Kjernelogikken og fordeler/ulemper ved AO-denitrifikasjonsprosessen
Kjernen i AO-denitrifikasjonsprosessen er den sekvensielle operasjonen av to trinn: anoksisk og aerob. Nitrogenomdannelse og fjerning oppnås gjennom den synergistiske virkningen av mikroorganismer. Den spesifikke prosessen kan deles inn i tre trinn:
Ammonifikasjon: I det anoksiske stadiet (A tank, DO Mindre enn eller lik 0,2 mg/L), omdanner heterotrofe bakterier nitrogen fra organiske forurensninger, som proteiner og fett i avløpsvannet, til ammoniakknitrogen (NH₃-N).
Nitrifikasjon: I det aerobe stadiet (O-tank, DO=2–4 mg/L), oksiderer nitrifiserende bakterier, under tilstrekkelig oksygentilførsel, ammoniakknitrogen til nitratnitrogen (NO₃⁻) eller nitrittnitrogen (NO₂⁻).
Denitrifisering: Den nitrifiserte væsken fra det aerobe trinnet returneres til det anoksiske trinnet via intern resirkulering. Denitrifiserende bakterier, under anoksiske forhold, reduserer nitratnitrogen til nitrogengass (N₂), som deretter frigjøres fra vannforekomsten gjennom lufting, og fullfører denitrifikasjonssløyfen. Denne prosessdesignen gir to store fordeler:
For det første, med den anoksiske tanken foran den aerobe tanken, kan organisk karbon i avløpsvannet utnyttes direkte ved å denitrifisere bakterier, noe som reduserer både den organiske belastningen på den aerobe tanken og kostnadene for eksterne karbonkilder.
For det andre kompenserer alkaliniteten som genereres av denitrifisering for alkaliteten som forbrukes av nitrifikasjon i den aerobe tanken, og bidrar til å opprettholde systemets pH-stabilitet.
Imidlertid har AO-prosessen også betydelige ulemper: dens nitrogenfjerningseffektivitet er ikke høy, vanligvis bare 70–80 %, langt lavere enn 90–95 % fjerningsgrad for organisk materiale. Ikke desto mindre, for de fleste konvensjonelle avløpsvannprosjekter, kan kontroll av nøkkelparametere forbedre effektiviteten til nitrogenfjerning betydelig. For avløpsvann med høyt-ammoniakk-nitrogennivå er en to- AO-seriedesign vanligvis tilstrekkelig.
Hvordan forbedre effektiviteten av nitrogenfjerning
MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids Concentration): MLSS-konsentrasjonen påvirker direkte antallet nitrifiserende og denitrifiserende bakterier. Det anbefales å holde den over 3000 mg/L; under denne verdien vil systemets nitrogenfjerningskapasitet reduseres betydelig.
Slamlasting (COD/MLSS): Nitrifiserende bakterier er «saktevoksende- bakterier». Hvis den organiske belastningen er for høy, vil heterotrofe bakterier formere seg raskt og konkurrere om oksygen og næringsstoffer. Det anbefales å kontrollere slambelastningshastigheten til mindre enn 0,10–0,15 kgCOD/kgMLSS·d. Dette kan oppnås ved å øke MLSS-konsentrasjonen eller øke luftetankvolumet, redusere den organiske belastningen og gi tilstrekkelig plass til at nitrifiserende bakterier kan spre seg.
Slam alder: Den minste spesifikke veksthastigheten for nitrifiserende bakterier er bare 0,21/d, langt lavere enn 1,2/d for heterotrofe bakterier. For å la nitrifiserende bakterier bli den dominerende arten, må slamalderen være større enn 4,76 dager. Imidlertid er slamalderen for tradisjonelle aktivslamprosesser kun 2–4 dager, noe som er en kjerneårsak til at nitrifikasjon ikke kan fullføres.
Ammoniakknitrogenbelastning: Ammoniakknitrogenbelastningen (organisk nitrogen + ammoniakknitrogen) for nitrifikasjon må kontrolleres under 0,05 gTKN/(gMLSS·d). For stor belastning vil overskride behandlingskapasiteten til nitrifiserende bakterier, noe som fører til ammoniakknitrogenakkumulering og avbrudd av denitrifikasjon.
Luftetank Innflytende karbonkilde: Hvis den innflytende BOD₅-konsentrasjonen er for høy (over 80 mg/L), vil heterotrofe bakterier formere seg, konkurrere med nitrifiserende bakterier om oksygen, og dermed hemme nitrifikasjon. Derfor må BOD₅ som kommer inn i nitrifikasjonstanken kontrolleres under 80 mg/L.
C/N-forhold: For å sikre fullstendig denitrifisering må C/N-forholdet kontrolleres mellom 4 og 6. Hvis karbonkilden er utilstrekkelig, kan denitrifiseringen ikke fortsette fullstendig, og nitratnitrogen vil forbli, noe som resulterer i en høy total nitrogenkonsentrasjon i avløpet.
Innflytende ammoniakknitrogenkonsentrasjon: Effekten av ammoniakknitrogenkonsentrasjon på nitrifikasjon viser en "stigning og fall"-trend. Ved lave konsentrasjoner øker reaksjonshastigheten med økende konsentrasjon. Men når ammoniakknitrogenkonsentrasjonen i frontenden av den aerobe tanken i kommunalt avløpsvann overstiger 100 mg/L, og i industrielt avløpsvann overstiger 150 mg/L, vil nitrifikasjon hemmes. For høyt-ammoniakk-nitrogenavløpsvann (som akvakulturavløpsvann og søppelfyllingsvann), kan den opprinnelige innflytende konsentrasjonen reduseres gjennom resirkuleringsfortynning.
Intern resirkulasjonsforhold (nitrifikasjonsvæske resirkulering): Et høyere resirkuleringsforhold resulterer i høyere denitrifikasjonshastighet, men øker også strømkostnadene. Den er vanligvis kontrollert mellom 300–500 %, og kan finjusteres- basert på dataene for avløpets totale nitrogen. Hvis den totale nitrogenmengden er høy, kan resirkuleringsforholdet økes passende. Hvis driftskostnadene er for høye, kan de reduseres samtidig som standardene oppfylles.
Oppløst oksygen (DO) i nitrifikasjonstanken: Nitrifiserende bakterier er «aerobe bakterier», og tilstrekkelig oksygen er en forutsetning for nitrifikasjon. Det anbefales å opprettholde DO mellom 2 og 4 mg/L. Teoretisk sett krever oksidering av 1 g NH4+ 4,57 g oksygen. Hvis DO faller under 2 mg/L, vil nitrifikasjonsreaksjonen avta betydelig.
Hydraulisk retensjonstid (HRT): Tilstrekkelig retensjonstid er avgjørende for en fullstendig reaksjon. HRT for nitrifikasjon bør være større enn 6 timer, og for denitrifikasjon bør det være 2 timer, med et forhold på 3:1. Ellers vil nitrogenfjerningseffektiviteten synke raskt.
pH og alkalinitet: Den optimale pH for nitrifiserende bakterier er 8,0–8,4, og for denitrifiserende bakterier er den 6,5–7,5. pH-avvik fra disse områdene vil sterkt påvirke mikrobiell aktivitet. Videre krever fullstendig nitrifisering av 1 g ammoniakknitrogen 7,1 g alkalitet (beregnet som CaCO₃), mens alkaliteten som produseres ved denitrifikasjon kan kompensere for omtrent halvparten. Hvis alkaliteten er utilstrekkelig, må den etterfylles umiddelbart (f.eks. ved å tilsette natriumkarbonat) for å forhindre pH-fall og hemming av nitrifikasjon.
Temperatur: Temperatur påvirker mikrobiell aktivitet direkte. Den optimale temperaturen for nitrifikasjon er 20–30 grader, og den stopper nesten under 5 grader. Den optimale temperaturen for denitrifikasjon er 20–40 grader, og hastigheten faller raskt under 15 grader. Under vinterdrift og vedlikehold må denitrifikasjonshastigheten opprettholdes ved å øke slamalderen, redusere belastningen og forlenge den hydrauliske retensjonstiden.
Saltholdighet: Overdreven saltholdighet skader mikrobielle cellemembraner og påvirker oksygenoverføring, og hemmer dermed nitrifikasjon. Under normale forhold kan nitrifikasjon forløpe normalt når klorkonsentrasjonen er mindre enn 2000 mg/L. Hvis influenten er stabil, kan salt-tolerante bakterier dyrkes for å tillate drift selv ved en klorkonsentrasjon på 5000 mg/L. Merk: Svingninger i saltholdighet er farligere enn høy saltholdighet, da de lett kan føre til tap av slam.
Giftige og skadelige stoffer: Tungmetaller, fenoler, tiourea, fri ammoniakk, antibiotika, etc., kan direkte drepe nitrifiserende bakterier eller hemme deres enzymaktivitet. Ved behandling av avløpsvann som inneholder disse stoffene, er forbehandling (som koagulering, sedimentering og adsorpsjon) avgjørende, og innføring av giftige og skadelige stoffer i den biologiske rensetanken bør være strengt forbudt.
Du kan bla gjennom andre produkter på nettsiden vår. Ta kontakt med oss hvis du har spørsmål. Vi håper denne informasjonen er nyttig for din avløpsvannbehandling.