Suvdan ammiak azotini olib tashlashning kimyoviy usuli va jarayoni
1. Ammiakli azot nima?
Ammiak azoti erkin ammiak (yoki ion bo'lmagan ammiak, NH3) yoki ion ammiak (NH4+) ko'rinishidagi ammiakni anglatadi. Yuqori pH va erkin ammiakning yuqori ulushi; Aksincha, ammoniy tuzining ulushi yuqori.
Ammiakli azot suvdagi ozuqa moddasi bo'lib, u suvning evtrofikatsiyasiga olib kelishi mumkin va suvdagi asosiy kislorod iste'mol qiluvchi ifloslantiruvchi modda bo'lib, u baliqlar va ba'zi suv organizmlari uchun zaharli hisoblanadi.
Ammiak azotining suv organizmlariga asosiy zararli ta'siri erkin ammiak bo'lib, uning toksikligi ammoniy tuziga qaraganda o'nlab marta yuqori va ishqoriylikning oshishi bilan ortadi. Ammiak azotining toksikligi basseyn suvining pH qiymati va suv harorati bilan chambarchas bog'liq, umuman olganda, pH qiymati va suv harorati qanchalik yuqori bo'lsa, toksiklik shunchalik kuchli bo'ladi.
Ammiakni aniqlash uchun keng qo'llaniladigan ikkita taxminiy sezgirlik kolorimetrik usullari klassik Nessler reaktiv usuli va fenol-gipoxlorit usuli hisoblanadi. Titrlash va elektr usullari ham ammiakni aniqlash uchun keng qo'llaniladi; Ammiak azotining miqdori yuqori bo'lganda, distillash titrlash usuli ham qo'llanilishi mumkin. (Milliy standartlarga Nath reaktiv usuli, salitsil kislotasi spektrofotometriyasi, distillash-titrlash usuli kiradi)
2. Fizik va kimyoviy azotni olib tashlash jarayoni
① Kimyoviy yog'ingarchilik usuli
Kimyoviy yog'ingarchilik usuli, shuningdek, MAP yog'ingarchilik usuli sifatida ham tanilgan, ammiak azotini o'z ichiga olgan oqava suvlarga magniy va fosfor kislotasi yoki vodorod fosfat qo'shishdan iborat bo'lib, oqava suvdagi NH4+ suvli eritmada Mg+ va PO4- bilan reaksiyaga kirishib, ammoniy magniy fosfat yog'ingarchiligini hosil qiladi, molekulyar formulasi MgNH4P04.6H20 bo'lib, ammiak azotini olib tashlash maqsadiga erishish uchun ishlatiladi. Magniy ammoniy fosfat, odatda struvit deb nomlanuvchi, qurilish konstruktsiyalari uchun kompost, tuproq qo'shimchasi yoki yong'inga qarshi vosita sifatida ishlatilishi mumkin. Reaksiya tenglamasi quyidagicha:
Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04
Kimyoviy cho'kmalarning davolash effektiga ta'sir qiluvchi asosiy omillar pH qiymati, harorat, ammiak azotining konsentratsiyasi va molyar nisbati (n(Mg+): n(NH4+): n(P04-)) hisoblanadi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, pH qiymati 10 ga teng bo'lganda va magniy, azot va fosforning molyar nisbati 1,2:1:1,2 bo'lganda, davolash effekti yaxshiroq bo'ladi.
Magniy xlorid va disodiy vodorod fosfatini cho'ktiruvchi vositalar sifatida qo'llash natijalari shuni ko'rsatadiki, pH qiymati 9,5 va magniy, azot va fosforning molyar nisbati 1,2:1:1 bo'lganda davolash samarasi yaxshiroq bo'ladi.
Natijalar shuni ko'rsatadiki, MgC12+Na3PO4.12H20 boshqa cho'ktiruvchi moddalar kombinatsiyalaridan ustundir. pH qiymati 10.0 bo'lganda, harorat 30℃, n(Mg+): n(NH4+): n(P04-)= 1:1:1 bo'lsa, 30 daqiqa davomida aralashtirgandan so'ng oqava suvdagi ammiak azotining massa konsentratsiyasi ishlov berishdan oldingi 222 mg/L dan 17 mg/L gacha kamayadi va olib tashlash darajasi 92,3% ni tashkil qiladi.
Yuqori konsentratsiyali sanoat ammiak azotli oqava suvlarini tozalash uchun kimyoviy cho'ktirish usuli va suyuq membrana usuli birlashtirildi. Cho'ktirish jarayonini optimallashtirish sharoitida ammiak azotini olib tashlash darajasi 98,1% ga yetdi va keyin suyuq plyonka usuli bilan keyingi ishlov berish ammiak azotining konsentratsiyasini 0,005 g/L gacha kamaytirdi va milliy birinchi darajali emissiya standartiga yetdi.
Fosfat ta'sirida Mg+ dan tashqari ikki valentli metall ionlarining (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) ammiak azotiga ta'siri o'rganildi. Ammoniy sulfat oqava suvlari uchun CaSO4 cho'ktirish-MAP cho'ktirishning yangi jarayoni taklif qilindi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, an'anaviy NaOH regulyatorini ohak bilan almashtirish mumkin.
Kimyoviy yog'ingarchilik usulining afzalligi shundaki, ammiakli azotli oqava suvlarning konsentratsiyasi yuqori bo'lganda, boshqa usullarni, masalan, biologik usulni, sinish nuqtasini xlorlash usulini, membranani ajratish usulini, ion almashinuv usulini va boshqalarni qo'llash cheklangan. Hozirgi vaqtda kimyoviy yog'ingarchilik usuli oldindan tozalash uchun ishlatilishi mumkin. Kimyoviy yog'ingarchilik usulining olib tashlash samaradorligi yaxshiroq va u harorat bilan cheklanmaydi va operatsiya oddiy. Magniy ammoniy fosfatini o'z ichiga olgan cho'kindi loy chiqindilarni utilizatsiya qilish uchun kompozit o'g'it sifatida ishlatilishi mumkin, shu bilan xarajatlarning bir qismini qoplaydi; Agar uni fosfatli oqava suv ishlab chiqaradigan ba'zi sanoat korxonalari va sho'r suv ishlab chiqaradigan korxonalar bilan birlashtirish mumkin bo'lsa, bu farmatsevtika xarajatlarini tejashga va keng ko'lamli qo'llanilishini osonlashtirishga yordam beradi.
Kimyoviy cho'ktirish usulining kamchiligi shundaki, ammoniy magniy fosfatining eruvchanlik mahsulotining cheklanganligi sababli, oqava suvdagi ammiak azoti ma'lum bir konsentratsiyaga yetgandan so'ng, olib tashlash effekti sezilarli emas va kirish narxi sezilarli darajada oshadi. Shuning uchun kimyoviy cho'ktirish usuli ilg'or tozalash uchun mos bo'lgan boshqa usullar bilan birgalikda qo'llanilishi kerak. Amaldagi reagent miqdori katta, hosil bo'lgan loy katta va tozalash narxi yuqori. Kimyoviy moddalarni dozalash paytida xlorid ionlari va qoldiq fosforning kiritilishi ikkilamchi ifloslanishga olib kelishi mumkin.
② puflash usuli
Ammiak azotini puflash usuli bilan olib tashlash pH qiymatini ishqoriy holatga keltirishdan iborat bo'lib, oqava suvdagi ammiak ioni ammiakga aylanadi, shunda u asosan erkin ammiak shaklida mavjud bo'ladi va keyin erkin ammiak oqava suvdan tashuvchi gaz orqali chiqariladi, shu bilan ammiak azotini olib tashlash maqsadiga erishiladi. Puflash samaradorligiga ta'sir qiluvchi asosiy omillar pH qiymati, harorat, gaz-suyuqlik nisbati, gaz oqim tezligi, boshlang'ich konsentratsiya va boshqalardir. Hozirgi vaqtda puflash usuli ammiak azotining yuqori konsentratsiyasi bilan oqava suvlarni tozalashda keng qo'llaniladi.
Poligon süzgüçlerinden ammiak azotini puflab chiqarish usuli bilan olib tashlash o'rganildi. Puflab chiqarish samaradorligini boshqaruvchi asosiy omillar harorat, gaz-suyuqlik nisbati va pH qiymati ekanligi aniqlandi. Suv harorati 2590 dan yuqori, gaz-suyuqlik nisbati taxminan 3500 va pH taxminan 10,5 bo'lganda, poligon süzgüçleri uchun ammiak azot konsentratsiyasi 2000-4000 mg/L gacha bo'lgan holda olib tashlash darajasi 90% dan ortiqqa yetishi mumkin. Natijalar shuni ko'rsatadiki, pH=11,5, tozalash harorati 80cC va tozalash vaqti 120 daqiqa bo'lganda, oqava suvlarda ammiak azotini olib tashlash darajasi 99,2% ga yetishi mumkin.
Yuqori konsentratsiyali ammiakli azotli oqava suvlarning puflash samaradorligi qarshi oqimli puflash minorasi orqali amalga oshirildi. Natijalar shuni ko'rsatdiki, puflash samaradorligi pH qiymatining oshishi bilan oshdi. Gaz-suyuqlik nisbati qanchalik katta bo'lsa, ammiakni ajratib olish massasining harakatlantiruvchi kuchi shunchalik katta bo'ladi va ajratish samaradorligi ham oshadi.
Ammiak azotini puflash usuli bilan olib tashlash samarali, ishlatish oson va boshqarish oson. Puflangan ammiak azoti sulfat kislota bilan yutuvchi sifatida ishlatilishi mumkin, hosil bo'lgan sulfat kislota puli esa o'g'it sifatida ishlatilishi mumkin. Puflash usuli hozirgi vaqtda fizik va kimyoviy azotni olib tashlash uchun keng qo'llaniladigan texnologiyadir. Biroq, puflash usulining ba'zi kamchiliklari bor, masalan, puflash minorasida tez-tez quyqalar paydo bo'lishi, past haroratda ammiak azotini olib tashlash samaradorligining pastligi va puflash gazi keltirib chiqaradigan ikkilamchi ifloslanish. Puflash usuli odatda yuqori konsentratsiyali ammiak azotli oqava suvlarni oldindan tozalash uchun boshqa ammiak azotli oqava suvlarni tozalash usullari bilan birlashtiriladi.
③Break nuqtasini xlorlash
Sinish nuqtasi xlorlash orqali ammiakni olib tashlash mexanizmi shundaki, xlor gazi ammiak bilan reaksiyaga kirishib, zararsiz azot gazini hosil qiladi va N2 atmosferaga chiqib ketadi, bu esa reaksiya manbasini o'ngga yo'naltiradi. Reaksiya formulasi quyidagicha:
HOCl NH4 + + 1.5 – > 0.5 N2 H20 H++ Cl – 1.5 + 2.5 + 1.5)
Xlor gazi oqava suvga ma'lum bir nuqtaga o'tkazilganda, suvdagi erkin xlor miqdori past bo'ladi va ammiak konsentratsiyasi nolga teng bo'ladi. Xlor gazi miqdori nuqtadan o'tganda, suvdagi erkin xlor miqdori ortadi, shuning uchun bu nuqta sinish nuqtasi, bu holatda xlorlash esa sinish nuqtasi xlorlash deb ataladi.
Ammiak azotini puflagandan so'ng, burg'ulash chiqindi suvlarini tozalash uchun sinish nuqtasi xlorlash usuli qo'llaniladi va tozalash effektiga oldindan ishlov berish ammiak azotini puflash jarayoni bevosita ta'sir qiladi. Chiqindi suvdagi ammiak azotining 70% puflash jarayoni bilan olib tashlanganda va keyin sinish nuqtasi xlorlash bilan ishlov berilganda, chiqindi suvdagi ammiak azotining massa konsentratsiyasi 15 mg/L dan kam bo'ladi. Chjan Shengli va boshqalar tadqiqot ob'ekti sifatida 100 mg/L massa konsentratsiyasiga ega simulyatsiya qilingan ammiak azotli chiqindi suvni oldilar va tadqiqot natijalari shuni ko'rsatdiki, natriy gipoxlorit oksidlanishi orqali ammiak azotini olib tashlashga ta'sir qiluvchi asosiy va ikkilamchi omillar xlorning ammiak azotiga miqdoriy nisbati, reaksiya vaqti va pH qiymati edi.
Sinish nuqtasi xlorlash usuli yuqori azotni olib tashlash samaradorligiga ega, olib tashlash darajasi 100% ga yetishi mumkin va oqava suvlardagi ammiak konsentratsiyasini nolga tushirish mumkin. Ta'sir barqaror va haroratga ta'sir qilmaydi; Kamroq investitsiya uskunalari, tez va to'liq javob; Suv havzasiga sterilizatsiya va dezinfeksiya ta'siriga ega. Sinish nuqtasi xlorlash usulining qo'llanilish doirasi shundaki, ammiak azotli oqava suvlarning konsentratsiyasi 40 mg/L dan kam, shuning uchun sinish nuqtasi xlorlash usuli asosan ammiak azotli oqava suvlarni ilg'or tozalash uchun ishlatiladi. Xavfsiz foydalanish va saqlash talabi yuqori, tozalash narxi yuqori va yon mahsulotlar xloraminlar va xlorlangan organik moddalar ikkilamchi ifloslanishga olib keladi.
④katalitik oksidlanish usuli
Katalitik oksidlanish usuli katalizator ta'sirida, ma'lum bir harorat va bosim ostida, havo oksidlanishi orqali, kanalizatsiyadagi organik moddalar va ammiak oksidlanishi va CO2, N2 va H2O kabi zararsiz moddalarga parchalanishi mumkin, bu esa tozalash maqsadiga erishishga yordam beradi.
Katalitik oksidlanish ta'siriga ta'sir qiluvchi omillar katalizator xususiyatlari, harorat, reaksiya vaqti, pH qiymati, ammiak azot konsentratsiyasi, bosim, aralashtirish intensivligi va boshqalardir.
Ozonlangan ammiak azotining parchalanish jarayoni o'rganildi. Natijalar shuni ko'rsatdiki, pH qiymati oshganda, kuchli oksidlanish qobiliyatiga ega bo'lgan HO radikalining bir turi hosil bo'ladi va oksidlanish tezligi sezilarli darajada tezlashadi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, ozon ammiak azotini nitritga va nitritni nitratga oksidlashi mumkin. Suvdagi ammiak azotining konsentratsiyasi vaqt o'tishi bilan kamayadi va ammiak azotining yo'q qilish darajasi taxminan 82% ni tashkil qiladi. CuO-Mn02-Ce02 ammiak azotli oqava suvlarni tozalash uchun kompozit katalizator sifatida ishlatilgan. Tajriba natijalari shuni ko'rsatadiki, yangi tayyorlangan kompozit katalizatorning oksidlanish faolligi sezilarli darajada yaxshilanadi va mos jarayon sharoitlari 255℃, 4.2MPa va pH=10.8 ni tashkil qiladi. Dastlabki konsentratsiyasi 1023mg/L bo'lgan ammiak azotli oqava suvlarni tozalashda ammiak azotining yo'q qilish darajasi 150 daqiqa ichida 98% ga yetishi mumkin, bu milliy ikkilamchi (50mg/L) chiqarish standartiga etadi.
Seolit bilan qo'llab-quvvatlanadigan TiO2 fotokatalizatorining katalitik samaradorligi sulfat kislota eritmasida ammiak azotining parchalanish tezligini o'rganish orqali o'rganildi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, TiO2/zeolit fotokatalizatorining optimal dozasi 1,5 g/L ni tashkil qiladi va ultrabinafsha nurlanish ostida reaksiya vaqti 4 soatni tashkil qiladi. Oqova suvlardan ammiak azotini olib tashlash tezligi 98,92% ga yetishi mumkin. Ultrabinafsha nurlanish ostida yuqori temir va nano-chin dioksidining fenol va ammiak azotiga olib tashlash ta'siri o'rganildi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, 50 mg/L konsentratsiyali ammiak azot eritmasiga pH=9,0 qo'llanilganda ammiak azotini olib tashlash tezligi 97,5% ni tashkil qiladi, bu faqat yuqori temir yoki xitoy dioksidiga qaraganda 7,8% va 22,5% yuqori.
Katalitik oksidlanish usuli yuqori tozalash samaradorligi, oddiy jarayon, kichik pastki maydon va boshqalar kabi afzalliklarga ega va ko'pincha yuqori konsentratsiyali ammiak azotli oqava suvlarni tozalash uchun ishlatiladi. Qo'llanilishdagi qiyinchilik katalizatorning yo'qolishining oldini olish va uskunalarning korroziyadan himoyasini ta'minlashdir.
⑤elektrokimyoviy oksidlanish usuli
Elektrokimyoviy oksidlanish usuli katalitik faollikka ega elektrooksidlash yordamida suvdagi ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash usulini anglatadi. Ta'sir qiluvchi omillar oqim zichligi, kirish oqim tezligi, chiqish vaqti va nuqtali eritma vaqtidir.
Aylanma oqimli elektrolitik elementda ammiak-azotli oqava suvlarning elektrokimyoviy oksidlanishi o'rganildi, bu yerda musbat Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 tarmoq elektr energiyasi va manfiy Ti tarmoq elektr energiyasi hisoblanadi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, xlorid ionlari konsentratsiyasi 400 mg/L bo'lganda, boshlang'ich ammiak azot konsentratsiyasi 40 mg/L, ta'sir oqim tezligi 600 ml/min, oqim zichligi 20 mA/sm3 va elektrolitik vaqt 90 daqiqa, ammiak azotini olib tashlash tezligi 99,37% ni tashkil qiladi. Bu ammiak-azotli oqava suvlarning elektrolitik oksidlanishi yaxshi qo'llanilish istiqboliga ega ekanligini ko'rsatadi.
3. Biokimyoviy azotni olib tashlash jarayoni
①butun nitrifikatsiya va denitrifikatsiya
Butun jarayonli nitrifikatsiya va denitrifikatsiya uzoq vaqtdan beri keng qo'llanilgan biologik usulning bir turi hisoblanadi. U oqava suvlardagi ammiak azotini turli mikroorganizmlar ta'sirida nitrifikatsiya va denitrifikatsiya kabi bir qator reaksiyalar orqali azotga aylantiradi, shu bilan oqava suvlarni tozalash maqsadiga erishiladi. Ammiak azotini olib tashlash uchun nitrifikatsiya va denitrifikatsiya jarayoni ikki bosqichdan o'tishi kerak:
Nitrifikatsiya reaksiyasi: Nitrifikatsiya reaksiyasi aerob avtotrof mikroorganizmlar tomonidan yakunlanadi. Aerob holatda noorganik azot NH4+ ni NO2- ga aylantirish uchun azot manbai sifatida ishlatiladi va keyin u NO3- ga oksidlanadi. Nitrifikatsiya jarayonini ikki bosqichga bo'lish mumkin. Ikkinchi bosqichda nitrit nitrifikatsiya qiluvchi bakteriyalar tomonidan nitratga (NO3-), nitrit esa nitrifikatsiya qiluvchi bakteriyalar tomonidan nitratga (NO3-) aylanadi.
Denitrifikatsiya reaksiyasi: Denitrifikatsiya reaksiyasi - bu denitrifikatsiya qiluvchi bakteriyalar gipoksiya holatida nitrit azoti va nitrat azotini gazsimon azotga (N2) qaytaradigan jarayon. Denitrifikatsiya qiluvchi bakteriyalar geterotrof mikroorganizmlar bo'lib, ularning aksariyati amfik bakteriyalarga tegishli. Gipoksiya holatida ular nitratdagi kislorodni elektron akseptor sifatida va organik moddalarni (kanalizatsiyadagi BOD komponenti) elektron donor sifatida energiya bilan ta'minlash va oksidlanish va barqarorlashish uchun ishlatadilar.
Nitrifikatsiya va denitrifikatsiya muhandislik qo'llanmalarining barchasi asosan AO, A2O, oksidlanish xandagi va boshqalarni o'z ichiga oladi, bu biologik azotni olib tashlash sanoatida qo'llaniladigan yanada etuk usuldir.
Nitrifikatsiya va denitrifikatsiya usulining barcha afzalliklari barqaror ta'sir, oddiy ishlash, ikkilamchi ifloslanish yo'qligi va arzonligidir. Bu usulning ba'zi kamchiliklari ham bor, masalan, oqava suvdagi C/N nisbati past bo'lganda uglerod manbai qo'shilishi kerak, harorat talabi nisbatan qat'iy, past haroratda samaradorlik past, maydon katta, kislorodga talab katta va og'ir metall ionlari kabi ba'zi zararli moddalar mikroorganizmlarga bosim o'tkazadi, ularni biologik usul amalga oshirilishidan oldin olib tashlash kerak. Bundan tashqari, oqava suvdagi ammiak azotining yuqori konsentratsiyasi ham nitrifikatsiya jarayoniga inhibitiv ta'sir ko'rsatadi. Shuning uchun, yuqori konsentratsiyali ammiak azotli oqava suvlarni tozalashdan oldin oldindan tozalash kerak, shunda ammiak azotli oqava suvlarning konsentratsiyasi 500 mg/L dan kam bo'ladi. An'anaviy biologik usul maishiy oqava suvlar, kimyoviy oqava suvlar va boshqalar kabi organik moddalarni o'z ichiga olgan past konsentratsiyali ammiak azotli oqava suvlarni tozalash uchun mos keladi.
②Bir vaqtning o'zida nitrifikatsiya va denitrifikatsiya (SND)
Nitrifikatsiya va denitrifikatsiya bir xil reaktorda birgalikda amalga oshirilganda, bu bir vaqtning o'zida hazm qilish denitrifikatsiyasi (SND) deb ataladi. Oqova suvlardagi erigan kislorod diffuziya tezligi bilan cheklanib, mikrobial flok yoki biofilmdagi mikro muhit sohasida erigan kislorod gradientini hosil qiladi, bu esa mikrobial flok yoki biofilmning tashqi yuzasida erigan kislorod gradientini aerob nitrifikatsiya qiluvchi bakteriyalar va ammonifikatsiya qiluvchi bakteriyalarning o'sishi va tarqalishiga yordam beradi. Flok yoki membranaga qanchalik chuqurroq kirsa, erigan kislorod konsentratsiyasi shunchalik past bo'ladi, natijada denitrifikatsiya qiluvchi bakteriyalar ustunlik qiladigan anoksik zona hosil bo'ladi. Shunday qilib, bir vaqtning o'zida hazm qilish va denitrifikatsiya jarayoni hosil bo'ladi. Bir vaqtning o'zida hazm qilish va denitrifikatsiyaga ta'sir qiluvchi omillar pH qiymati, harorat, ishqoriylik, organik uglerod manbai, erigan kislorod va loy yoshidir.
Karusel oksidlanish kanalida bir vaqtning o'zida nitrifikatsiya/denitrifikatsiya mavjud edi va Karusel oksidlanish kanalidagi shamollatilgan pervanel orasidagi erigan kislorod konsentratsiyasi asta-sekin pasayib bordi va Karusel oksidlanish kanalining pastki qismidagi erigan kislorod yuqori qismdagidan pastroq edi. Kanalning har bir qismida nitrat azotining hosil bo'lishi va sarflanish darajasi deyarli teng va kanaldagi ammiak azotining konsentratsiyasi har doim juda past bo'ladi, bu esa Karusel oksidlanish kanalida nitrifikatsiya va denitrifikatsiya reaksiyalari bir vaqtning o'zida sodir bo'lishini ko'rsatadi.
Maishiy oqava suvlarni tozalash bo'yicha tadqiqot shuni ko'rsatadiki, CODCr qanchalik yuqori bo'lsa, denitrifikatsiya shunchalik to'liq va TNni olib tashlash yaxshiroq bo'ladi. Erigan kislorodning bir vaqtning o'zida nitrifikatsiya va denitrifikatsiyaga ta'siri juda katta. Erigan kislorod 0,5 ~ 2 mg / L da boshqarilganda, umumiy azotni olib tashlash effekti yaxshi bo'ladi. Shu bilan birga, nitrifikatsiya va denitrifikatsiya usuli reaktorni tejaydi, reaksiya vaqtini qisqartiradi, kam energiya sarfini ta'minlaydi, investitsiyalarni tejaydi va pH qiymatini barqaror saqlash oson.
③Qisqa masofali hazm qilish va denitrifikatsiya
Xuddi shu reaktorda ammiak oksidlovchi bakteriyalar aerob sharoitida ammiakni nitritga oksidlash uchun ishlatiladi, so'ngra nitrit to'g'ridan-to'g'ri denitrifikatsiya qilinadi va gipoksiya sharoitida elektron donor sifatida organik moddalar yoki tashqi uglerod manbai bilan azot hosil qiladi. Qisqa masofali nitrifikatsiya va denitrifikatsiyaning ta'sir omillari harorat, erkin ammiak, pH qiymati va erigan kisloroddir.
Dengiz suvisiz shahar kanalizatsiyasini va 30% dengiz suvi bilan shahar kanalizatsiyasini qisqa masofali nitrifikatsiyalashga haroratning ta'siri. Tajriba natijalari shuni ko'rsatadiki: dengiz suvisiz shahar kanalizatsiyasi uchun haroratni oshirish qisqa masofali nitrifikatsiyaga erishishga yordam beradi. Maishiy kanalizatsiyadagi dengiz suvining ulushi 30% bo'lganda, qisqa masofali nitrifikatsiyaga o'rtacha harorat sharoitida yaxshiroq erishish mumkin. Delft Texnologiya Universiteti SHARON jarayonini ishlab chiqdi, yuqori haroratdan (taxminan 30-4090) foydalanish nitrit bakteriyalarining ko'payishiga yordam beradi, natijada nitrit bakteriyalari raqobatni yo'qotadi, shu bilan birga loyning yoshini nazorat qilish orqali nitrit bakteriyalarini yo'q qiladi, natijada nitrit bosqichida nitrifikatsiya reaksiyasi boshlanadi.
Nitrit bakteriyalari va nitrit bakteriyalari o'rtasidagi kislorodga yaqinlikdagi farqga asoslanib, Gent Mikrobial Ecology Laboratoriyasi nitrit bakteriyalarini yo'q qilish uchun erigan kislorodni boshqarish orqali nitrit azotining to'planishiga erishish uchun OLAND jarayonini ishlab chiqdi.
Kokslash jarayonidagi oqava suvlarni qisqa masofali nitrifikatsiya va denitrifikatsiya yo'li bilan tozalashning sinov natijalari shuni ko'rsatadiki, ta'sir qiluvchi COD, ammiak azoti, TN va fenol konsentratsiyalari 1201,6,510,4,540,1 va 110,4 mg/L bo'lganda, oqava suvlarning o'rtacha COD, ammiak azoti, TN va fenol konsentratsiyalari mos ravishda 197,1,14,2,181,5 va 0,4 mg/L ni tashkil qiladi. Tegishli olib tashlash darajasi mos ravishda 83,6%, 97,2%, 66,4% va 99,6% ni tashkil etdi.
Qisqa masofali nitrifikatsiya va denitrifikatsiya jarayoni nitrat bosqichidan o'tmaydi, bu esa biologik azotni olib tashlash uchun zarur bo'lgan uglerod manbasini tejaydi. Bu past C/N nisbatiga ega ammiak azotli oqava suvlar uchun ma'lum afzalliklarga ega. Qisqa masofali nitrifikatsiya va denitrifikatsiya kamroq loy, qisqa reaksiya vaqti va reaktor hajmini tejash kabi afzalliklarga ega. Biroq, qisqa masofali nitrifikatsiya va denitrifikatsiya nitritning barqaror va uzoq muddatli to'planishini talab qiladi, shuning uchun nitrifikatsiya qiluvchi bakteriyalar faolligini qanday qilib samarali ravishda inhibe qilish muhim ahamiyatga ega.
④ Anaerob ammiak oksidlanishi
Anaerob amoksidlanish - bu gipoksiya sharoitida avtotrof bakteriyalar tomonidan ammiak azotining azotga to'g'ridan-to'g'ri oksidlanishi jarayoni bo'lib, bu jarayonda elektron akseptor sifatida azotli azot yoki azotli azot ishlatiladi.
Harorat va pH ning anammoX ning biologik faolligiga ta'siri o'rganildi. Natijalar optimal reaksiya harorati 30℃ va pH qiymati 7,8 ekanligini ko'rsatdi. Yuqori sho'rlanish va yuqori konsentratsiyali azotli oqava suvlarni tozalash uchun anaerob ammoX reaktorining imkoniyatlari o'rganildi. Natijalar shuni ko'rsatdiki, yuqori sho'rlanish anammoX faolligini sezilarli darajada inhibe qildi va bu inhibisyon qaytarildi. 30 g.L-1(NaC1) sho'rlanishi ostida moslashmagan loyning anaerob ammox faolligi nazorat loyinikiga qaraganda 67,5% past edi. Akklimatizatsiya qilingan loyning anammoX faolligi nazorat loyinikiga qaraganda 45,1% past edi. Akklimatizatsiya qilingan loy yuqori sho'rlanishli muhitdan past sho'rlanishli muhitga (sho'r suvsiz) o'tkazilganda, anaerob ammoX faolligi 43,1% ga oshdi. Biroq, reaktor uzoq vaqt davomida yuqori sho'rlanishli sharoitda ishlaganda funksiya pasayishiga moyil.
An'anaviy biologik jarayon bilan taqqoslaganda, anaerob ammoX qo'shimcha uglerod manbai bo'lmagan, kislorodga kam talab qilinadigan, neytrallash uchun reagentlarga ehtiyoj sezmaydigan va loy hosil bo'lishi kamroq bo'lgan tejamkor biologik azotni olib tashlash texnologiyasidir. Anaerob ammoksning kamchiliklari shundaki, reaksiya tezligi sekin, reaktor hajmi katta va uglerod manbai anaerob amMOX uchun noqulay bo'lib, bu esa biologik parchalanish qobiliyati past bo'lgan ammiak azotli oqava suv muammosini hal qilishda amaliy ahamiyatga ega.
4. azotni ajratish va adsorbsiyalash jarayoni
① membranani ajratish usuli
Membranani ajratish usuli membrananing selektiv o'tkazuvchanligidan foydalanib, suyuqlikdagi tarkibiy qismlarni tanlab ajratish va shu bilan ammiak azotini olib tashlash maqsadiga erishishdir. Bunga teskari osmoz, nanofiltratsiya, deammonizatsiya membranasi va elektrodializ kiradi. Membranani ajratishga ta'sir qiluvchi omillar membrana xususiyatlari, bosim yoki kuchlanish, pH qiymati, harorat va ammiak azotining konsentratsiyasidir.
Noyob tuproq eritish zavodi tomonidan chiqarilgan ammiak azotli oqava suvlarning suv sifatiga ko'ra, teskari osmoz tajribasi NH4C1 va NaCI simulyatsiya qilingan oqava suvlar bilan o'tkazildi. Xuddi shu sharoitda teskari osmozda NaCI ni olib tashlash darajasi yuqori, NHCl esa suv ishlab chiqarish darajasi yuqori ekanligi aniqlandi. Teskari osmoz bilan ishlov berilgandan so'ng NH4C1 ni olib tashlash darajasi 77,3% ni tashkil qiladi, bu ammiak azotli oqava suvlarni oldindan tozalash sifatida ishlatilishi mumkin. Teskari osmoz texnologiyasi energiyani tejashga, yaxshi issiqlik barqarorligiga, ammo xlorga chidamliligi va ifloslanishga chidamliligi past.
Chiqindixonadagi chiqindilarni tozalash uchun biokimyoviy nanofiltratsiya membranasini ajratish jarayoni qo'llanildi, natijada o'tkazuvchan suyuqlikning 85% ~ 90% standartga muvofiq chiqarib tashlandi va konsentrlangan kanalizatsiya suyuqligi va loyning atigi 0% ~ 15% axlat idishiga qaytarildi. Ozturki va boshqalar Turkiyadagi Odayeri poligonidagi chiqindixonadagi chiqindilarni nanofiltratsiya membranasi bilan tozaladilar va ammiak azotini olib tashlash darajasi taxminan 72% ni tashkil etdi. Nanofiltratsiya membranasi teskari osmoz membranasiga qaraganda pastroq bosimni talab qiladi, ishlatish oson.
Ammiakni olib tashlovchi membrana tizimi odatda yuqori ammiak azoti bilan oqava suvlarni tozalashda qo'llaniladi. Suvdagi ammiak azoti quyidagi muvozanatga ega: NH4- +OH-= NH3+H2O ishlayotganda, ammiak o'z ichiga olgan oqava suv membrana modulining qobig'ida oqadi va kislotani yutuvchi suyuqlik membrana modulining trubkasida oqadi. Oqava suvning pH qiymati oshganda yoki harorat ko'tarilganda, muvozanat o'ngga siljiydi va ammoniy ioni NH4- erkin gazsimon NH3 ga aylanadi. Bu vaqtda gazsimon NH3 qobiqdagi oqava suv fazasidan ichi bo'sh tola yuzasidagi mikrog'ovaklar orqali quvurdagi kislotani yutuvchi suyuqlik fazasiga kirishi mumkin, bu esa kislota eritmasi tomonidan so'riladi va darhol ionli NH4- ga aylanadi. Oqava suvning pH qiymatini 10 dan yuqori va haroratni 35 °C dan yuqori (50 °C dan past) saqlang, shunda oqava suv fazasidagi NH4 doimiy ravishda yutuvchi suyuqlik fazasi migratsiyasiga NH3 ga aylanadi. Natijada, oqava suv tomonidagi ammiak azotining konsentratsiyasi doimiy ravishda pasayib bordi. Kislota yutilish suyuq fazasi, faqat kislota va NH4- bo'lgani uchun juda sof ammoniy tuzini hosil qiladi va uzluksiz aylanishdan keyin ma'lum bir konsentratsiyaga etadi, uni qayta ishlash mumkin. Bir tomondan, ushbu texnologiyadan foydalanish oqava suvlarda ammiak azotini olib tashlash tezligini sezilarli darajada oshirishi mumkin, boshqa tomondan esa oqava suvlarni tozalash tizimining umumiy operatsion xarajatlarini kamaytirishi mumkin.
2 Elektrodializ usuli
Elektrodializ - bu membrana juftlari orasiga kuchlanish qo'llash orqali suvli eritmalardan erigan qattiq moddalarni olib tashlash usuli. Kuchlanish ta'sirida ammiak-azotli oqava suvdagi ammiak ionlari va boshqa ionlar ammiak o'z ichiga olgan konsentrlangan suvda membrana orqali boyitiladi va shu bilan olib tashlash maqsadiga erishiladi.
Elektrodializ usuli noorganik oqava suvlarni yuqori konsentratsiyali ammiak azoti bilan tozalash uchun qo'llanildi va yaxshi natijalarga erishildi. 2000-3000 mg/L ammiak azotli oqava suvlar uchun ammiak azotining yo'q qilish darajasi 85% dan ortiq bo'lishi mumkin va konsentrlangan ammiak suvi 8,9% ga olinishi mumkin. Elektrodializ jarayonida iste'mol qilinadigan elektr energiyasi miqdori oqava suvdagi ammiak azoti miqdoriga mutanosibdir. Oqava suvlarni elektrodializ bilan tozalash pH qiymati, harorat va bosim bilan cheklanmaydi va uni ishlatish oson.
Membranani ajratishning afzalliklari ammiak azotining yuqori darajada tiklanishi, oddiy ishlashi, barqaror tozalash effekti va ikkilamchi ifloslanishning yo'qligidir. Biroq, yuqori konsentratsiyali ammiak azotli oqava suvlarni tozalashda, deammoniyalangan membranadan tashqari, boshqa membranalar osongina qirish va tiqilib qoladi, regeneratsiya va orqaga yuvish tez-tez sodir bo'ladi, bu esa tozalash narxini oshiradi. Shuning uchun, bu usul oldindan tozalash yoki past konsentratsiyali ammiak azotli oqava suvlar uchun ko'proq mos keladi.
③ Ion almashinuv usuli
Ion almashinuvi usuli - bu ammiak ionlarining kuchli selektiv adsorbsiyasiga ega materiallardan foydalangan holda oqava suvlardan ammiak azotini olib tashlash usuli. Keng tarqalgan adsorbsiya materiallari faollashtirilgan uglerod, zeolit, montmorillonit va almashinuv qatroni hisoblanadi. Zeolit uch o'lchovli fazoviy tuzilishga, muntazam g'ovak tuzilishiga va teshiklarga ega bo'lgan silika-aluminat turi bo'lib, ular orasida klinoptilolit ammiak ionlari uchun kuchli selektiv adsorbsiya qobiliyatiga va arzon narxga ega, shuning uchun u muhandislikda ammiak azotli oqava suvlar uchun adsorbsiya materiali sifatida keng qo'llaniladi. Klinoptilolitning tozalash ta'siriga ta'sir qiluvchi omillar zarrachalar hajmi, ta'sir qiluvchi ammiak azot konsentratsiyasi, aloqa vaqti, pH qiymati va boshqalarni o'z ichiga oladi.
Seolitning ammiak azotiga adsorbsiya ta'siri aniq, undan keyin ranit, tuproq va keramisitning ta'siri esa sust. Seolitdan ammiak azotini olib tashlashning asosiy usuli ion almashinuvidir va fizik adsorbsiya ta'siri juda kichik. Keramit, tuproq va ranitning ion almashinuv ta'siri fizik adsorbsiya ta'siriga o'xshaydi. To'rtta plomba moddasining adsorbsiya qobiliyati 15-35 ℃ oralig'ida harorat oshishi bilan pasaydi va 3-9 oralig'ida pH qiymati oshishi bilan oshdi. Adsorbsiya muvozanatiga 6 soatlik tebranishdan keyin erishildi.
Ammiak azotini poligon süzgüçlerinden seolit adsorbsiyasi orqali olib tashlash imkoniyati o'rganildi. Tajriba natijalari shuni ko'rsatadiki, har bir gramm seolitning adsorbsiya potensiali 15,5 mg ammiak azotiga teng, seolit zarrachalari hajmi 30-16 mesh bo'lganda, ammiak azotini olib tashlash darajasi 78,5% ga etadi va bir xil adsorbsiya vaqti, dozasi va seolit zarrachalari hajmi ostida ta'sir qiluvchi ammiak azot konsentratsiyasi qanchalik yuqori bo'lsa, adsorbsiya darajasi shuncha yuqori bo'ladi va seolitni adsorbent sifatida süzgüçlerden ammiak azotini olib tashlash mumkin. Shu bilan birga, seolit tomonidan ammiak azotining adsorbsiya darajasi pastligi va seolitning amaliy ishda to'yingan adsorbsiya qobiliyatiga erishishi qiyinligi ta'kidlangan.
Biologik zeolit qatlamining simulyatsiya qilingan qishloq oqova suvlaridagi azot, COD va boshqa ifloslantiruvchi moddalarga ta'siri o'rganildi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, biologik zeolit qatlami tomonidan ammiak azotining olib tashlanish darajasi 95% dan ortiq va nitrat azotining olib tashlanishi gidravlik yashash vaqtiga katta ta'sir ko'rsatadi.
Ion almashinuv usuli kichik investitsiyalar, oddiy jarayon, qulay foydalanish, zahar va haroratga befarqlik va zeolitni regeneratsiya orqali qayta ishlatish kabi afzalliklarga ega. Biroq, yuqori konsentratsiyali ammiak azotli oqava suvlarni tozalashda regeneratsiya tez-tez sodir bo'ladi, bu esa operatsiyaga noqulaylik tug'diradi, shuning uchun uni boshqa ammiak azotini tozalash usullari bilan birlashtirish yoki past konsentratsiyali ammiak azotli oqava suvlarni tozalash uchun ishlatish kerak.
Ulgurji 4A Zeolit Ishlab Chiqaruvchisi va Yetkazib Beruvchisi | EVERBRIGHT (cnchemist.com)