Įprasta nitrifikacija-denitrifikacija sunaudoja daug energijos, - pūstuvai, veikiantys 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę, tiekti deguonį amoniako oksidacijai, taip pat išorinius anglies šaltinius (metanolį, acetatą) denitrifikuoti. Kartu šie du žingsniai gali būti susiję60–70 % viso valymo įrenginio energijos biudžeto. Anamoksas (anaerobinis amonio oksidavimas) žada išardyti šią paradigmą: jis oksiduoja amoniaką tiesiai į azoto dujas, naudojant nitritą kaip elektronų akceptorių - nėra organinės anglies, minimalus deguonies kiekis, nėra perteklinio dumblo. Tačiau kaip arti ši laboratorija-yra nuo komercinės realybės, skirtos įprastiniam antriniam gydymui? Šiame bandomajame tyrime pateikiami skaičiai.
Kodėl Anammox svarbus antriniam gydymui
Azoto pašalinimas iš įprasto aktyviojo dumblo vyksta gerai -suprantamu, daug energijos{1}}naudojančiu būdu. Pirma, amoniako -oksidacinės bakterijos (AOB) paverčia NH4+į NE2-; tada nitritus{0}}oksiduojančios bakterijos (NOB) paverčia NO2-į NE3-. Vėlesnėje anoksinėje zonoje heterotrofiniai denitrifikatoriai sumažina NO3-atgal pas N2dujų -, bet tik tuo atveju, jei jose yra pakankamai biologiškai skaidžios organinės anglies, kuri dažnai išeikvojama pašalinus BDS. Rezultatas: gamyklos yra priverstos pirkti ir dozuoti išorinę anglies dioksidą, todėl padidėja veiklos sąnaudos ir anglies pėdsakas.
Anammox visiškai perrašo šią lygtį. Visų pirma anamokso bakterijos -Candidatus BrocadiairCandidatus Kuenenia- atlikite reakciją: NH4++ NE2- → N2 + 2H2O. Palyginkite tai su įprastu denitrifikavimu, o privalumai greitai išaugs:
| veiksnys | Įprasta nitrifikacija{0}}Denitrifikacija | Dalinis nitritavimas{0}}Anammox | Nauda |
| Deguonies poreikis | 4,57 kg O2/kg N | 1,72 kg O2/kg N | ~60% sumažinimas |
| Reikalinga organinė anglis | 2,86 kg ChDS/kg N | 0 kg ChDS/kg N | 100% pašalinimas |
| Dumblo gamyba | 0,3–0,5 kg VSS/kg N | 0,05–0,1 kg VSS/kg N | ~80% sumažinimas |
| Aeracijos energija | 1,0–1,5 kWh/kg N | 0,3–0,5 kWh/kg N | ~65% sumažinimas |
Bandomasis tyrimas: sąranka ir požiūris
Bandomasis -sekvenavimo paketinis reaktorius (SBR) buvo naudojamas siekiant įvertinti anamokso{1}}pagrįsto azoto pašalinimą tokiomis sąlygomis, kurios būdingos pagrindiniam antriniam apdorojimui -, konkrečiai, žemesnėms amoniako koncentracijoms (40–80 mg N/L) ir vidutinei temperatūrai (20–25 laipsniai), palyginti su didelio-stiprumo, 5 mg, 0–1 mg. N/L esant 30–35 laipsniams), kur anammoksas jau yra komerciškai naudojamas.
Veiklos strategija naudojo dalinį nitritavimą kaip prieš srovę: dalis įtekančio amoniako buvo oksiduota iki nitrito (nukreipta į NO2-/NH4+santykis maždaug 1,0–1,3), po kurio mišrus srautas pateko į anammokso reaktorių autotrofiniam azoto pašalinimui. Pagrindiniai stebimi veikimo parametrai buvo azoto įkrovos greitis, DO koncentracija dalinio nitritavimo etape, temperatūros stabilumas ir NO.2-/NH4+santykis patenka į anammokso stadiją.
Veiklos rezultatai
Po 90 -dienų sodrinimo ir stabilizavimo laikotarpio anammox sistema pasiekė tokį pastovios būsenos veikimą:
| Našumo metrika | Rezultatas (pastovi būsena) | komentuoti |
| Bendras azoto pašalinimo greitis | 0,5–0,8 kg N/m³·d | Palyginti su šoniniu anammoksu žemesnėje temperatūroje |
| TN pašalinimo efektyvumas | 75–85% | Likęs nitratas iš NOB aktyvumo riboja viršutinę ribą |
| NH4+-N Nuotekos | 3–8 mg/l | Jautrus NE2-/NH4+santykio disbalansas |
| NE2--N Nuotekos | Mažiau nei 2 mg/l (paprastai) | Beveik -visiškas anammokso nitritų suvartojimas |
| Dumblo išeiga | Pašalinta 0,07 kg VSS/kg N | Maždaug 80% mažesnė nei įprasta |
Sistema demonstravo stabilų azoto pašalinimą esant tūriniam 0,5–0,8 kg N/m³·d - apkrovos greičiui, konkuruojančiam su šalutinio srauto anammokso įrenginiais, nepaisant žemesnės darbinės temperatūros. Tačiau išlaikant tikslų NE2-/NH4+santykis pasirodė esąs pats svarbiausias kontrolės parametras. Nukrypimai už 1,0–1,3 ribų greitai pablogino našumą: nitritų perteklius slopino anamokso aktyvumą, o nepakankamas nitritų kiekis nepašalino amoniako.
Kritiniai veikimo veiksniai
1. Temperatūros jautrumas
Anammox bakterijos pasižymi optimaliu aktyvumu 30–37 laipsnių temperatūroje, o aktyvumas sumažėja maždaug10–15% už kiekvieną 5 laipsnių sumažėjimąžemiau 30 laipsnių. Atliekant šį pagrindinį-temperatūros tyrimą (20–25 laipsniai), azoto pašalinimo greitis buvo maždaug 40–55 % to, ką ta pati biomasė galėtų pasiekti esant 35 laipsnių temperatūrai. Valymo įrenginiuose vidutinio ar šalto klimato sąlygomis ši temperatūros nuobauda turi būti įtraukta į reaktoriaus dydį - gali prireikti pagrindinio anammox reaktoriaus, veikiančio 15 laipsnių temperatūroje.2–3 kartus didesnis tūrisšoninio srauto įrenginio, apdorojančio tą pačią azoto apkrovą 35 laipsnių kampu.
2. Nitritų slopinimo slenkstis
Nors anamokso bakterijos naudoja nitritus kaip elektronų akceptorių, nitritų perteklius yra toksiškas. Tyrimo metu nustatyta aiški slopinimo riba: didesnė nitritų koncentracija50–70 mg N/Lsukėlė išmatuojamą anamokso aktyvumo sumažėjimą, o koncentracijos, viršijančios 100 mg N/L, lėmė beveik visišką slopinimą, dėl kurio, sumažėjus nitritų kiekiui, atsigauti prireikė 48–72 valandų. Todėl nitritų stebėjimas realiuoju laiku ir greitas grįžtamojo ryšio valdymas yra būtini - laikmačiu-pagrįstos arba rankinio valdymo schemos neišvengiamai nukryps į slopinimą.
3. NOB slopinimas
Nitritus{0}}oksiduojančių bakterijų (NOB) buvimas dalinio nitritavimo stadijoje yra veiksmingo anammokso priešas. NOB konkuruoja su anamokso bakterijomis dėl nitritų, oksiduodamas jį iki nitrato -, kurio anamoksas negali panaudoti - ir sumažindamas bendrą azoto šalinimo efektyvumą. Šiame tyrime ištirtos NOB slopinimo strategijos: mažos DO koncentracijos palaikymas (0,3–0,8 mg/l nitritavimo reaktoriuje), kad būtų teikiama pirmenybė AOB, o ne NOB, veikimas esant padidintai laisvojo amoniako koncentracijai, kuri selektyviai slopina NOB, ir protarpiniai aeracijos ciklai, kuriais išnaudojama skirtinga atsigavimo periodo po A oksiko ir NOB kinetika.
4. Biomasės sulaikymas ir sodrinimas
Anamokso bakterijos auga lėtai{0}}, net ir esant optimalioms sąlygoms, padvigubėja 7–14 dienų. Dėl to biomasės sulaikymas yra labai svarbus. Tyrime kaip biomasės nešiklis buvo naudojamas granuliuotas dumblas, pasiekęs puikų nusėdimo greitį (virš 30 m/h), kuris veiksmingai atskyrė hidraulinį sulaikymo laiką nuo kietųjų medžiagų sulaikymo laiko. Naudojant bioplėvele{7}}pagrįstus metodus (MBBR arba IFAS nešiklius), apsaugotas paviršiaus plotas yra alternatyvus sulaikymo mechanizmas, kuris gali būti atsparesnis hidrauliniams sutrikimams.
Praktinis kelias į pagrindinį Anammox
Nors šalutinio srauto anamoksas yra subrendusi, naudinga technologija, turinti šimtus pilno masto įrenginių visame pasaulyje, pagrindinė antrinio valymo sfera išlieka nauja sritimi, kuriai kyla specifinių iššūkių: žemesnė temperatūra sumažina kinetikos greitį, mažesnė amoniako koncentracija daro proceso valdymą jautresnį, o organinės anglies buvimas pagrindinėse nuotekose gali paskatinti heterotrofinį denitrifikaciją, kuri konkuruoja dėl anitrito.
Perspektyviausias artimiausio -laikotarpio metodas yra hibridinė konfigūracija: dalinis nitritavimas-anamoksas, skirtas šalutiniam azoto pašalinimui (kur technologija pasitvirtina), kartu su įprastiniu nitrifikavimu-denitrifikacija pagrindiniam apdorojimui. Ši konfigūracija užfiksuoja energijos taupymą ten, kur tai lengviausia sutaupyti - didelio-stiprumo, šilto šoninio srauto - metu, kartu išlaikant patikimą pagrindinį našumą. Kadangi pagrindinė anammokso technologija bręsta ir įveikiami temperatūros / kontrolės iššūkiai, hibridinė riba gali pasislinkti link didesnio anammox indėlio.
Šis tyrimas patvirtina, kad anamokso{0}}pagrįstas azoto šalinimas yra tinkamas būdas efektyviai naudoti antrinį nuotekų valymą, o bendras azoto pašalinimo greitis yra 0,5–0,8 kg N/m³·d, esant pagrindinei temperatūrai. Pagrindiniai sėkmės veiksniai yra tiksli NE kontrolė2-/NH4+santykį stebint realiuoju laiku{0}}, veiksmingai slopinant NOB nitritavimo stadijoje ir išlaikant tvirtą biomasę, siekiant kompensuoti lėtą anamokso augimo greitį. Nors pagrindinis diegimas tebėra mokslinių tyrimų sritis, ekonominės ir aplinkosaugos paskatos - 60% mažiau deguonies, nulis išorinės anglies, 80% mažiau dumblo - daro nuolatinę plėtrą svarbia-prioritetine vandens sektoriaus investicija.
Ištirkite pažangius bioplėvelės nešiklio sprendimus, skirtus azoto šalinimui
„Juntai Plastic“ gamina didelio-specifinio-paviršiaus-pločio MBBR ir IFAS laikiklius, sukurtus lėtai-augančiai autotrofinei biomasės sulaikymui -, įskaitant anamoksą ir nitrifikuojančias bioplėveles. Mūsų HDPE laikikliai su 620–800 m²/m³ apsaugoto paviršiaus ploto užtikrina ilgą SRT stabilumą, kurio reikalauja nauji greitieji azoto šalinimo procesai.