Κατανόηση τουποσοστό απονιτροποίησηςσε μια ανοξική δεξαμενή είναι ζωτικής σημασίας για τη βελτιστοποίηση της επεξεργασίας των λυμάτων, τη διασφάλιση της ποιότητας των λυμάτων και τον υπολογισμό της σωστήςδοσολογία πηγής άνθρακα. Αυτός ο οδηγός εξηγεί την εργαστηριακή διαδικασία για τη μέτρηση των ρυθμών απονιτροποίησης με χρήση ενεργοποιημένης ιλύος, καθώς και τον τρόπο εφαρμογής των αποτελεσμάτων σε πραγματικές εργασίες εγκαταστάσεων.
Τι είναι ο ρυθμός απονιτροποίησης;
Ο ρυθμός απονιτροποίησης ποσοτικοποιεί την ποσότητα νιτρικού αζώτου (ΟΧΙ₃⁻-Ν) καταναλώνεται κατά ένα γραμμάριο λάσπης ανά ώρα. Οι παράγοντες που επηρεάζουν αυτό το ποσοστό περιλαμβάνουν:
Θερμοκρασία νερού
Ηλικία της λάσπης
Τύπος πηγής άνθρακα
Μικροβιακή δραστηριότητα λάσπης
Οι τιμές σχεδιασμού είναι συχνά θεωρητικές (π.χ. 0,05 mg NO⁻-N/g·h), αλλά οι πραγματικοί ρυθμοί λειτουργίας μπορεί να είναι πολύ χαμηλότεροι (π.χ. 0,02 mg NO⁻-N/g·h), καθιστώντας την ακριβή μέτρηση απαραίτητη γιαβελτιστοποίηση πηγής άνθρακα.
Απαιτούμενα υλικά και εξοπλισμός
Εργαστηριακός Εξοπλισμός:
Κωνικές φιάλες (250–500 mL) με ελαστικά πώματα
Μαγνητικός ή χειρός αναδευτήρας
Μετρών την ώραν
Σύριγγες 50 mL και φιάλες δειγμάτων
Ρύθμιση φιλτραρίσματος (διηθητικό χαρτί και χοάνη ή συσκευή κενού)
Φασματοφωτόμετρο για μέτρηση νιτρικού αζώτου
Φορητός μετρητής διαλυμένου οξυγόνου (DO).
Αντιδραστήρια:
Νιτρικό κάλιο (αναλυτικής ποιότητας)
Πηγή άνθρακα: οξικό νάτριο ή γλυκόζη
Βήμα 1: Συλλέξτε λάσπη από την ανοξική δεξαμενή
Δείγμα3–4 λίτρα ενεργοποιημένης λάσπηςαπό τοτέλος της ανοξικής δεξαμενής. Μη χρησιμοποιείτε λάσπη από αερόβιες ή αναερόβιες δεξαμενές.
Μεταφέρετε τη λάσπη στο εργαστήριοεντός 1 ώρας.
Συλλέξτε δείγματα νερού εισροής και εκροής από την ανοξική δεξαμενή για βασικές μετρήσεις νιτρικών αλάτων.
Ακρο:Η λάσπη στο άκρο της ανοξικής δεξαμενής περιέχει σταθεροποιημένα βακτήρια απονιτροποίησης, διασφαλίζοντας αξιόπιστα δεδομένα ρυθμού απονιτροποίησης.
Βήμα 2: Προετοιμάστε τη λάσπη για μέτρηση
ΜέτροMLSS(ήMLVSSεάν είναι δυνατόν) χρησιμοποιώντας τυπικές εργαστηριακές μεθόδους.
Ρίξτε τη λάσπη σε κωνική φιάλη, αφήνοντας το 1/3 του όγκου για ανάδευση.
Προ-αναδεύστε για 30 λεπτά για να αφαιρέσετε το υπολειμματικό νιτρικό άζωτο (προ-ανάδευση).
Μετρήστε το υπερκείμενο νιτρικό άζωτο. συνεχίστε το ανακάτεμα εάν τα επίπεδα παραμένουν υψηλά.
Βήμα 3: Διεξάγετε το πείραμα απονιτροποίησης
Προετοιμάστε αδιάλυμα νιτρικών-υψηλής συγκέντρωσης(π.χ., 10 mg NO3--N/mL).
Προσθέστε αρκετό διάλυμα νιτρικών για να φτάσει30–40 mg/L νιτρικού αζώτουστη φιάλη.
Ανακατέψτε αμέσως και πάρτε έναμηδενικό-δείγμα χρόνου (0 λεπτά). Φιλτράρισμα και εγγραφή.
Λαμβάνετε επιπλέον δείγματα κάθε 30 λεπτά: 30, 60, 90 λεπτά (προαιρετικά 120 λεπτά). Φιλτράρετε αμέσως.
Διατηρώχαμηλή DO (<0.1 mg/L)σε όλο το πείραμα. Ρυθμίστε την ταχύτητα ανάδευσης για να αποφύγετε την εισαγωγή αέρα.
Βήμα 4: Υπολογίστε το ποσοστό απονιτροποίησης
Σχεδιάστε τις συγκεντρώσεις νιτρικού αζώτου στα τέσσερα σημεία δειγματοληψίας σε ένα υπολογιστικό φύλλο Excel-χρόνο στον άξονα x-και τη συγκέντρωση νιτρικού αζώτου στον άξονα y-. Κανονικά, θα εμφανιστεί μια καθοδική-κλίνουσα ευθεία γραμμή. Η κλίση αυτής της γραμμής αντιπροσωπεύει τον ρυθμό με τον οποίο το νιτρικό άζωτο μειώνεται με την πάροδο του χρόνου, εκφρασμένο σε mg NO3--N/(L·h). Διαιρέστε αυτή την κλίση με τη συγκέντρωση ιλύος (MLSS ή MLVSS) στη φιάλη για να λάβετε τον ειδικό ρυθμό απονιτροποίησης.
Για παράδειγμα: Εάν το MLSS του μικτού υγρού στη φιάλη είναι 3500 mg/L (3,5 g/L) και η κλίση της μείωσης του νιτρικού αζώτου είναι 5,0 mg/(L·h), τότε ο ειδικός ρυθμός απονιτροποίησης είναι 5,0 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻Nh/{5} mg NO₃⁻Nh{{5}. Μετά τη μετατροπή σε MLVSS, εάν ο λόγος MLVSS/MLSS είναι 0,65, ο ρυθμός απονιτροποίησης με βάση το MLVSS είναι 1,43 ÷ 0.65=2.2 mg/(g MLVSS·h). Εκφρασμένο σε τυπικές μονάδες, αυτό είναι 2,2 g NO3--N/(kg MLVSS·h).
Στην πραγματική λειτουργία, ο κανονικός ρυθμός απονιτροποίησης είναι 2–5 g NO3--N/(kg MLVSS·h). Τιμές κάτω από 2 υποδηλώνουν ασθενή δραστηριότητα λάσπης ή χαμηλή θερμοκρασία νερού, ενώ τιμές πάνω από 5 υποδεικνύουν πολύ ενεργή ιλύ.
Παράδειγμα:
MLSS=3,500 mg/L (3,5 g/L)
Μείωση νιτρικών=5 mg/(L·h)
Ειδικός ρυθμός=5 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃--N/(g MLSS·h)
MLVSS/MLSS=0.65 → Ποσοστό=2.2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h)
Αναφορά:Οι κανονικές τιμές κυμαίνονται από 2–5 g NO3--N/(kg MLVSS·h).
Βήμα 5: Προσδιορίστε τη δοσολογία πηγής άνθρακα
Υπολογίστε το σύνολο των ενεργών μικροοργανισμών στην ανοξική δεξαμενή:
Συνολικό MLVSS (kg)=MLVSS (g/L)×Όγκος δεξαμενής (m³)
Πολλαπλασιάστε με τον μετρούμενο ρυθμό απονιτροποίησης για να πάρετεημερήσια ικανότητα απομάκρυνσης νιτρικών(kg/ημέρα).
Συγκρίνετε με την απαιτούμενη αφαίρεση νιτρικών (συγκέντρωση εισόδου – εκροή στόχου).
Προσθέστε πηγή άνθρακα για να καλύψετε το κενό:
Οξεικό νάτριο: 3,5–5 g/g NO₃--N
Γλυκόζη: 2,5–3,5 g/g NO₃--N
Παράδειγμα:
Ροή: 10.000 m³/ημέρα, MLVSS: 2.500 mg/L, όγκος δεξαμενής: 2.000 m³
Σύνολο MLVSS: 5.000 kg
Ρυθμός απονιτροποίησης: 2,2 g NO⁻-N/(kg MLVSS·h) → 264 kg/ημέρα αφαίρεση
Εάν απαιτείται αφαίρεση < 264 kg/ημέρα → προσθέστε πηγή άνθρακα για να φτάσετε στο στόχο.
Βήμα 6: Εποχική προσαρμογή
Τα ποσοστά απονιτροποίησης είναι χαμηλότερα το χειμώνα λόγω της μειωμένης μικροβιακής δραστηριότητας.
Διεξαγωγή πειραμάτων σεκαλοκαίρι (μέγιστη τιμή)καιχειμώνας (ελάχιστη τιμή).
Παρεμβολή ενδιάμεσων ρυθμών για προσαρμογή της δοσολογίας της πηγής άνθρακα καθ' όλη τη διάρκεια του έτους.