AO denitrifikācijas procesa galvenā loģika un priekšrocības/trūkumi
AO denitrifikācijas procesa pamatā ir divu posmu secīga darbība: anoksiskā un aerobā. Slāpekļa pārvēršana un izvadīšana tiek panākta, izmantojot mikroorganismu sinerģisku darbību. Konkrēto procesu var iedalīt trīs posmos:
Amonifikācija: Anoksiskā stadijā (A tvertne, DO mazāks vai vienāds ar 0,2 mg/L) heterotrofās baktērijas pārvērš slāpekli no organiskiem piesārņotājiem, piemēram, olbaltumvielām un taukiem notekūdeņos, amonjaka slāpeklī (NH₃-N).
Nitrifikācija: Aerobā stadijā (O tvertne, DO=2–4 mg/L) nitrificējošās baktērijas ar pietiekamu skābekļa padevi oksidē amonjaka slāpekli par nitrātu slāpekli (NO₃⁻) vai nitrītu slāpekli (NO₂⁻).
Denitrifikācija: Nitrificētais šķidrums no aerobās stadijas tiek atgriezts anoksiskajā stadijā, izmantojot iekšējo recirkulāciju. Denitrificējošās baktērijas bezskābekļa apstākļos reducē nitrātu slāpekli par slāpekļa gāzi (N₂), kas pēc tam ar aerāciju tiek atbrīvota no ūdenstilpes, pabeidzot denitrifikācijas cilpu. Šim procesa dizainam ir divas galvenās priekšrocības:
Pirmkārt, ja anoksiskā tvertne atrodas pirms aerobās tvertnes, organisko oglekli notekūdeņos var tieši izmantot denitrificējošās baktērijas, samazinot gan organisko slodzi uz aerobās tvertnes, gan ārējo oglekļa avotu izmaksas.
Otrkārt, denitrifikācijas radītā sārmainība kompensē sārmainību, ko patērē nitrifikācija aerobajā tvertnē, palīdzot uzturēt sistēmas pH stabilitāti.
Tomēr AO procesam ir arī būtiski trūkumi: tā slāpekļa atdalīšanas efektivitāte nav augsta, parasti tikai 70–80%, daudz zemāka par organisko vielu atdalīšanas ātrumu 90–95%. Tomēr lielākajā daļā tradicionālo notekūdeņu projektu galveno parametru kontrole var ievērojami uzlabot slāpekļa atdalīšanas efektivitāti. Notekūdeņiem ar augstu-amonjaka-slāpekļa saturu parasti pietiek ar divu-pakāpju AO sērijas konstrukciju.
Kā uzlabot slāpekļa noņemšanas efektivitāti
MLSS (jauktā dzēriena suspendēto cieto vielu koncentrācija): MLSS koncentrācija tieši ietekmē nitrificējošo un denitrificējošo baktēriju skaitu. Ieteicams to uzturēt virs 3000 mg/l; zem šīs vērtības ievērojami samazināsies sistēmas slāpekļa noņemšanas spēja.
Dūņu iekraušana (COD/MLSS): Nitrificējošās baktērijas ir "lēni{0}}augošas baktērijas". Ja organiskā slodze ir pārāk liela, heterotrofās baktērijas strauji savairosies, sacenšoties par skābekli un barības vielām. Ieteicams kontrolēt dūņu iekraušanas ātrumu līdz 0,10–0,15 kgĶSP/kgMLSS·d. To var panākt, palielinot MLSS koncentrāciju vai palielinot aerācijas tvertnes tilpumu, samazinot organisko slodzi un nodrošinot pietiekami daudz vietas nitrificējošām baktērijām vairoties.
Dūņu laikmets: Nitrificējošo baktēriju minimālais īpatnējais augšanas ātrums ir tikai 0,21 dienā, daudz zemāks nekā heterotrofo baktēriju 1,2 dienā. Lai nitrificējošās baktērijas kļūtu par dominējošo sugu, dūņu vecumam jābūt lielākam par 4,76 dienām. Tomēr tradicionālo aktīvo dūņu procesu dūņu vecums ir tikai 2–4 dienas, kas ir galvenais iemesls, kāpēc nitrifikācija nevar tikt pabeigta.
Amonjaka slāpekļa slodze: Amonjaka slāpekļa slodze (organiskais slāpeklis + amonjaka slāpeklis) nitrifikācijai ir jākontrolē zem 0,05 gTKN/(gMLSS·d). Pārmērīga slodze pārsniegs nitrificējošo baktēriju apstrādes jaudu, izraisot amonjaka slāpekļa uzkrāšanos un denitrifikācijas pārtraukšanu.
Aerācijas tvertnes ieplūstošais oglekļa avots: Ja ieplūstošā BOD₅ koncentrācija ir pārāk augsta (pārsniedz 80 mg/L), heterotrofās baktērijas vairojas, konkurējot ar nitrificējošām baktērijām par skābekli, tādējādi kavējot nitrifikāciju. Tāpēc BOD₅, kas nonāk nitrifikācijas tvertnē, ir jākontrolē zem 80 mg/l.
C/N attiecība: Lai nodrošinātu pilnīgu denitrifikāciju, C/N attiecība jākontrolē no 4 līdz 6. Ja oglekļa avots nav pietiekams, denitrifikācija nevar noritēt pilnībā, un nitrātu slāpeklis paliks, kā rezultātā notekūdeņos būs augsta kopējā slāpekļa koncentrācija.
Ietekmētā amonjaka slāpekļa koncentrācija: Amonjaka slāpekļa koncentrācijas ietekme uz nitrifikāciju liecina par tendenci "pieaug, tad samazinās". Zemās koncentrācijās reakcijas ātrums palielinās, palielinoties koncentrācijai. Tomēr, ja amonjaka slāpekļa koncentrācija aerobās tvertnes priekšējā galā sadzīves notekūdeņos pārsniedz 100 mg/L un rūpnieciskajos notekūdeņos pārsniedz 150 mg/l, nitrifikācija tiks kavēta. Notekūdeņiem ar augstu -amonjaka-slāpekļa saturu (piemēram, akvakultūras notekūdeņiem un poligonu izskalojumiem) sākotnējo ieplūdes koncentrāciju var samazināt, izmantojot recirkulācijas atšķaidīšanu.
Iekšējās recirkulācijas koeficients (nitrifikācijas šķidruma recirkulācija): Augstāks recirkulācijas koeficients nodrošina augstāku denitrifikācijas ātrumu, bet arī palielina elektroenerģijas izmaksas. Tas parasti tiek kontrolēts no 300 līdz 500%, un to var precīzi-noregulēt, pamatojoties uz notekūdeņu kopējā slāpekļa datiem. Ja kopējais slāpeklis ir augsts, recirkulācijas koeficientu var atbilstoši palielināt. Ja ekspluatācijas izmaksas ir pārāk augstas, tās var samazināt, vienlaikus ievērojot standartus.
Izšķīdināts skābeklis (DO) nitrifikācijas tvertnē: Nitrificējošās baktērijas ir "aerobās baktērijas", un pietiekams skābekļa daudzums ir nitrifikācijas priekšnoteikums. Ieteicams uzturēt DO robežās no 2 līdz 4 mg/l. Teorētiski, lai oksidētu 1 g NH₄⁺, nepieciešami 4,57 g skābekļa. Ja DO nokrītas zem 2 mg/l, nitrifikācijas reakcija ievērojami palēnināsies.
Hidrauliskās aiztures laiks (HRT): Pilnīgai reakcijai ir nepieciešams pietiekams aiztures laiks. HAT nitrifikācijai ir jābūt ilgākai par 6 stundām, bet denitrifikācijai – 2 stundām ar attiecību 3:1. Pretējā gadījumā slāpekļa atdalīšanas efektivitāte strauji samazināsies.
pH un sārmainība: Optimālais pH nitrificējošām baktērijām ir 8,0–8,4, bet denitrificējošām baktērijām tas ir 6,5–7,5. PH novirzes no šiem diapazoniem nopietni ietekmēs mikrobu aktivitāti. Turklāt, lai pilnībā nitrificētu 1 g amonjaka slāpekļa, ir nepieciešams 7,1 g sārmainības (aprēķināts kā CaCO₃), savukārt denitrifikācijas radītā sārmainība var kompensēt apmēram pusi. Ja sārmainība ir nepietiekama, tā ir nekavējoties jāpapildina (piemēram, pievienojot nātrija karbonātu), lai novērstu pH pazemināšanos un nitrifikācijas kavēšanu.
Temperatūra: Temperatūra tieši ietekmē mikrobu aktivitāti. Optimālā temperatūra nitrifikācijai ir 20–30 grādi, un tā gandrīz apstājas zem 5 grādiem. Optimālā temperatūra denitrifikācijai ir 20–40 grādi, un ātrums strauji pazeminās zem 15 grādiem. Ziemas ekspluatācijas un apkopes laikā ir jāuztur denitrifikācijas ātrums, palielinot dūņu vecumu, samazinot slodzi un pagarinot hidrauliskās aiztures laiku.
Sāļums: Pārmērīgs sāļums bojā mikrobu šūnu membrānas un ietekmē skābekļa pārnesi, tādējādi kavējot nitrifikāciju. Normālos apstākļos nitrifikācija var noritēt normāli, ja hlora koncentrācija ir mazāka par 2000 mg/l. Ja ieplūde ir stabila, var kultivēt sāli-tolerantas baktērijas, lai tās darbotos pat pie hlora koncentrācijas 5000 mg/l. Piezīme: Sāļuma svārstības ir daudz bīstamākas par augstu sāļumu, jo tās var viegli izraisīt dūņu zudumus.
Toksiskas un kaitīgas vielas: Smagie metāli, fenoli, tiourīnviela, brīvais amonjaks, antibiotikas utt. var tieši iznīcināt nitrificējošās baktērijas vai kavēt to enzīmu aktivitāti. Apstrādājot notekūdeņus, kas satur šīs vielas, būtiska ir pirmapstrāde (piemēram, koagulācija, sedimentācija un adsorbcija), un toksisku un kaitīgu vielu ievadīšana bioloģiskās attīrīšanas tvertnē ir stingri jāaizliedz.
Jūs varat pārlūkot citus produktus mūsu vietnē. Ja jums ir kādi jautājumi, lūdzu, sazinieties ar mums. Mēs ceram, ka šī informācija būs noderīga jūsu notekūdeņu attīrīšanai.