment with various parameter examination supported that Φ15 × 15 poly-carrier MBBR was a promising system for N removal in high strength concentrate. Despite the lab-scale trial, the successful treatment of high strength real reverse osmosis concentrate demonstrated the reality of the treated effluent as possible reclaimed water, thus providing a good showcase of N-rich reverse osmosis concentrate purification in practical application.