Η βασική λογική και τα πλεονεκτήματα/μειονεκτήματα της διαδικασίας απονιτροποίησης AO
Ο πυρήνας της διαδικασίας απονιτροποίησης ΑΟ είναι η διαδοχική λειτουργία δύο σταδίων: της ανοξικής και της αερόβιας. Η μετατροπή και η απομάκρυνση του αζώτου επιτυγχάνονται μέσω της συνεργιστικής δράσης των μικροοργανισμών. Η συγκεκριμένη διαδικασία μπορεί να χωριστεί σε τρία στάδια:
Αμμωνοποίηση: Στο ανοξικό στάδιο (Μια δεξαμενή, DO Λιγότερο ή ίσο με 0,2 mg/L), τα ετερότροφα βακτήρια μετατρέπουν το άζωτο από οργανικούς ρύπους, όπως πρωτεΐνες και λίπη στα λύματα, σε άζωτο αμμωνίας (NH3-N).
Αζωτοποίηση: Στο αερόβιο στάδιο (δεξαμενή O, DO=2–4 mg/L), τα νιτροποιητικά βακτήρια, υπό επαρκή παροχή οξυγόνου, οξειδώνουν το αμμωνιακό άζωτο σε νιτρικό άζωτο (NO3-) ή νιτρικό άζωτο (NO2-).
Απονιτροποίηση: Το νιτροποιημένο υγρό από το αερόβιο στάδιο επιστρέφει στο ανοξικό στάδιο μέσω εσωτερικής ανακυκλοφορίας. Τα απονιτροποιητικά βακτήρια, υπό ανοξικές συνθήκες, ανάγουν το νιτρικό άζωτο σε αέριο άζωτο (N2), το οποίο στη συνέχεια απελευθερώνεται από το υδάτινο σώμα μέσω αερισμού, ολοκληρώνοντας τον βρόχο απονιτροποίησης. Αυτός ο σχεδιασμός της διαδικασίας προσφέρει δύο σημαντικά πλεονεκτήματα:
Πρώτον, με την ανοξική δεξαμενή να προηγείται της αερόβιας δεξαμενής, ο οργανικός άνθρακας στα λύματα μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα με την απονιτροποίηση των βακτηρίων, μειώνοντας τόσο το οργανικό φορτίο στην αερόβια δεξαμενή όσο και το κόστος των εξωτερικών πηγών άνθρακα.
Δεύτερον, η αλκαλικότητα που δημιουργείται από την απονιτροποίηση αντισταθμίζει την αλκαλικότητα που καταναλώνεται από τη νιτροποίηση στην αερόβια δεξαμενή, συμβάλλοντας στη διατήρηση της σταθερότητας του pH του συστήματος.
Ωστόσο, η διεργασία AO έχει επίσης σημαντικά μειονεκτήματα: η αποτελεσματικότητά της αφαίρεσης αζώτου δεν είναι υψηλή, συνήθως μόνο 70–80%, πολύ χαμηλότερη από το ποσοστό απομάκρυνσης 90–95% για την οργανική ύλη. Ωστόσο, για τα περισσότερα συμβατικά έργα λυμάτων, ο έλεγχος βασικών παραμέτρων μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την απόδοση απομάκρυνσης αζώτου. Για λύματα υψηλής-αμμωνίας-αζώτου, συνήθως αρκεί μια σχεδίαση σειράς AO σε δύο-στάδια.
Πώς να βελτιώσετε την αποτελεσματικότητα αφαίρεσης αζώτου
MLSS (Συγκέντρωση μικτού υγρού σε αιωρούμενα στερεά): Η συγκέντρωση MLSS επηρεάζει άμεσα τον αριθμό των βακτηρίων νιτροποίησης και απονιτροποίησης. Συνιστάται να διατηρείται πάνω από 3.000 mg/L. κάτω από αυτή την τιμή, η ικανότητα απομάκρυνσης αζώτου του συστήματος θα μειωθεί σημαντικά.
Φόρτωση λάσπης (COD/MLSS): Τα νιτροποιητικά βακτήρια είναι "αργά-αναπτυσσόμενα βακτήρια." Εάν το οργανικό φορτίο είναι πολύ υψηλό, τα ετερότροφα βακτήρια θα πολλαπλασιαστούν γρήγορα, ανταγωνίζονται για οξυγόνο και θρεπτικά συστατικά. Συνιστάται ο έλεγχος του ρυθμού φόρτωσης λάσπης σε λιγότερο από 0,10–0,15 kgCOD/kgMLSS·d. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί αυξάνοντας τη συγκέντρωση MLSS ή αυξάνοντας τον όγκο της δεξαμενής αερισμού, μειώνοντας το οργανικό φορτίο και παρέχοντας επαρκή χώρο για τον πολλαπλασιασμό των νιτροποιητικών βακτηρίων.
Εποχή λάσπης: Ο ελάχιστος ειδικός ρυθμός ανάπτυξης των νιτροποιητικών βακτηρίων είναι μόνο 0,21/ημέρα, πολύ χαμηλότερος από το 1,2/d των ετερότροφων βακτηρίων. Για να επιτραπεί στα νιτροποιητικά βακτήρια να γίνουν το κυρίαρχο είδος, η ηλικία της ιλύος πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 4,76 ημέρες. Ωστόσο, η ηλικία ιλύος των παραδοσιακών διεργασιών ενεργοποιημένης ιλύος είναι μόνο 2-4 ημέρες, που είναι ένας βασικός λόγος για τον οποίο η νιτροποίηση δεν μπορεί να ολοκληρωθεί.
Φορτίο αζώτου αμμωνίας: Το φορτίο αζώτου αμμωνίας (οργανικό άζωτο + άζωτο αμμωνίας) για νιτροποίηση πρέπει να ελέγχεται κάτω από 0,05 gTKN/(gMLSS·d). Το υπερβολικό φορτίο θα υπερβεί την ικανότητα επεξεργασίας των νιτροποιητικών βακτηρίων, οδηγώντας σε συσσώρευση αζώτου αμμωνίας και διακοπή της απονιτροποίησης.
Πηγή άνθρακα εισροής δεξαμενής αερισμού: Εάν η εισερχόμενη συγκέντρωση BOD5 είναι πολύ υψηλή (υπερβαίνει τα 80 mg/L), τα ετερότροφα βακτήρια θα πολλαπλασιαστούν, ανταγωνίζονται τα νιτροποιητικά βακτήρια για οξυγόνο, αναστέλλοντας έτσι τη νιτροποίηση. Επομένως, το BOD5 που εισέρχεται στη δεξαμενή νιτροποίησης πρέπει να ελέγχεται κάτω από 80 mg/L.
Αναλογία C/N: Για να διασφαλιστεί η πλήρης απονιτροποίηση, η αναλογία C/N πρέπει να ελέγχεται μεταξύ 4 και 6. Εάν η πηγή άνθρακα είναι ανεπαρκής, η απονιτροποίηση δεν μπορεί να προχωρήσει πλήρως και το νιτρικό άζωτο θα παραμείνει, με αποτέλεσμα υψηλή συγκέντρωση ολικού αζώτου στα απόβλητα.
Συγκέντρωση αζώτου εισερχόμενης αμμωνίας: Η επίδραση της συγκέντρωσης αζώτου αμμωνίας στη νιτροποίηση δείχνει μια τάση "άνοδος και μετά πτώση". Σε χαμηλές συγκεντρώσεις, ο ρυθμός αντίδρασης αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης. Ωστόσο, όταν η συγκέντρωση αζώτου αμμωνίας στο μπροστινό άκρο της αερόβιας δεξαμενής στα αστικά λύματα υπερβαίνει τα 100 mg/L και στα βιομηχανικά λύματα υπερβαίνει τα 150 mg/L, η νιτροποίηση θα παρεμποδίζεται. Για λύματα υψηλής-αμμωνίας-αζώτου (όπως λύματα υδατοκαλλιέργειας και στραγγίσματα χωματερών), η αρχική συγκέντρωση εισροής μπορεί να μειωθεί μέσω αραίωσης ανακυκλοφορίας.
Αναλογία εσωτερικής ανακυκλοφορίας (Ανακυκλοφορία υγρού νιτροποίησης): Ένας υψηλότερος λόγος ανακυκλοφορίας έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερο ρυθμό απονιτροποίησης, αλλά και αυξάνει το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας. Τυπικά ελέγχεται μεταξύ 300-500% και μπορεί-να ρυθμιστεί με ακρίβεια με βάση τα δεδομένα ολικού αζώτου των εκροών. Εάν το συνολικό άζωτο είναι υψηλό, η αναλογία ανακυκλοφορίας μπορεί να αυξηθεί κατάλληλα. Εάν το λειτουργικό κόστος είναι πολύ υψηλό, μπορεί να μειωθεί ενώ εξακολουθεί να πληροί τα πρότυπα.
Διαλυμένο οξυγόνο (DO) στη δεξαμενή νιτροποίησης: Τα νιτροποιητικά βακτήρια είναι «αερόβια βακτήρια» και το επαρκές οξυγόνο είναι απαραίτητη προϋπόθεση για τη νιτροποίηση. Συνιστάται η διατήρηση του DO μεταξύ 2 και 4 mg/L. Θεωρητικά, η οξείδωση 1 g NH4+ απαιτεί 4,57 g οξυγόνου. Εάν το DO πέσει κάτω από 2 mg/L, η αντίδραση νιτροποίησης θα επιβραδυνθεί σημαντικά.
Υδραυλικός χρόνος συγκράτησης (HRT): Ο επαρκής χρόνος κατακράτησης είναι απαραίτητος για μια πλήρη αντίδραση. Η HRT για τη νιτροποίηση θα πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 6 ώρες και για την απονιτροποίηση, θα πρέπει να είναι 2 ώρες, με αναλογία 3:1. Διαφορετικά, η απόδοση απομάκρυνσης αζώτου θα μειωθεί γρήγορα.
pH και αλκαλικότητα: Το βέλτιστο pH για τα νιτροποιητικά βακτήρια είναι 8,0–8,4 και για τα βακτήρια απονιτροποίησης, είναι 6,5–7,5. Οι αποκλίσεις του pH από αυτά τα εύρη θα επηρεάσουν σοβαρά τη μικροβιακή δραστηριότητα. Επιπλέον, η πλήρης νιτροποίηση 1 g αμμωνιακού αζώτου απαιτεί 7,1 g αλκαλικότητας (υπολογιζόμενη ως CaCO3), ενώ η αλκαλικότητα που παράγεται από την απονιτροποίηση μπορεί να αντισταθμίσει περίπου το μισό. Εάν η αλκαλικότητα είναι ανεπαρκής, πρέπει να αναπληρωθεί αμέσως (π.χ. με προσθήκη ανθρακικού νατρίου) για να αποφευχθεί η πτώση του pH και η αναστολή της νιτροποίησης.
Θερμοκρασία: Η θερμοκρασία επηρεάζει άμεσα τη μικροβιακή δραστηριότητα. Η βέλτιστη θερμοκρασία για νιτροποίηση είναι 20–30 μοίρες και σχεδόν σταματά κάτω από τους 5 βαθμούς. Η βέλτιστη θερμοκρασία για απονιτροποίηση είναι 20–40 μοίρες και ο ρυθμός πέφτει γρήγορα κάτω από τους 15 βαθμούς. Κατά τη χειμερινή λειτουργία και συντήρηση, οι ρυθμοί απονιτροποίησης πρέπει να διατηρούνται αυξάνοντας την ηλικία της λάσπης, μειώνοντας το φορτίο και επεκτείνοντας τον χρόνο συγκράτησης του υδραυλικού συστήματος.
Αλμυρότητα: Η υπερβολική αλατότητα βλάπτει τις μικροβιακές κυτταρικές μεμβράνες και επηρεάζει τη μεταφορά οξυγόνου, αναστέλλοντας έτσι τη νιτροποίηση. Υπό κανονικές συνθήκες, η νιτροποίηση μπορεί να προχωρήσει κανονικά όταν η συγκέντρωση χλωρίου είναι μικρότερη από 2.000 mg/L. Εάν η εισροή είναι σταθερή, μπορούν να καλλιεργηθούν-ανεκτικά στο άλας βακτήρια για να επιτραπεί η λειτουργία ακόμη και σε συγκέντρωση χλωρίου 5.000 mg/L. Σημείωση: Οι διακυμάνσεις της αλατότητας είναι πιο επικίνδυνες από την υψηλή αλατότητα, καθώς μπορούν εύκολα να οδηγήσουν σε απώλεια ιλύος.
Τοξικές και επιβλαβείς ουσίες: Τα βαρέα μέταλλα, οι φαινόλες, η θειουρία, η ελεύθερη αμμωνία, τα αντιβιοτικά κ.λπ., μπορούν να σκοτώσουν άμεσα τα νιτροποιητικά βακτήρια ή να αναστείλουν την ενζυμική τους δραστηριότητα. Κατά την επεξεργασία λυμάτων που περιέχουν αυτές τις ουσίες, η προεπεξεργασία (όπως πήξη, καθίζηση και προσρόφηση) είναι απαραίτητη και η εισαγωγή τοξικών και επιβλαβών ουσιών στη δεξαμενή βιολογικού καθαρισμού θα πρέπει να απαγορεύεται αυστηρά.
Μπορείτε να περιηγηθείτε σε άλλα προϊόντα στην ιστοσελίδα μας. Επικοινωνήστε μαζί μας εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις. Ελπίζουμε αυτές οι πληροφορίες να είναι χρήσιμες για την επεξεργασία των λυμάτων σας.