Å forstådenitrifikasjonshastigheti en anoksisk tank er avgjørende for å optimalisere avløpsvannbehandlingen, sikre avløpskvaliteten og beregne riktigkarbonkildedosering. Denne veiledningen forklarer laboratorieprosedyren for måling av denitrifikasjonshastigheter ved bruk av aktivert slam, samt hvordan man bruker resultatene i reelle anleggsoperasjoner.
Hva er denitrifikasjonsrate?
Denitrifikasjonshastigheten kvantifiserer mengden nitratnitrogen (NO₃⁻-N) forbrukes av ett gram slam per time. Faktorer som påvirker denne prisen inkluderer:
Vanntemperatur
Slam alder
Type karbonkilde
Slammikrobiell aktivitet
Designverdier er ofte teoretiske (f.eks. 0,05 mg NO₃⁻-N/g·h), men faktiske driftshastigheter kan være mye lavere (f.eks. 0,02 mg NO₃⁻-N/g·h), noe som gjør nøyaktig måling avgjørende forkarbonkildeoptimalisering.
Materialer og utstyr som kreves
Laboratorieutstyr:
Koniske kolber (250–500 ml) med gummipropp
Magnetisk eller håndrører
Timer
50 ml sprøyter og prøveflasker
Filtreringsoppsett (filterpapir og trakt, eller vakuumenhet)
Spektrofotometer for nitratnitrogenmåling
Bærbar måler for oppløst oksygen (DO).
Reagenser:
Kaliumnitrat (analytisk kvalitet)
Karbonkilde: natriumacetat eller glukose
Trinn 1: Samle opp slam fra den anoksiske tanken
Prøve3–4 liter aktivert slamfraenden av den anoksiske tanken. Ikke bruk slam fra aerobe eller anaerobe tanker.
Transporter slam til laboratorietinnen 1 time.
Samle inn- og utløpsvannprøver fra den anoksiske tanken for nitratmålinger.
Tupp:Slam i enden av den anoksiske tanken inneholder stabiliserte denitrifiserende bakterier, noe som sikrer pålitelige data om denitrifikasjonshastigheten.
Trinn 2: Klargjør slam for måling
MåleMLSS(ellerMLVSShvis mulig) ved bruk av standard laboratoriemetoder.
Hell slam i en konisk kolbe, la 1/3 av volumet stå igjen til omrøring.
For-rør i 30 minutter for å fjerne gjenværende nitratnitrogen (for-røring).
Mål supernatanten nitratnitrogen; fortsett å røre hvis nivåene forblir høye.
Trinn 3: Gjennomfør denitrifikasjonseksperimentet
Forbered enhøy-nitratløsning(f.eks. 10 mg NO3⁻-N/ml).
Tilsett tilstrekkelig nitratløsning for å nå30–40 mg/L nitratnitrogeni kolben.
Rør umiddelbart og ta ennull-tidseksempel (0 min). Filtrer og ta opp.
Ta ytterligere prøver hvert 30. minutt: 30, 60, 90 minutter (valgfritt 120 min). Filtrer umiddelbart.
Holdelav DO (<0.1 mg/L)gjennom hele forsøket. Juster rørehastigheten for å unngå innføring av luft.
Trinn 4: Beregn denitrifikasjonsraten
Plott nitratnitrogenkonsentrasjoner ved de fire prøvepunktene i et Excel-regneark-tid på x--aksen og nitratnitrogenkonsentrasjon på y--aksen. Vanligvis vil en nedover-skrå rett linje vises. Helningen til denne linjen representerer hastigheten som nitratnitrogen avtar over tid, uttrykt i mg NO₃⁻-N/(L·h). Del denne skråningen med slamkonsentrasjonen (MLSS eller MLVSS) i kolben for å få den spesifikke denitrifikasjonshastigheten.
For eksempel: Hvis MLSS for den blandede væsken i kolben er 3500 mg/L (3,5 g/L), og hellingen på nitratnitrogenreduksjonen er 5,0 mg/(L·h), så er den spesifikke denitrifikasjonshastigheten 5,0 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻·({5}}NSS Konvertering til MLVSS, hvis MLVSS/MLSS-forholdet er 0,65, er denitrifikasjonshastigheten basert på MLVSS 1,43 ÷ 0.65=2.2 mg/(g MLVSS·h). Uttrykt i standardenheter er dette 2,2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h).
I faktisk drift er den normale denitrifikasjonshastigheten 2–5 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h). Verdier under 2 indikerer svak slamaktivitet eller lav vanntemperatur, mens verdier over 5 indikerer høyaktivt slam.
Eksempel:
MLSS=3,500 mg/L (3,5 g/L)
Nitratreduksjon=5 mg/(L·t)
Spesifikk hastighet=5 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻-N/(g MLSS·h)
MLVSS/MLSS=0.65 → Vurder=2.2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h)
Referanse:Normale doser varierer fra 2–5 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h).
Trinn 5: Bestem karbonkildedosering
Beregn totalt antall aktive mikroorganismer i den anoksiske tanken:
Total MLVSS (kg)=MLVSS (g/L)×Tankvolum (m³)
Multipliser med den målte denitrifikasjonshastigheten for å fådaglig nitratfjerningskapasitet(kg/dag).
Sammenlign med nødvendig nitratfjerning (innløpskonsentrasjon – målavløp).
Legg til karbonkilde for å fylle gapet:
Natriumacetat: 3,5–5 g/g NO₃⁻-N
Glukose: 2,5–3,5 g/g NO₃⁻-N
Eksempel:
Strøm: 10 000 m³/d, MLVSS: 2 500 mg/L, tankvolum: 2 000 m³
Total MLVSS: 5000 kg
Denitrifikasjonshastighet: 2,2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h) → 264 kg/dag fjerning
Om nødvendig fjerning < 264 kg/dag → legg til karbonkilde for å nå målet.
Trinn 6: Sesongjustering
Denitrifikasjonshastigheten er lavere om vinteren på grunn av redusert mikrobiell aktivitet.
Gjennomføre eksperimenter isommer (maks rate)ogvinter (min. pris).
Interpoler mellomhastigheter for å justere karbonkildedosering gjennom året.