منطق اصلی و مزایا/معایب فرآیند نیترات زدایی AO
هسته فرآیند نیترات زدایی AO عملیات متوالی دو مرحله است: بدون اکسیژن و هوازی. تبدیل و حذف نیتروژن از طریق عمل هم افزایی میکروارگانیسم ها حاصل می شود. فرآیند خاص را می توان به سه مرحله تقسیم کرد:
آمونیفیکیشن: در مرحله بدون اکسیژن (یک مخزن، DO کمتر یا مساوی 0.2 میلی گرم در لیتر)، باکتری های هتروتروف، نیتروژن آلاینده های آلی مانند پروتئین ها و چربی های موجود در فاضلاب را به نیتروژن آمونیاکی (NH3-) تبدیل می کنند.
نیتریفیکاسیون: در مرحله هوازی (مخزن O، DO=2-4 میلی گرم در لیتر)، باکتری های نیتریفیک، تحت اکسیژن کافی، نیتروژن آمونیاکی را به نیتروژن نیترات (NO3-) یا نیتروژن نیتروژن (NO2-) اکسید می کنند.
نیترات زدایی: مایع نیتریف شده از مرحله هوازی از طریق گردش داخلی به مرحله بدون اکسیژن بازگردانده می شود. باکتریهای نیترات زدایی، تحت شرایط بدون اکسیژن، نیتروژن نیترات را به گاز نیتروژن (N2) کاهش میدهند، که سپس از طریق هوادهی از بدنه آب آزاد میشود و حلقه نیترات زدایی را تکمیل میکند. این طراحی فرآیند دو مزیت عمده دارد:
اولاً، با وجود مخزن بدون اکسیژن قبل از مخزن هوازی، کربن آلی موجود در فاضلاب را می توان مستقیماً با نیترات زدایی باکتری ها مورد استفاده قرار داد و هم بار آلی روی مخزن هوازی و هم هزینه منابع کربن خارجی را کاهش داد.
دوم، قلیائیت تولید شده توسط نیترات زدایی، قلیائیت مصرف شده توسط نیتریفیکاسیون در مخزن هوازی را جبران می کند و به حفظ ثبات pH سیستم کمک می کند.
با این حال، فرآیند AO همچنین دارای اشکالات قابل توجهی است: راندمان حذف نیتروژن آن بالا نیست، معمولاً تنها 70-80٪ است، بسیار کمتر از نرخ حذف 90-95٪ برای مواد آلی. با این وجود، برای اکثر پروژه های فاضلاب معمولی، کنترل پارامترهای کلیدی می تواند به طور قابل توجهی کارایی حذف نیتروژن را بهبود بخشد. برای فاضلابهای{6}}آمونیاک- با نیتروژن بالا، طراحی سری AO دو مرحلهای معمولاً کافی است.
چگونه می توان کارایی حذف نیتروژن را بهبود بخشید
MLSS (غلظت جامدات معلق مشروب مخلوط): غلظت MLSS به طور مستقیم بر تعداد باکتری های نیتریف کننده و نیترات زدایی اثر می گذارد. توصیه می شود آن را بالای 3000 میلی گرم در لیتر حفظ کنید. کمتر از این مقدار، ظرفیت حذف نیتروژن سیستم به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
بارگیری لجن (COD/MLSS): باکتری های نیتریفیک کننده "باکتری های آهسته-در حال رشد هستند." اگر بار آلی خیلی زیاد باشد، باکتریهای هتروتروف به سرعت تکثیر میشوند و برای اکسیژن و مواد مغذی رقابت میکنند. توصیه می شود نرخ بارگذاری لجن را به کمتر از 0.10-0.15 kgCOD/kgMLSS·d کنترل کنید. این را می توان با افزایش غلظت MLSS یا افزایش حجم مخزن هوادهی، کاهش بار آلی و فراهم کردن فضای کافی برای تکثیر باکتری های نیتریف کننده به دست آورد.
عصر لجن: حداقل نرخ رشد ویژه باکتری های نیتروف کننده تنها 0.21 در روز است که بسیار کمتر از 1.2 در روز باکتری های هتروتروف است. برای اینکه باکتری های نیتریف کننده به گونه غالب تبدیل شوند، سن لجن باید بیشتر از 4.76 روز باشد. با این حال، سن لجن فرآیندهای لجن فعال سنتی تنها 2 تا 4 روز است، که دلیل اصلی عدم تکمیل نیتریفیکاسیون است.
بار نیتروژن آمونیاکی: بار نیتروژن آمونیاکی (نیتروژن آلی + نیتروژن آمونیاکی) برای نیتریفیکاسیون باید زیر 0.05 gTKN/(gMLSS·d) کنترل شود. بار بیش از حد از ظرفیت تصفیه باکتری های نیتریف کننده فراتر می رود و منجر به تجمع نیتروژن آمونیاکی و قطع نیتروژن زدایی می شود.
منبع کربن ورودی مخزن هوادهی: اگر غلظت BOD5 ورودی بیش از حد بالا باشد (بیش از 80 میلی گرم در لیتر)، باکتری های هتروتروف تکثیر می شوند و برای اکسیژن با باکتری های نیتریفیک کننده رقابت می کنند و در نتیجه از نیتریفیکاسیون جلوگیری می کنند. بنابراین، BOD5 ورودی به مخزن نیتریفیکاسیون باید زیر 80 میلی گرم در لیتر کنترل شود.
نسبت C/N: برای اطمینان از نیترات زدایی کامل، نسبت C/N باید بین 4 تا 6 کنترل شود. اگر منبع کربن کافی نباشد، نیترات زدایی نمی تواند به طور کامل ادامه یابد و نیتروژن نیترات باقی می ماند و در نتیجه غلظت نیتروژن کل بالا در پساب حاصل می شود.
غلظت نیتروژن آمونیاکی ورودی: اثر غلظت نیتروژن آمونیاکی بر نیتریفیکاسیون روند «افزایش سپس سقوط» را نشان می دهد. در غلظت های پایین، سرعت واکنش با افزایش غلظت افزایش می یابد. با این حال، هنگامی که غلظت نیتروژن آمونیاک در انتهای جلوی مخزن هوازی در فاضلاب شهری از 100 میلی گرم در لیتر و در فاضلاب صنعتی از 150 میلی گرم در لیتر بیشتر شود، نیتریفیکاسیون مهار می شود. برای فاضلاب{5}}آمونیاک{{6} بالا (مانند فاضلاب آبزی پروری و شیرابه دفن زباله)، غلظت اولیه ورودی را می توان از طریق رقیق سازی در گردش مجدد کاهش داد.
نسبت گردش مجدد داخلی (بازگردانی مایع نیتریفیکاسیون): نسبت گردش مجدد بیشتر باعث افزایش نرخ نیترات زدایی می شود، اما هزینه های برق را نیز افزایش می دهد. معمولاً بین 300 تا 500 درصد کنترل میشود و میتواند بر اساس دادههای نیتروژن کل پساب تنظیم شود. اگر نیتروژن کل زیاد باشد، نسبت گردش مجدد را می توان به طور مناسب افزایش داد. اگر هزینه های عملیاتی بیش از حد بالا باشد، می توان آن را کاهش داد در حالی که هنوز استانداردها را رعایت می کند.
اکسیژن محلول (DO) در مخزن نیتریفیکاسیون: باکتری های نیتریفیک کننده «باکتری های هوازی» هستند و اکسیژن کافی پیش نیاز نیتریفیکاسیون است. توصیه می شود DO بین 2 تا 4 میلی گرم در لیتر حفظ شود. از نظر تئوری، اکسید کردن 1 گرم NH4+ به 4.57 گرم اکسیژن نیاز دارد. اگر DO کمتر از 2 میلی گرم در لیتر باشد، واکنش نیتریفیکاسیون به طور قابل توجهی کند می شود.
زمان نگهداری هیدرولیک (HRT): زمان ماند کافی برای یک واکنش کامل ضروری است. HRT برای نیتریفیکاسیون باید بیشتر از 6 ساعت و برای نیترات زدایی باید 2 ساعت با نسبت 3:1 باشد. در غیر این صورت، راندمان حذف نیتروژن به سرعت کاهش می یابد.
pH و قلیائیت: pH بهینه برای باکتری های نیتریف کننده 8.0-8.4 و برای باکتری های نیترات زدایی 6.5-7.5 است. انحراف pH از این محدوده ها به شدت بر فعالیت میکروبی تأثیر می گذارد. علاوه بر این، نیتریفیکاسیون کامل 1 گرم نیتروژن آمونیاکی به 7.1 گرم قلیائیت (محاسبه شده به صورت CaCO3) نیاز دارد، در حالی که قلیائیت تولید شده توسط نیتروژن زدایی می تواند حدود نیمی از آن را جبران کند. اگر قلیاییت کافی نیست، باید فوراً دوباره پر شود (مثلاً با افزودن کربنات سدیم) تا از افت pH و مهار نیتریفیکاسیون جلوگیری شود.
دما: دما به طور مستقیم بر فعالیت میکروبی تاثیر می گذارد. دمای مطلوب برای نیتریفیکاسیون 20-30 درجه است و تقریباً زیر 5 درجه متوقف می شود. دمای مطلوب برای نیترات زدایی 20-40 درجه است و سرعت به سرعت به زیر 15 درجه می رسد. در طول عملیات زمستانی و نگهداری، نرخ نیترات زدایی باید با افزایش سن لجن، کاهش بار و افزایش زمان نگهداری هیدرولیک حفظ شود.
شوری: شوری بیش از حد به غشای سلولی میکروبی آسیب می رساند و بر انتقال اکسیژن تأثیر می گذارد و در نتیجه نیتریفیکاسیون را مهار می کند. در شرایط عادی، زمانی که غلظت کلر کمتر از 2000 میلی گرم در لیتر باشد، نیتریفیکاسیون می تواند به طور عادی ادامه یابد. اگر ورودی پایدار باشد، میتوان باکتریهای متحمل به نمک را کشت کرد تا حتی در غلظت کلر 5000 میلیگرم در لیتر کار کند. توجه: نوسانات شوری خطرناکتر از شوری زیاد است، زیرا به راحتی می تواند منجر به از بین رفتن لجن شود.
مواد سمی و مضر: فلزات سنگین، فنل ها، تیوریا، آمونیاک آزاد، آنتی بیوتیک ها و غیره می توانند مستقیماً باکتری های نیتریف کننده را از بین ببرند یا فعالیت آنزیم آنها را مهار کنند. هنگام تصفیه فاضلاب حاوی این مواد، پیش تصفیه (مانند انعقاد، ته نشینی و جذب) ضروری است و ورود مواد سمی و مضر به مخزن تصفیه بیولوژیکی باید اکیداً ممنوع شود.
شما می توانید سایر محصولات را در وب سایت ما مشاهده کنید. لطفا در صورت داشتن هرگونه سوال با ما تماس بگیرید. امیدواریم این اطلاعات برای تصفیه فاضلاب شما مفید باشد.