كيفية تحسين كفاءة إزالة النيتروجين في عمليات معالجة مياه الصرف الصحي الهوائية عديمة الأكسجين (AO)

جوهر عملية نزع النتروجين AO هو التشغيل المتسلسل لمرحلتين: نقص الأكسجين والهوائية. يتم تحقيق تحويل وإزالة النيتروجين من خلال العمل التآزري للكائنات الحية الدقيقة. يمكن تقسيم العملية المحددة إلى ثلاث خطوات:

الأمونة: في مرحلة نقص الأكسجين (خزان، DO أقل من أو يساوي 0.2 مجم / لتر)، تقوم البكتيريا غير المتجانسة بتحويل النيتروجين من الملوثات العضوية، مثل البروتينات والدهون الموجودة في مياه الصرف الصحي، إلى نيتروجين الأمونيا (NH₃-N).

النترتة: في المرحلة الهوائية (خزان O، DO=2–4 مجم/لتر)، تعمل البكتيريا الآزوتية، تحت إمدادات كافية من الأكسجين، على أكسدة نيتروجين الأمونيا إلى نيتروجين النترات (NO₃⁻) أو نيتروجين النتريت (NO₂⁻).

نزع النتروجين: يتم إرجاع السائل الآزوتي من المرحلة الهوائية إلى مرحلة نقص الأكسجين عن طريق إعادة التدوير الداخلي. تعمل عملية إزالة النتروجين، في ظل ظروف نقص الأكسجين، على تقليل نترات النيتروجين إلى غاز النيتروجين (N₂)، والذي يتم إطلاقه بعد ذلك من المسطح المائي من خلال التهوية، مما يكمل حلقة إزالة النتروجين. يوفر تصميم العملية هذا ميزتين رئيسيتين:

أولاً، مع وجود خزان الأكسجين الذي يسبق الخزان الهوائي، يمكن استخدام الكربون العضوي الموجود في مياه الصرف الصحي مباشرة عن طريق إزالة النتروجين من البكتيريا، مما يقلل كلاً من الحمل العضوي على الخزان الهوائي وتكلفة مصادر الكربون الخارجية.

ثانيًا، القلوية الناتجة عن نزع النتروجين تعوض القلوية التي تستهلكها النترجة في الخزان الهوائي، مما يساعد في الحفاظ على استقرار الرقم الهيدروجيني للنظام.

ومع ذلك، فإن عملية AO لها أيضًا عيوب كبيرة: كفاءتها في إزالة النيتروجين ليست عالية، وعادةً ما تتراوح بين 70-80% فقط، وهي أقل بكثير من معدل إزالة 90-95% للمواد العضوية. ومع ذلك، بالنسبة لمعظم مشاريع مياه الصرف الصحي التقليدية، فإن التحكم في المعلمات الرئيسية يمكن أن يحسن بشكل كبير من كفاءة إزالة النيتروجين. بالنسبة لمياه الصرف الصحي التي تحتوي على نسبة عالية من الأمونيا-والنيتروجين، يكون تصميم سلسلة AO من مرحلتين-كافيًا عادةً.

MLSS (تركيز المواد الصلبة العالقة المختلطة في السائل): يؤثر تركيز MLSS بشكل مباشر على عدد البكتيريا النتروجينية وإزالة النتروجين. يوصى بالمحافظة عليه أعلى من 3000 ملجم/لتر؛ أقل من هذه القيمة، ستنخفض قدرة النظام على إزالة النيتروجين بشكل ملحوظ.

تحميل الحمأة (COD/MLSS): البكتيريا الآزوتية هي "بكتيريا-بطيئة النمو." إذا كان الحمل العضوي مرتفعًا جدًا، فسوف تتكاثر البكتيريا غيرية التغذية بسرعة، وتتنافس على الأكسجين والمواد المغذية. يوصى بالتحكم في معدل تحميل الحمأة إلى أقل من 0.10-0.15 كجم COD/kgMLSS·d. يمكن تحقيق ذلك عن طريق زيادة تركيز MLSS أو زيادة حجم خزان التهوية، وتقليل الحمل العضوي، وتوفير مساحة كافية لتكاثر البكتيريا الآزوتية.

عصر الحمأة: الحد الأدنى لمعدل النمو النوعي للبكتيريا الآزوتية هو 0.21/يوم فقط، وهو أقل بكثير من 1.2/يوم للبكتيريا غيرية التغذية. للسماح للبكتيريا الآزوتية بأن تصبح النوع السائد، يجب أن يكون عمر الحمأة أكبر من 4.76 يومًا. ومع ذلك، فإن عمر الحمأة في عمليات الحمأة المنشطة التقليدية يتراوح بين 2 إلى 4 أيام فقط، وهو السبب الأساسي لعدم إمكانية إكمال النترجة.

تحميل نيتروجين الأمونيا: يجب التحكم في حمل نيتروجين الأمونيا (النيتروجين العضوي + نيتروجين الأمونيا) للنترجة أقل من 0.05 gTKN/(gMLSS·d). سوف يتجاوز الحمل الزائد قدرة معالجة البكتيريا الآزوتية، مما يؤدي إلى تراكم نيتروجين الأمونيا وتوقف عملية نزع النتروجين.

خزان التهوية مصدر الكربون المؤثر: إذا كان تركيز BOD₅ المتدفق مرتفعًا جدًا (يتجاوز 80 مجم / لتر)، فسوف تتكاثر البكتيريا غير ذاتية التغذية، وتتنافس مع البكتيريا الآزوتية على الأكسجين، وبالتالي تمنع النترجة. لذلك، يجب التحكم في BOD₅ الذي يدخل إلى خزان النترجة عند أقل من 80 ملجم/لتر.

نسبة C/N: لضمان إزالة النتروجين بشكل كامل، يجب التحكم في نسبة C/N بين 4 و6. إذا كان مصدر الكربون غير كاف، لا يمكن مواصلة عملية نزع النتروجين بشكل كامل، وسيبقى نيتروجين النترات، مما يؤدي إلى ارتفاع إجمالي تركيز النيتروجين في النفايات السائلة.

تركيز نيتروجين الأمونيا المؤثر: يظهر تأثير تركيز نيتروجين الأمونيا على النترجة اتجاه "صعود ثم هبوط". عند التركيزات المنخفضة، يزداد معدل التفاعل مع زيادة التركيز. ومع ذلك، عندما يتجاوز تركيز نيتروجين الأمونيا في الطرف الأمامي للخزان الهوائي في مياه الصرف الصحي البلدية 100 ملجم / لتر، وفي مياه الصرف الصناعي يتجاوز 150 ملجم / لتر، سيتم منع النترجة. بالنسبة لمياه الصرف الصحي ذات نسبة -أمونيا- عالية من النيتروجين (مثل مياه الصرف الصحي الخاصة بتربية الأحياء المائية والسوائل المرتشحة في مدافن النفايات)، يمكن تقليل تركيز التدفق الأولي من خلال تخفيف إعادة التدوير.

نسبة إعادة التدوير الداخلي (إعادة تدوير سائل النترجة): يؤدي ارتفاع نسبة إعادة التدوير إلى ارتفاع معدل إزالة النتروجين، ولكنه يؤدي أيضًا إلى زيادة تكاليف الكهرباء. يتم التحكم فيه عادةً بنسبة تتراوح بين 300-500%، ويمكن ضبطه-استنادًا إلى بيانات إجمالي النيتروجين المتدفق. إذا كان إجمالي النيتروجين مرتفع، يمكن زيادة نسبة إعادة التدوير بشكل مناسب. إذا كانت تكاليف التشغيل مرتفعة للغاية، فيمكن تخفيضها مع الاستمرار في تلبية المعايير.

الأكسجين المذاب (DO) في خزان النترجة: البكتيريا الآزوتية هي "بكتيريا هوائية"، ويعتبر وجود كمية كافية من الأكسجين شرطًا أساسيًا لعملية النترجة. من المستحسن الحفاظ على مستوى DO بين 2 و 4 ملغم / لتر. من الناحية النظرية، تتطلب أكسدة 1 جم من NH₄⁺ 4.57 جم من الأكسجين. إذا انخفض D O أقل من 2 ملغم/لتر، فسوف يتباطأ تفاعل النترجة بشكل ملحوظ.

وقت الاحتفاظ الهيدروليكي (HRT): وقت الاحتفاظ الكافي ضروري للتفاعل الكامل. يجب أن يكون العلاج التعويضي بالهرمونات للنترجة أكبر من 6 ساعات، ولنزع النتروجين، يجب أن يكون ساعتين، بنسبة 3:1. خلاف ذلك، سوف تنخفض كفاءة إزالة النيتروجين بسرعة.

الرقم الهيدروجيني والقلوية: الرقم الهيدروجيني الأمثل للبكتيريا النتروجينية هو 8.0-8.4، ولنزع النتروجين من البكتيريا هو 6.5-7.5. سوف تؤثر انحرافات الرقم الهيدروجيني عن هذه النطاقات بشدة على النشاط الميكروبي. علاوة على ذلك، تتطلب النترجة الكاملة لـ 1 جم من نيتروجين الأمونيا 7.1 جم من القلوية (محسوبة بـ CaCO₃)، في حين أن القلوية الناتجة عن نزع النتروجين يمكن أن تعوض حوالي النصف. إذا كانت القلوية غير كافية، فيجب تجديدها على الفور (على سبيل المثال، عن طريق إضافة كربونات الصوديوم) لمنع انخفاض الرقم الهيدروجيني وتثبيط النترجة.

درجة حرارة: درجة الحرارة تؤثر بشكل مباشر على النشاط الميكروبي. درجة الحرارة المثلى للنترجة هي 20-30 درجة، وتتوقف تقريبًا عن 5 درجات. درجة الحرارة المثلى لنزع النتروجين هي 20-40 درجة، وينخفض ​​المعدل بسرعة إلى أقل من 15 درجة. أثناء التشغيل والصيانة في فصل الشتاء، يجب الحفاظ على معدلات إزالة النتروجين عن طريق زيادة عمر الحمأة، وتقليل الحمل، وتمديد وقت الاحتفاظ الهيدروليكي.

الملوحة: الملوحة المفرطة تدمر أغشية الخلايا الميكروبية وتؤثر على نقل الأكسجين، وبالتالي تمنع النترجة. في ظل الظروف العادية، يمكن أن تتم عملية النترجة بشكل طبيعي عندما يكون تركيز الكلور أقل من 2000 ملغم / لتر. إذا كان السائل المتدفق مستقرًا، فيمكن زراعة البكتيريا المقاومة للملح- للسماح بالعمل حتى عند تركيز الكلور بمقدار 5000 ملجم/لتر. ملحوظة: التقلبات في الملوحة أكثر خطورة من الملوحة العالية، لأنها يمكن أن تؤدي بسهولة إلى فقدان الحمأة.

المواد السامة والضارة: المعادن الثقيلة، الفينولات، الثيوريا، الأمونيا الحرة، المضادات الحيوية، وما إلى ذلك، يمكن أن تقتل البكتيريا الآزوتية مباشرة أو تمنع نشاط إنزيماتها. عند معالجة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على هذه المواد، تعد المعالجة المسبقة (مثل التخثر والترسيب والامتزاز) أمرًا ضروريًا، ويجب حظر إدخال المواد السامة والضارة في خزان المعالجة البيولوجية بشكل صارم.

يمكنك تصفح المنتجات الأخرى على موقعنا. يرجى الاتصال بنا إذا كان لديك أي أسئلة. نأمل أن تكون هذه المعلومات مفيدة لمعالجة مياه الصرف الصحي الخاصة بك.