Šiandien noriu pasidalinti dalykais apie amoniakinį azotą ir bendrą azotą. Įprastomis aplinkybėmis amoniakinis azotas paprastai sudaro apie 40 % - 60 % viso miesto buitinėse nuotekose esančio azoto. Kai kurių pramoninių nuotekų, pvz., maisto perdirbimo, farmacijos nuotekų ir kt., amoniakinio azoto ir bendro azoto santykis gali skirtis, kai kurios gali siekti 70 % - 80 %, o kai kurios gali būti santykinai mažos.
Amoniako azotas (NH4⁺-N) reiškia azotą, esantį laisvo amoniako (NH₃) ir amonio jonų (NH4⁺) pavidalu vandenyje. O bendras azotas (TN) apima amoniakinį azotą, organinį azotą, nitratinį azotą (NO3⁻-N) ir nitritinį azotą (NO2⁻-N).
Mažą amoniakinio azoto kiekį nuotekose, bet didelį bendrojo azoto kiekį gali lemti šios priežastys:
1. Nitrato azoto kaupimasis
Nitrifikacijos proceso metu amoniakinis azotas paverčiamas nitratiniu azotu (įskaitant nitratinį azotą ir nitritinį azotą), aerobinėmis sąlygomis nitrifikuojančios bakterijos. Įprastomis aplinkybėmis susidaręs nitratinis azotas bus redukuotas į azoto dujas ir vėlesniame denitrifikacijos procese denitrifikuojančiomis bakterijomis išleidžiamas iš sistemos, taip pašalinant bendrą azotą. Tačiau jei denitrifikacijos procese yra problemų, tokių kaip denitrifikuojančių bakterijų aktyvumo slopinimas, nepakankama anoksinė aplinka, nepakankamas anglies šaltinio tiekimas ir pan., nitratinis azotas negali būti sklandžiai redukuojamas į azoto dujas. Dėl to vandenyje nuolat kaupiasi nitratinis azotas, todėl nors priekiniame gale esantis amoniakinis azotas gali būti veiksmingai paverstas nitratiniu azotu, kuris pasireiškia kaip mažas amoniakinio azoto kiekis nuotekose, susikaupęs nitratinis azotas negali būti pašalintas, o bendras azoto kiekis vis dar didelis.
2. Organinis azotas nėra efektyviai pašalinamas
Nuotekų valymo procese organinis azotas turi atlikti daugybę biocheminių reakcijų, kad būtų paverstas amoniakiniu azotu, o vėliau pašalintas nitrifikacijos ir denitrifikacijos būdu. Jei mikrobų bendruomenė, atsakinga už organinio azoto skaidymą, apdorojimo proceso metu nėra pakankamai turtinga arba pakankamai aktyvi, arba apdorojimo sąlygos (pvz., temperatūra, pH vertė, ištirpęs deguonis ir kt.) nėra palankios organinio azoto skaidymui ir transformacijai. , tai gali lemti nesugebėjimą organinio azoto visiškai paversti amoniakiniu azotu.
Pavyzdžiui, per žema temperatūra gali sulėtinti mikroorganizmų medžiagų apykaitą, todėl organinio azoto skilimo reakcija gali būti neužbaigta; netinkama pH vertė gali turėti įtakos fermentų veiklai, taip slopindama mikroorganizmų vykdomą organinio azoto skaidymą.
Tokiu būdu, nors amoniakinis azotas gerai pašalinamas per nitrifikaciją ir denitrifikaciją, o tai pasireiškia mažu amoniakinio azoto kiekiu nuotekose, nuotekose esantis pradinis organinis azotas nėra visiškai paverčiamas ir pašalinamas, todėl susidaro didelis bendrojo azoto kiekis.
3. Vidinis pakartotinio srauto santykis per mažas
Vidinis srautas reiškia mišraus skysčio, kuriame gausu nitratinio azoto, grąžinimą aerobinio baseino gale į anoksinio baseino priekinį galą, kad denitrifikacijos reakcijai būtų suteiktas nitratinis azotas. Vidinis srauto santykis reiškia sumaišyto skysčio kiekio, grąžinamo į įleidimo srautą, santykį.
Jei vidinio srauto santykis yra per mažas, tai reiškia, kad nitratinio azoto, grąžinamo į beoksinį baseiną, nepakanka. Anoksinėje aplinkoje denitrifikuojančios bakterijos naudoja anglies šaltinius, kad nitratinį azotą redukuotų į azoto dujas. Pakankamo nitrato azoto trūkumas apribos denitrifikacijos reakciją.
Pavyzdžiui, normalios eksploatacijos metu vidinis pakartotinio srauto santykis turi siekti 200 %, kad būtų patenkintas nitratinio azoto poreikis denitrifikacijai, tačiau tikrasis vidinio srauto santykis yra tik 100 % ar net mažesnis. Dėl to denitrifikacija negali visiškai atlikti savo vaidmens, o didelis nitratinio azoto kiekis negali būti paverstas azoto dujomis, kad būtų galima išleisti, todėl nuotekose yra mažai amoniakinio azoto, tačiau bendras azoto kiekis vis dar yra didelis. Kai vidinio srauto santykis reguliuojamas tarp 200-400%, denitrifikacijos efektyvumas yra geriausias.
4. Nepakankamas anglies šaltinis
Denitrifikacijos proceso metu denitrifikuojančioms bakterijoms reikia anglies šaltinių kaip energijos ir elektronų donorų, kad nitratinį azotą paverstų azoto dujomis. Jei nuotekose nėra pakankamai anglies šaltinio, denitrifikuojančių bakterijų metabolizmas ir reakcija bus riboti. Denitrifikacijos proceso metu nitratinis azotas ir nitritinis azotas paverčiami azoto dujomis (N₂) ir išeina. Jei šio proceso nepakanka, nitratinis azotas, esantis bendrame azote, nebus efektyviai pašalintas. Nuotekų valymo įrenginių eksploataciniais duomenimis, kai denitrifikacijos efektyvumas yra mažesnis nei 80%, bendro azoto šalinimo efektas labai sumažės.
Įprasti anglies šaltiniai, kuriuos gali naudoti denitrifikuojančios bakterijos, yra organinės medžiagos, pvz., metanolis, natrio acetatas, gliukozė ir kt. Jei organinės anglies šaltinio, esančio pačiame nuotekyje, nepakanka arba jis sunaudojamas valymo proceso metu, ir laiku nepridedamas papildomas anglies šaltinis, denitrifikacijos reakcija negali būti visiškai atlikta.
Pavyzdžiui, kai kurių pramoninių nuotekų anglies ir azoto santykis (C/N) yra mažas, o jose esančio anglies šaltinio nepakanka veiksmingai denitrifikacijai palaikyti. Arba apdorojimo proceso metu dėl neprotingo proceso planavimo anglies šaltinis yra per daug suvartojamas priekinėje dalyje, o anglies šaltinio trūksta, kai jis pasiekia denitrifikacijos stadiją.
Šiuo atveju, net jei nitrifikacijos procesas gali sėkmingai paversti amoniakinį azotą nitratiniu azotu, dėl to, kad trūksta pakankamai anglies šaltinio denitrifikacijai, nitratinis azotas negali būti visiškai pašalintas, todėl amoniakinio azoto kiekis išleidžiamas mažai, bet bendras azotas yra didelis.
5. Netinkama ištirpusio deguonies kontrolė
Ištirpęs deguonis vaidina pagrindinį vaidmenį nuotekų valymo nitrifikacijos ir denitrifikacijos procese. Nitrifikacijos reakcijos turi būti vykdomos aerobinėmis sąlygomis, o norint palaikyti nitrifikuojančias bakterijas, kurios amoniakinį azotą paverstų nitratiniu azotu, reikalinga didesnė ištirpusio deguonies koncentracija.
Tačiau denitrifikacijos reakcijas reikia atlikti anoksinėje aplinkoje. Jei ištirpusio deguonies koncentracija yra per didelė, ji slopins denitrifikuojančių bakterijų veiklą ir trukdys denitrifikacijos procesui.
Pavyzdžiui, denitrifikacijos zonoje, jei dėl netolygios aeracijos, nepakankamo maišymo ar neprotingo proceso planavimo ištirpusio deguonies kiekis yra per didelis, bus slopinama normali denitrifikuojančių bakterijų apykaita ir denitrifikuojančių fermentų aktyvumas. Dėl to denitrifikacijos reakcija negalės vykti veiksmingai. Net jei priekinio nitrifikavimo procese amoniakinis azotas sėkmingai paverčiamas nitratiniu azotu, nitratinis azotas nebus visiškai paverstas azoto dujomis ir išleidžiamas dėl trukdžių denitrifikacijai, todėl nuotekose bus mažai amoniakinio azoto, bet didelis bendrojo azoto kiekis.
Reguliuojant proceso parametrus, pvz., kontroliuojant ištirpusio deguonies (DO) kiekį žemiau 0,5 mg/l, kad būtų sukurta aplinka, palankesnė denitrifikuojančių bakterijų augimui. Tuo pačiu, padidinus buvimo laiką anoksinėje zonoje, galima užtikrinti, kad nitratinis azotas turėtų pakankamai laiko virsti azoto dujomis.
6. Netinkamas dumblo amžius
Dumblo amžius reiškia vidutinį aktyviojo dumblo buvimo laiką visoje sistemoje. Skirtingi mikroorganizmai turi skirtingą augimo ir dauginimosi greitį, skirtingi ir reikalavimai dumblo amžiui.
Nitrifikuojančios bakterijos auga lėtai ir reikalauja ilgesnio dumblo amžiaus, kad užtikrintų jų skaičių ir aktyvumą sistemoje. Jei dumblo amžius yra per trumpas, nitrifikuojančios bakterijos bus pašalintos iš sistemos, kol jos visiškai nepasidaugins, o nitrifikacijos reakcija negali būti visiškai atlikta, todėl sumažės amoniakinio azoto pavertimo nitratiniu azotu efektyvumas.
Kita vertus, jei dumblo amžius yra per ilgas, tai gali sukelti dumblo senėjimą ir mikrobų bendruomenės struktūros disbalansą, dėl kurio gali būti paveikta denitrifikuojančių bakterijų veikla ir kiekis, dėl ko gali atsirasti nepakankama denitrifikacija ir neveiksmingas nitratinio azoto pavertimas azotu. dujos, todėl bendras azoto pašalinimas yra prastas.
Pavyzdžiui, eksploatuojant per trumpą dumblo amžių, siekiant per didelio dumblo šalinimo efektyvumo, gali įvykti nepilna nitrifikacija ir nepakankamas amoniakinio azoto kiekis, paverčiamas nitratiniu azotu; o jei dumblo amžius pernelyg pailginamas siekiant sutaupyti dumblo apdorojimo išlaidų, tai gali sukelti dumblo senėjimą ir prastą denitrifikacijos efektą.
7. Proceso projektavimo defektai
Kai kuriuose nuotekų valymo įrenginiuose proceso eigoje gali trūkti veiksmingų denitrifikacijos jungčių, nes projektuojant nepakankamai įvertinami reikalavimai bendram azoto pašalinimui, pavyzdžiui:
1. Nepakankamas anoksinės zonos tūris: anoksinė zona yra pagrindinė sritis, kurioje vyksta denitrifikacija. Jei jo tūris yra per mažas, jis negali užtikrinti pakankamai vietos ir laiko denitrifikuojančioms bakterijoms, todėl denitrifikacija yra nepakankama ir bendras azoto pašalinimo efektas yra prastas.
2. Netolygus maišymas anoksinėje zonoje: Netolygus maišymas sukels netinkamą nuotekų susimaišymą anoksinėje zonoje, o kai kuriose vietose gali nepavykti gauti pakankamai anglies šaltinių ir nitratinio azoto, o tai turės įtakos denitrifikacijos efektui.
Dėl bendro azoto pašalinimo problemos, kurią sukelia projektavimo defektai, galima apsvarstyti galimybę pridėti arba modifikuoti anoksinę zoną ir pridėti hidrolizės bei rūgštinimo išankstinį apdorojimą, kad padidėtų organinių medžiagų konversijos greitis, taip suteikiant daugiau anglies šaltinių denitrifikacijos procesui palaikyti.