Что такое ближняя нитрификация и ближняя денитрификация?
Предисловие
В области биологического удаления азота ближняя нитрификация и ближняя денитрификация являются двумя важными технологическими процессами. Они прорываются через традиционный путь полной нитрификации и денитрификации и достигают эффективного удаления азота путем регулирования структуры микробного сообщества.
Нитрификация на короткие расстояния
Нитрификация ближнего действия относится к процессу биологической денитрификации, посредством специальных средств управления процессом, так что процесс окисления аммиачного азота переходит только к стадии нитрита, то есть аммиачный азот (NH₄⁺) сначала окисляется до нитрита (NO₂⁻), а нитрит больше не окисляется до нитрата (NO₃⁻). Этот процесс в основном основан на усилении активности аммиакокисляющих бактерий (AOB) и эффективном подавлении активности нитрифицирующих бактерий (NOB). Преимущество нитрификации ближнего действия заключается в том, что она снижает потребление кислорода и потребности в источнике углерода, снижает нагрузку на последующей стадии денитрификации, тем самым повышая эффективность денитрификации всей системы.
Факторы влияния и стратегии оптимизации:
●Концентрация РК : РК необходимо строго контролировать на уровне 0,5–1,5 мг/л, чтобы подавлять нитрифицирующие бактерии и оказывать благотворное влияние на бактерии, окисляющие аммиак.
●Температура и значение pH : Соответствующая температура (20-30°C) и нейтральная или слабощелочная среда pH способствуют стабильной работе ближней нитрификации.
●SRT (возраст ила) : Соответствующее сокращение SRT способствует выборочному культивированию нитрифицирующей флоры ближнего действия.
● Нагрузка на входе : поддерживайте стабильную нагрузку аммиачного азота, чтобы избежать повреждения системы нитрификации ближнего действия из-за удара.
Денитрификация на короткие расстояния
Денитрификация на близком расстоянии относится к прямому восстановлению нитрата или нитрита до азота (N₂), пропуская этап восстановления NO₃⁻ до NO₂⁻ в обычном процессе денитрификации. Этот процесс обычно требует специальных денитрифицирующих бактерий, которые могут напрямую использовать нитрит в качестве акцептора электронов для реакции денитрификации в бескислородных условиях. Денитрификация на близком расстоянии может не только избежать промежуточного продукта - оксида азота (NO), производимого в традиционном процессе денитрификации, снижая давление на окружающую среду, но также улучшить общую скорость удаления азота и сэкономить ввод органических источников углерода.
Факторы влияния и стратегии оптимизации:
●Аноксическая среда: строгие аноксические условия являются основой ближней денитрификации, а уровень РК должен контролироваться на уровне ниже 0,5 мг/л.
●Значение pH: pH от 6,0 до 8,0 благоприятствует росту и активности денитрифицирующих бактерий ближнего действия.
●Температура: Соответствующая температура (20-30°C) помогает улучшить скорость денитрификации.
●Тип источника углерода и количество поставляемого вещества: выбирайте легкоразлагаемые и эффективные источники углерода и соответствующим образом увеличивайте количество поставляемого вещества углерода, чтобы способствовать возникновению ближней денитрификации.
● Схема внутреннего потока реактора и смешивание: обеспечьте равномерное смешивание в реакторе, чтобы избежать чрезмерной концентрации кислорода в локальных зонах.
Как регулировать микробное сообщество для достижения ближней нитрификации и денитрификации?
● Контроль растворенного кислорода : Реализация нитрификации ближнего действия зависит от подавления активности нитрифицирующих бактерий (НОБ). Обычно, путем строгого контроля концентрации растворенного кислорода в реакторе, ее поддерживают на низком уровне, который может не только обеспечить нормальную работу аммиакокисляющих бактерий (АОБ), но и быть достаточным для подавления роста НОБ.
● Регулировка температуры и pH : Различные микробные популяции имеют различную приспособляемость к условиям окружающей среды. Регулируя температуру и значение pH реактора, можно выборочно стимулировать активность целевой флоры, например, некоторые конкретные AOB имеют более высокую активность при более низкой температуре или определенном диапазоне pH.
●Оптимизация SRT (возраст ила) и HRT (время гидравлического удерживания) : разумная установка возраста ила и времени гидравлического удерживания биологического реактора, что полезно для избирательного обогащения AOB, одновременно устраняя или подавляя распространение NOB.
● Чередование аэрации и аноксической обработки : использование методов прерывистой аэрации или сегментированной обработки для создания условий окружающей среды, благоприятствующих ближней нитрификации и ближней денитрификации, например, сначала преобразование аммиачного азота в нитрит в аэробных условиях, а затем быстрый переход к аноксическим или анаэробным условиям для прямого восстановления нитрита до азота.
● Добавление ингибиторов : некоторые химические вещества могут использоваться в качестве ингибиторов NOB, такие как метанол и изопропанол, которые могут эффективно ингибировать активность NOB, тем самым реализуя нитрификацию на близком расстоянии.
●Стратегия дозирования источника углерода : Соответствующее дозирование источника углерода может регулировать процесс денитрификации, так что в качестве акцептора электронов предпочтительно используется нитрит, а не нитрат, реализуя денитрификацию на коротком расстоянии.
Подводя итог, можно сказать, что с помощью ряда точных средств управления процессами можно успешно инициировать и стабильно проводить процессы нитрификации и денитрификации в ближнем диапазоне в системе очистки сточных вод, тем самым повышая эффективность денитрификации, снижая потребление энергии и уменьшая образование побочных продуктов.
