Քիմիական և ջրից ամոնիակ ազոտի հեռացման գործընթաց

1. Ի՞նչ է ամոնիակային ազոտը:

Ամոնիակային ազոտը վերաբերում է ամոնիակին ազատ ամոնիակի (կամ ոչ իոնային ամոնիակի, NH3) կամ իոնային ամոնիակի (NH4+) տեսքով:Ավելի բարձր pH և ազատ ամոնիակի ավելի բարձր համամասնություն;Ընդհակառակը, ամոնիումի աղի համամասնությունը մեծ է։

Ամոնիակային ազոտը ջրի մեջ սննդարար նյութ է, որը կարող է հանգեցնել ջրի էվտրոֆիկացման և հանդիսանում է ջրի հիմնական թթվածին սպառող աղտոտիչը, որը թունավոր է ձկների և որոշ ջրային օրգանիզմների համար:

Ջրային օրգանիզմների վրա ամոնիակային ազոտի հիմնական վնասակար ազդեցությունը ազատ ամոնիակն է, որի թունավորությունը տասնյակ անգամ ավելի մեծ է, քան ամոնիումի աղը, և ավելանում է ալկալայնության աճի հետ։Ամոնիակային ազոտի թունավորությունը սերտորեն կապված է լողավազանի ջրի pH արժեքի և ջրի ջերմաստիճանի հետ, ընդհանուր առմամբ, որքան բարձր է pH արժեքը և ջրի ջերմաստիճանը, այնքան ավելի ուժեղ է թունավորությունը:

Երկու մոտավոր զգայունության գունաչափական մեթոդներ, որոնք սովորաբար օգտագործվում են ամոնիակի որոշման համար, դասական Նեսլերի ռեագենտի մեթոդն է և ֆենոլ-հիպոքլորիտի մեթոդը:Տիտրացիաները և էլեկտրական մեթոդները նույնպես սովորաբար օգտագործվում են ամոնիակի որոշման համար.Երբ ամոնիակային ազոտի պարունակությունը բարձր է, կարող է օգտագործվել նաև թորման տիտրման մեթոդը:(Ազգային ստանդարտները ներառում են Nath-ի ռեագենտի մեթոդը, սալիցիլաթթվի սպեկտրոֆոտոմետրիան, թորման-տիտրման մեթոդը)

2. Ֆիզիկական և քիմիական ազոտի հեռացման գործընթաց

① Քիմիական տեղումների եղանակ

Քիմիական տեղումների եղանակը, որը նաև հայտնի է որպես MAP տեղումների մեթոդ, ամոնիակ ազոտ պարունակող կեղտաջրերին մագնեզիում և ֆոսֆորաթթու կամ ջրածնի ֆոսֆատ ավելացնելն է, որպեսզի կեղտաջրերում NH4+-ը փոխազդի Mg+-ի և PO4-ի հետ ջրային լուծույթում՝ առաջացնելով ամոնիումի մագնեզիումի նախնական ձևավորում: մոլեկուլային բանաձևը MgNH4P04.6H20 է, որպեսզի հասնենք ամոնիակային ազոտի հեռացման նպատակին:Մագնեզիումի ամոնիումի ֆոսֆատը, որը սովորաբար հայտնի է որպես ստրուիտ, կարող է օգտագործվել որպես պարարտանյութ, հողի հավելում կամ հրդեհաշունչ կառուցվածքային արտադրանք կառուցելու համար:Ռեակցիայի հավասարումը հետևյալն է.

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04

Քիմիական տեղումների բուժման ազդեցության վրա ազդող հիմնական գործոններն են pH արժեքը, ջերմաստիճանը, ամոնիակային ազոտի կոնցենտրացիան և մոլային հարաբերակցությունը (n(Mg+): n(NH4+) :n(P04-)):Արդյունքները ցույց են տալիս, որ երբ pH-ի արժեքը 10 է, իսկ մագնեզիումի, ազոտի և ֆոսֆորի մոլային հարաբերակցությունը 1,2:1:1,2, բուժման ազդեցությունն ավելի լավ է:

Օգտագործելով մագնեզիումի քլորիդը և երկնատրիումի ջրածնային ֆոսֆատը որպես նստեցնող նյութեր, արդյունքները ցույց են տալիս, որ բուժման էֆեկտն ավելի լավ է, երբ pH արժեքը 9,5 է, իսկ մագնեզիումի, ազոտի և ֆոսֆորի մոլային հարաբերակցությունը 1,2:1:1:

Արդյունքները ցույց են տալիս, որ MgC12+Na3PO4.12H20 գերազանցում է նստեցնող նյութերի այլ համակցություններին:Երբ pH արժեքը 10,0 է, ջերմաստիճանը 30℃ է, n(Mg+) :n(NH4+) :n(P04-)= 1:1:1, 30 րոպե խառնելուց հետո կեղտաջրերում ամոնիակային ազոտի զանգվածային կոնցենտրացիան նվազում է: 222 մգ/լ-ից մինչև բուժումը մինչև 17 մգ/լ, իսկ հեռացման մակարդակը կազմում է 92,3%:

Քիմիական տեղումների եղանակը և հեղուկ թաղանթային մեթոդը համակցվել են արդյունաբերական ամոնիակային ազոտային կեղտաջրերի բարձր խտության մաքրման համար:Տեղումների գործընթացի օպտիմալացման պայմաններում ամոնիակային ազոտի հեռացման արագությունը հասել է 98,1%-ի, այնուհետև հեղուկ թաղանթով հետագա մշակումը նվազեցրել է ամոնիակային ազոտի կոնցենտրացիան մինչև 0,005 գ/լ՝ հասնելով առաջին կարգի արտանետումների ազգային ստանդարտին:

Հետազոտվել է երկվալենտ մետաղի իոնների (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) հեռացման ազդեցությունը, բացի Mg+-ից, ամոնիակային ազոտի վրա ֆոսֆատի ազդեցության տակ:Ամոնիումի սուլֆատի կեղտաջրերի համար առաջարկվել է CaSO4 տեղումների նոր գործընթաց-MAP տեղումներ:Արդյունքները ցույց են տալիս, որ ավանդական NaOH կարգավորիչը կարող է փոխարինվել կրաքարով:

Քիմիական տեղումների մեթոդի առավելությունն այն է, որ երբ ամոնիակային ազոտի կեղտաջրերի կոնցենտրացիան բարձր է, սահմանափակվում է այլ մեթոդների կիրառումը, ինչպիսիք են կենսաբանական մեթոդը, բեկման կետի քլորացման մեթոդը, թաղանթային տարանջատման մեթոդը, իոնափոխանակման մեթոդը և այլն: Քիմիական տեղումների մեթոդը կարող է օգտագործվել նախնական մշակման համար:Քիմիական տեղումների մեթոդի հեռացման արդյունավետությունը ավելի լավն է, և այն չի սահմանափակվում ջերմաստիճանով, իսկ գործողությունը պարզ է:Մագնեզիումի ամոնիումի ֆոսֆատ պարունակող նստվածքային տիղմը կարող է օգտագործվել որպես կոմպոզիտային պարարտանյութ՝ թափոնների օգտագործումը իրականացնելու համար՝ այդպիսով փոխհատուցելով ծախսերի մի մասը.Եթե ​​այն կարելի է համատեղել որոշ արդյունաբերական ձեռնարկությունների հետ, որոնք արտադրում են ֆոսֆատ կեղտաջրեր և ձեռնարկություններ, որոնք արտադրում են աղի աղ, ապա դա կարող է խնայել դեղագործական ծախսերը և հեշտացնել լայնածավալ կիրառումը:

Քիմիական տեղումների մեթոդի թերությունն այն է, որ ամոնիումի մագնեզիումի ֆոսֆատի արտադրանքի լուծելիության սահմանափակման պատճառով կեղտաջրերում ամոնիակային ազոտի որոշակի կոնցենտրացիայի հասնելուց հետո հեռացման էֆեկտն ակնհայտ չէ, և մուտքային արժեքը մեծապես ավելանում է:Հետևաբար, քիմիական տեղումների մեթոդը պետք է օգտագործվի առաջադեմ բուժման համար հարմար այլ մեթոդների հետ համատեղ:Օգտագործված ռեագենտի քանակը մեծ է, արտադրվող տիղմը մեծ է, իսկ բուժման արժեքը՝ բարձր։Քլորիդային իոնների և մնացորդային ֆոսֆորի ներմուծումը քիմիական նյութերի չափաբաժնի ժամանակ հեշտությամբ կարող է առաջացնել երկրորդական աղտոտում:

Մեծածախ ալյումինի սուլֆատ արտադրող և մատակարար |EVERBRIGHT (cnhemist.com)

Մեծածախ երկբազային նատրիումի ֆոսֆատ արտադրող և մատակարար |EVERBRIGHT (cnhemist.com)

② փչելու մեթոդ

Ամոնիակային ազոտի հեռացումը փչման մեթոդով pH-ի արժեքը ալկալային դարձնելն է, որպեսզի կեղտաջրերում ամոնիակի իոնը վերածվի ամոնիակի, որպեսզի այն հիմնականում գոյություն ունենա ազատ ամոնիակի տեսքով, այնուհետև ազատ ամոնիակը դուրս հանվի: կեղտաջրերը կրող գազի միջոցով, որպեսզի հասնենք ամոնիակային ազոտի հեռացման նպատակին:Փչման արդյունավետության վրա ազդող հիմնական գործոններն են՝ pH արժեքը, ջերմաստիճանը, գազ-հեղուկ հարաբերակցությունը, գազի հոսքի արագությունը, սկզբնական կոնցենտրացիան և այլն:Ներկայումս փչման մեթոդը լայնորեն կիրառվում է ամոնիակային ազոտի բարձր կոնցենտրացիայով կեղտաջրերի մաքրման համար։

Ուսումնասիրվել է աղբավայրի արտահոսքից ամոնիակային ազոտի հեռացումը փչման մեթոդով:Պարզվել է, որ փչման արդյունավետությունը վերահսկող հիմնական գործոններն են ջերմաստիճանը, գազ-հեղուկ հարաբերակցությունը և pH արժեքը:Երբ ջրի ջերմաստիճանը 2590-ից բարձր է, գազ-հեղուկ հարաբերակցությունը մոտ 3500 է, իսկ pH-ը՝ մոտ 10,5, աղբավայրի արտահոսքի հեռացման արագությունը կարող է հասնել ավելի քան 90%-ի՝ ամոնիակ ազոտի կոնցենտրացիայով մինչև 2000-4000 մգ/։ Լ.Արդյունքները ցույց են տալիս, որ երբ pH=11.5, մաքրման ջերմաստիճանը 80cC է, իսկ մաքրման ժամանակը 120 րոպե, ապա կեղտաջրերում ամոնիակային ազոտի հեռացման արագությունը կարող է հասնել 99.2%:

Բարձր կոնցենտրացիայի ամոնիակ ազոտի կեղտաջրերի փչման արդյունավետությունը իրականացվել է հակահոսանք փչող աշտարակի միջոցով:Արդյունքները ցույց են տվել, որ փչման արդյունավետությունը մեծացել է pH արժեքի բարձրացմամբ:Որքան մեծ է գազ-հեղուկ հարաբերակցությունը, այնքան մեծ է ամոնիակի հեռացման զանգվածի փոխանցման շարժիչ ուժը, ինչպես նաև մեծանում է մերկացման արդյունավետությունը:

Ամոնիակային ազոտի հեռացումը փչման մեթոդով արդյունավետ է, հեշտ է գործել և հեշտ է վերահսկել:Փչված ամոնիակային ազոտը կարող է օգտագործվել որպես կլանիչ ծծմբաթթվի հետ, իսկ առաջացած ծծմբաթթվի փողը կարող է օգտագործվել որպես պարարտանյութ:Փչման մեթոդը ներկայումս ազոտի ֆիզիկական և քիմիական հեռացման սովորաբար օգտագործվող տեխնոլոգիա է:Այնուամենայնիվ, փչման մեթոդն ունի որոշ թերություններ, ինչպիսիք են փչող աշտարակի հաճախակի մասշտաբը, ցածր ջերմաստիճանի դեպքում ամոնիակային ազոտի հեռացման ցածր արդյունավետությունը և փչող գազից առաջացած երկրորդական աղտոտումը:Փչման մեթոդը, ընդհանուր առմամբ, զուգորդվում է ամոնիակային ազոտի կեղտաջրերի մաքրման այլ մեթոդների հետ՝ բարձր խտության ամոնիակ ազոտի կեղտաջրերի նախնական մաքրման համար:

③ Ընդմիջման կետի քլորացում

Ամոնիակի հեռացման մեխանիզմն այն է, որ քլորի գազը փոխազդում է ամոնիակի հետ՝ արտադրելով անվնաս ազոտ գազ, և N2-ը դուրս է գալիս մթնոլորտ՝ ստիպելով ռեակցիայի աղբյուրը շարունակել դեպի աջ:Ռեակցիայի բանաձևը հետևյալն է.

HOCl NH4 + + 1.5 – > 0.5 N2 H20 H++ Cl – 1.5 + 2.5 + 1.5)

Երբ քլոր գազը կեղտաջրերի մեջ տեղափոխվում է որոշակի կետ, ջրի մեջ ազատ քլորի պարունակությունը ցածր է, իսկ ամոնիակի կոնցենտրացիան զրոյական է:Երբ քլորի գազի քանակն անցնում է կետը, ջրի մեջ ազատ քլորի քանակը կավելանա, հետևաբար, կետը կոչվում է ճեղքման կետ, իսկ այս վիճակում քլորացումը կոչվում է բեկման կետի քլորացում:

Խզման կետի քլորացման մեթոդը օգտագործվում է ամոնիակային ազոտի փչումից հետո հորատման կեղտաջրերը մաքրելու համար, և մաքրման էֆեկտի վրա ուղղակիորեն ազդում է նախնական մաքրման ամոնիակ ազոտի փչման գործընթացը:Երբ կեղտաջրերում ամոնիակային ազոտի 70%-ը հեռացվում է փչման գործընթացով, այնուհետև մշակվում է քլորացման միջոցով, ամոնիակային ազոտի զանգվածային կոնցենտրացիան արտահոսքում 15 մգ/լ-ից պակաս է:Zhang Shengli et al.որպես հետազոտության օբյեկտ վերցրեց 100 մգ/լ զանգվածային կոնցենտրացիայով ամոնիակային ազոտի կեղտաջրերը, և հետազոտության արդյունքները ցույց տվեցին, որ նատրիումի հիպոքլորիտի օքսիդացման միջոցով ամոնիակային ազոտի հեռացման վրա ազդող հիմնական և երկրորդական գործոնները քլորի և ամոնիակային ազոտի քանակական հարաբերակցությունն էին, ռեակցիայի ժամանակը և pH արժեքը:

Ճեղքման կետի քլորացման մեթոդն ունի ազոտի հեռացման բարձր արդյունավետություն, հեռացման արագությունը կարող է հասնել 100%, իսկ կեղտաջրերում ամոնիակի կոնցենտրացիան կարող է զրոյի հասցնել:Էֆեկտը կայուն է և չի ազդում ջերմաստիճանի վրա;Ավելի քիչ ներդրումային սարքավորումներ, արագ և ամբողջական արձագանք;Այն ունի ջրային մարմնի վրա մանրէազերծման և ախտահանման ազդեցություն:Խզման կետի քլորացման մեթոդի կիրառման շրջանակն այն է, որ ամոնիակային ազոտի կեղտաջրերի կոնցենտրացիան 40 մգ/լ-ից պակաս է, ուստի ճեղքման կետի քլորացման մեթոդը հիմնականում օգտագործվում է ամոնիակային ազոտի կեղտաջրերի առաջադեմ մաքրման համար:Անվտանգ օգտագործման և պահպանման պահանջը մեծ է, բուժման արժեքը բարձր է, իսկ ենթամթերքները՝ քլորամինները և քլորացված օրգանական նյութերը կառաջացնեն երկրորդական աղտոտում:

④կատալիտիկ օքսիդացման մեթոդ

Կատալիտիկ օքսիդացման մեթոդը կատալիզատորի ազդեցությամբ, որոշակի ջերմաստիճանի և ճնշման տակ, օդի օքսիդացման միջոցով, կոյուղաջրերում առկա օրգանական նյութերը և ամոնիակը կարող են օքսիդացվել և տարրալուծվել անվնաս նյութերի, ինչպիսիք են CO2, N2 և H2O, մաքրման նպատակին հասնելու համար:

Կատալիտիկ օքսիդացման ազդեցության վրա ազդող գործոններն են կատալիզատորի բնութագրերը, ջերմաստիճանը, ռեակցիայի ժամանակը, pH արժեքը, ամոնիակ ազոտի կոնցենտրացիան, ճնշումը, խառնման ինտենսիվությունը և այլն:

Ուսումնասիրվել է օզոնացված ամոնիակ ազոտի քայքայման գործընթացը:Արդյունքները ցույց են տվել, որ երբ pH-ի արժեքը մեծացել է, արտադրվել է մի տեսակ HO ռադիկալ՝ ուժեղ օքսիդացման ունակությամբ, և օքսիդացման արագությունը զգալիորեն արագացել է:Ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ օզոնը կարող է ամոնիակային ազոտը վերածել նիտրիտի, իսկ նիտրիտը՝ նիտրատի:Ջրում ամոնիակ ազոտի կոնցենտրացիան նվազում է ժամանակի ավելացման հետ, իսկ ամոնիակային ազոտի հեռացման արագությունը կազմում է մոտ 82%:CuO-Mn02-Ce02-ն օգտագործվել է որպես կոմպոզիտային կատալիզատոր՝ ամոնիակային ազոտային կեղտաջրերը մաքրելու համար:Փորձարարական արդյունքները ցույց են տալիս, որ նոր պատրաստված կոմպոզիտային կատալիզատորի օքսիդացման ակտիվությունը զգալիորեն բարելավվել է, և գործընթացի հարմար պայմաններն են 255℃, 4.2 ՄՊա և pH=10.8:1023 մգ/լ նախնական կոնցենտրացիայով ամոնիակային ազոտի կեղտաջրերի մաքրման դեպքում ամոնիակային ազոտի հեռացման արագությունը կարող է հասնել 98%-ի 150 րոպեի ընթացքում՝ հասնելով ազգային երկրորդական (50 մգ/լ) արտանետման ստանդարտին:

Զեոլիտով հենված TiO2 ֆոտոկատալիստի կատալիտիկ գործունակությունը ուսումնասիրվել է ծծմբաթթվի լուծույթում ամոնիակային ազոտի քայքայման արագության ուսումնասիրությամբ:Արդյունքները ցույց են տալիս, որ Ti02/ ցեոլիտ ֆոտոկատալիզատորի օպտիմալ չափաբաժինը 1,5 գ/լ է, իսկ արձագանքման ժամանակը` 4 ժամ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման տակ:Կեղտաջրերից ամոնիակային ազոտի հեռացման արագությունը կարող է հասնել 98,92%-ի:Ուսումնասիրվել է ուլտրամանուշակագույն լույսի ներքո բարձր երկաթի և նանո-կզակի երկօքսիդի հեռացման ազդեցությունը ֆենոլի և ամոնիակային ազոտի վրա:Արդյունքները ցույց են տալիս, որ ամոնիակային ազոտի հեռացման արագությունը 97,5% է, երբ pH=9,0 կիրառվում է 50 մգ/լ կոնցենտրացիայով ամոնիակային ազոտի լուծույթի վրա, որը 7,8%-ով և 22,5%-ով ավելի է, քան միայն երկաթի կամ Չինի երկօքսիդի բարձր մակարդակը:

Կատալիտիկ օքսիդացման մեթոդն ունի մաքրման բարձր արդյունավետության, պարզ գործընթացի, հատակի փոքր տարածքի և այլնի առավելությունները, և հաճախ օգտագործվում է բարձր խտությամբ ամոնիակային ազոտի կեղտաջրերը մաքրելու համար:Կիրառման դժվարությունն այն է, թե ինչպես կանխել կատալիզատորի կորուստը և սարքավորումների կոռոզիայից պաշտպանությունը:

⑤էլեկտրաքիմիական օքսիդացման մեթոդ

Էլեկտրաքիմիական օքսիդացման մեթոդը վերաբերում է ջրից աղտոտող նյութերի հեռացման մեթոդին՝ օգտագործելով կատալիտիկ ակտիվությամբ էլեկտրաօքսիդացում:Ազդող գործոններն են հոսանքի խտությունը, մուտքի հոսքի արագությունը, ելքի ժամանակը և կետի լուծման ժամանակը:

Ուսումնասիրվել է ամոնիակ-ազոտային կեղտաջրերի էլեկտրաքիմիական օքսիդացումը շրջանառվող հոսքի էլեկտրոլիտիկ խցում, որտեղ դրականը Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 ցանցի էլեկտրաէներգիան է, իսկ բացասականը՝ Ti ցանցի էլեկտրաէներգիան:Արդյունքները ցույց են տալիս, որ երբ քլորիդի իոնի կոնցենտրացիան 400 մգ/լ է, ամոնիակային ազոտի սկզբնական կոնցենտրացիան՝ 40 մգ/լ, ներհոսքի արագությունը՝ 600 մլ/րոպե, հոսանքի խտությունը՝ 20 մԱ/սմ, իսկ էլեկտրոլիտիկ ժամանակը 90 րոպե է, ամոնիակը։ ազոտի հեռացման գործակիցը կազմում է 99,37%:Այն ցույց է տալիս, որ ամոնիակ-ազոտային կեղտաջրերի էլեկտրոլիտիկ օքսիդացումը կիրառման լավ հեռանկար ունի:

3. Կենսաքիմիական ազոտի հեռացման գործընթաց

① ամբողջ նիտրացումը և ապանիտրացումը

Ամբողջ գործընթացով նիտրացումը և ապանիտրացումը կենսաբանական մեթոդ է, որը երկար ժամանակ լայնորեն կիրառվում է ներկայումս։Այն կեղտաջրերում պարունակվող ամոնիակային ազոտը վերածում է ազոտի մի շարք ռեակցիաների միջոցով, ինչպիսիք են նիտրացումը և ապանիտրացումը տարբեր միկրոօրգանիզմների ազդեցության տակ, որպեսզի հասնի կեղտաջրերի մաքրման նպատակին:Ամոնիակային ազոտի հեռացման համար նիտրացման և ապանիտրացման գործընթացը պետք է անցնի երկու փուլով.

Նիտրացման ռեակցիա. Նիտրացման ռեակցիան ավարտվում է աերոբ ավտոտրոֆ միկրոօրգանիզմներով:Աերոբ վիճակում անօրգանական ազոտն օգտագործվում է որպես ազոտի աղբյուր՝ NH4+-ը NO2-ի վերածելու համար, այնուհետև այն օքսիդացվում է մինչև NO3-։Նիտրացման գործընթացը կարելի է բաժանել երկու փուլի.Երկրորդ փուլում նիտրիտը վերածվում է նիտրատի (NO3-) բակտերիաների նիտրացման միջոցով, իսկ նիտրիտը վերածվում է նիտրատի (NO3-) բակտերիաների նիտրացման միջոցով:

Դենիտրիֆիկացման ռեակցիա. Դենիտրիֆիկացման ռեակցիան այն գործընթացն է, որի ընթացքում ապանիտրացնող բակտերիաները նվազեցնում են նիտրիտային ազոտը և նիտրատային ազոտը գազային ազոտի (N2) հիպոքսիայի վիճակում:Դենիտրիֆիկացնող բակտերիաները հետերոտրոֆ միկրոօրգանիզմներ են, որոնց մեծ մասը պատկանում է ամֆիկտիկ բակտերիաներին։Հիպոքսիայի վիճակում նրանք օգտագործում են թթվածինը նիտրատում որպես էլեկտրոն ընդունող, իսկ օրգանական նյութը (BOD բաղադրիչ կոյուղու մեջ) որպես էլեկտրոն դոնոր՝ էներգիա ապահովելու և օքսիդանալու և կայունացնելու համար։

Ամբողջ գործընթացի նիտրացման և ապանիտրացման ինժեներական կիրառությունները հիմնականում ներառում են AO, A2O, օքսիդացման խրամատ և այլն, որն ավելի հասուն մեթոդ է, որն օգտագործվում է կենսաբանական ազոտի հեռացման արդյունաբերության մեջ:

Ամբողջ նիտրացման և ապանիտրացման մեթոդը ունի կայուն ազդեցության, պարզ շահագործման, երկրորդական աղտոտման և ցածր գնի առավելությունները:Այս մեթոդն ունի նաև որոշ թերություններ, օրինակ՝ ածխածնի աղբյուրը պետք է ավելացվի, երբ կեղտաջրերում C/N հարաբերակցությունը ցածր է, ջերմաստիճանի պահանջը համեմատաբար խիստ է, արդյունավետությունը ցածր է ցածր ջերմաստիճանում, տարածքը մեծ է, թթվածնի պահանջարկը։ մեծ է, և որոշ վնասակար նյութեր, ինչպիսիք են ծանր մետաղների իոնները, ճնշող ազդեցություն ունեն միկրոօրգանիզմների վրա, որոնք պետք է հեռացվեն մինչև կենսաբանական մեթոդի իրականացումը:Բացի այդ, կեղտաջրերում ամոնիակային ազոտի բարձր կոնցենտրացիան նույնպես արգելակող ազդեցություն ունի նիտրացման գործընթացի վրա:Հետևաբար, նախնական մաքրումը պետք է իրականացվի բարձր կոնցենտրացիայի ամոնիակային ազոտային կեղտաջրերի մաքրումից առաջ, որպեսզի ամոնիակային ազոտի կեղտաջրերի կոնցենտրացիան լինի 500 մգ/լ-ից պակաս:Ավանդական կենսաբանական մեթոդը հարմար է օրգանական նյութեր պարունակող ցածր կոնցենտրացիայի ամոնիակ ազոտի կեղտաջրերի մաքրման համար, ինչպիսիք են կենցաղային կոյուղաջրերը, քիմիական կեղտաջրերը և այլն:

② Միաժամանակյա նիտրիֆիկացում և ապանիտրացում (SND)

Երբ նիտրիֆիկացումը և ապանիտրիֆիկացումը կատարվում են միասին նույն ռեակտորում, այն կոչվում է միաժամանակյա մարսողության դենիտրիֆիկացում (SND):Կեղտաջրերում լուծված թթվածինը սահմանափակվում է դիֆուզիոն արագությամբ՝ միկրոմիջավայրում լուծված թթվածնի գրադիենտ առաջացնելու համար մանրէաբանական բլոկների կամ բիոֆիլմի վրա, ինչը նպաստում է աճի և տարածման համար լուծված թթվածնի գրադիենտին մանրէների բլոկի կամ բիոֆիլմի արտաքին մակերեսին: աերոբ նիտրացնող բակտերիաների և ամոնիակացնող բակտերիաների:Որքան խորանում է շերտը կամ թաղանթը, այնքան ցածր է լուծված թթվածնի կոնցենտրացիան, ինչի արդյունքում առաջանում է անօքսիկ գոտի, որտեղ գերակշռում են ապանիտրացնող բակտերիաները:Այսպիսով ձևավորվում է միաժամանակյա մարսողություն և դենիտրացման գործընթաց:Միաժամանակյա մարսողության և ապանիտրացման վրա ազդող գործոններն են՝ PH արժեքը, ջերմաստիճանը, ալկալայնությունը, օրգանական ածխածնի աղբյուրը, լուծված թթվածինը և տիղմի տարիքը:

Միաժամանակյա նիտրացում/դենիտրիֆիկացում կար Կարուսելի օքսիդացման փոսում, և լուծված թթվածնի կոնցենտրացիան գազավորված շարժիչի միջև Կարուսելի օքսիդացման փոսում աստիճանաբար նվազում էր, իսկ Կարուսելի օքսիդացման ջրանցքի ստորին հատվածում լուծված թթվածինը ավելի ցածր էր, քան վերին հատվածում։ .Նիտրատային ազոտի ձևավորման և սպառման արագությունները ալիքի յուրաքանչյուր մասում գրեթե հավասար են, իսկ ամոնիակային ազոտի կոնցենտրացիան ալիքում միշտ շատ ցածր է, ինչը ցույց է տալիս, որ նիտրացման և ապանիտրացման ռեակցիաները տեղի են ունենում միաժամանակ Կարուսելի օքսիդացման ալիքում:

Կենցաղային կոյուղաջրերի մաքրման ուսումնասիրությունը ցույց է տալիս, որ որքան բարձր է CODCr-ը, այնքան ավելի ամբողջական է դենիտրացումը և այնքան լավ է TN-ի հեռացումը:Լուծված թթվածնի ազդեցությունը միաժամանակյա նիտրացման և ապանիտրացման վրա մեծ է։Երբ լուծված թթվածինը վերահսկվում է 0,5~2 մգ/լ, ազոտի հեռացման ընդհանուր ազդեցությունը լավ է:Միևնույն ժամանակ, նիտրացման և ապանիտրացման մեթոդը խնայում է ռեակտորը, կրճատում է ռեակցիայի ժամանակը, ունի էներգիայի ցածր սպառում, խնայում է ներդրումները և հեշտ է պահպանել pH-ի արժեքը կայուն:

③ Կարճաժամկետ մարսողություն և ապանիտրացում

Նույն ռեակտորում ամոնիակ օքսիդացնող բակտերիաները օգտագործվում են աերոբ պայմաններում ամոնիակը նիտրիտ օքսիդացնելու համար, այնուհետև նիտրիտը ուղղակիորեն ապանիտրացվում է՝ օրգանական նյութերով կամ արտաքին ածխածնի աղբյուրով ազոտ արտադրելու համար՝ որպես էլեկտրոնի դոնոր հիպոքսիայի պայմաններում:Փոքր հեռավորության նիտրացման և ապանիտրացման ազդեցության գործոններն են ջերմաստիճանը, ազատ ամոնիակը, pH արժեքը և լուծված թթվածինը:

Ջերմաստիճանի ազդեցությունը քաղաքային կոյուղաջրերի կարճաժամկետ նիտրացման վրա՝ առանց ծովի ջրի և քաղաքային կոյուղաջրերի՝ 30% ծովի ջրով:Փորձարարական արդյունքները ցույց են տալիս, որ քաղաքային կոյուղաջրերի համար առանց ծովի ջրի ջերմաստիճանի բարձրացումը նպաստում է կարճ հեռավորության նիտրացման հասնելու համար:Երբ կենցաղային կոյուղու մեջ ծովի ջրի տեսակարար կշիռը կազմում է 30%, կարճաժամկետ նիտրացումը կարելի է ավելի լավ հասնել միջին ջերմաստիճանի պայմաններում:Դելֆտի տեխնոլոգիական համալսարանը մշակել է SHARON գործընթացը, բարձր ջերմաստիճանի օգտագործումը (մոտ 30-4090) նպաստում է նիտրիտային բակտերիաների տարածմանը, այնպես որ նիտրիտ բակտերիաները կորցնում են մրցակցությունը, մինչդեռ տիղմի տարիքը վերահսկելով՝ վերացնում է նիտրիտ բակտերիաները։ որ նիտրացման ռեակցիան նիտրիտային փուլում.

Հիմնվելով նիտրիտ բակտերիաների և նիտրիտ բակտերիաների միջև թթվածնի հարաբերակցության տարբերության վրա՝ Գենտի մանրէաբանական էկոլոգիայի լաբորատորիան մշակել է OLAND գործընթացը՝ նիտրիտային ազոտի կուտակմանը հասնելու համար՝ վերահսկելով լուծված թթվածինը նիտրիտ բակտերիաները վերացնելու համար:

Կոքսային կեղտաջրերի մաքրման փորձնական արդյունքները կարճ հեռահարության նիտրացման և ապանիտրացման միջոցով ցույց են տալիս, որ երբ ներթափանցող COD, ամոնիակ ազոտի, TN և ֆենոլի կոնցենտրացիաները կազմում են 1201.6,510.4,540.1 և 110.4 մգ/լ, միջին արտահոսքի COD, ամոնիակ: ,TN և ֆենոլի կոնցենտրացիաները համապատասխանաբար կազմում են 197,1,14,2,181,5 և 0,4մգ/լ։Հեռացման համապատասխան ցուցանիշները կազմել են համապատասխանաբար 83.6%, 97.2%, 66.4% և 99.6%:

Կարճ հեռահար նիտրացման և ապանիտրացման գործընթացը չի անցնում նիտրատային փուլով` խնայելով կենսաբանական ազոտի հեռացման համար անհրաժեշտ ածխածնի աղբյուրը:Այն ունի որոշակի առավելություններ ամոնիակային ազոտային կեղտաջրերի համար՝ ցածր C/N հարաբերակցությամբ:Կարճ հեռահար նիտրացումը և ապանիտրացումը ունի ավելի քիչ նստվածքի, արձագանքման կարճ ժամանակի և ռեակտորի ծավալի խնայողության առավելությունները:Այնուամենայնիվ, կարճաժամկետ նիտրացումը և ապանիտրացումը պահանջում են նիտրիտների կայուն և տեւական կուտակում, ուստի առանցքային է դառնում այն, թե ինչպես արդյունավետ կերպով արգելակել նիտրացնող բակտերիաների գործունեությունը:

④ Անաէրոբ ամոնիակի օքսիդացում

Անաէրոբ ամօքսիդացումը հիպոքսիայի պայմաններում ավտոտրոֆ բակտերիաների կողմից ամոնիակային ազոտի ազոտի ուղղակի օքսիդացման գործընթաց է՝ որպես էլեկտրոն ընդունող ազոտային ազոտ կամ ազոտային ազոտ։

Ուսումնասիրվել են ջերմաստիճանի և PH-ի ազդեցությունը anammoX-ի կենսաբանական ակտիվության վրա:Արդյունքները ցույց են տվել, որ ռեակցիայի օպտիմալ ջերմաստիճանը 30℃ է, իսկ pH արժեքը՝ 7,8:Ուսումնասիրվել է անաէրոբ ammoX ռեակտորի իրագործելիությունը բարձր աղի և բարձր կոնցենտրացիայի ազոտային կեղտաջրերի մաքրման համար:Արդյունքները ցույց են տվել, որ բարձր աղիությունը զգալիորեն արգելակում է anammoX-ի ակտիվությունը, և այս արգելակումը շրջելի էր:Չկլիմայված տիղմի անաէրոբ ամոքսի ակտիվությունը 67.5%-ով ցածր է եղել, քան հսկիչ տիղմի ակտիվությունը 30 գ.Լ-1 (NaC1) աղի պայմաններում:Հարմարեցված տիղմի anammoX-ի ակտիվությունը 45,1%-ով ցածր էր հսկիչի ակտիվությունից:Երբ հարմարեցված տիղմը բարձր աղի միջավայրից տեղափոխվեց ցածր աղի միջավայր (առանց աղի), անաէրոբ ammoX-ի ակտիվությունն ավելացավ 43.1%-ով:Այնուամենայնիվ, ռեակտորը հակված է ֆունկցիոնալ անկման, երբ այն երկար ժամանակ աշխատում է բարձր աղի պայմաններում:

Համեմատած ավանդական կենսաբանական գործընթացի հետ՝ Անաէրոբ ammoX-ը ազոտի հեռացման ավելի խնայող կենսաբանական տեխնոլոգիա է՝ առանց լրացուցիչ ածխածնի աղբյուրի, թթվածնի ցածր պահանջարկի, չեզոքացնելու ռեագենտների կարիքի և տիղմի ավելի քիչ արտադրության:Անաէրոբ ammox-ի թերություններն այն են, որ ռեակցիայի արագությունը դանդաղ է, ռեակտորի ծավալը մեծ է, իսկ ածխածնի աղբյուրը անբարենպաստ է անաէրոբ amMOX-ի համար, որն ունի գործնական նշանակություն ամոնիակային ազոտային կեղտաջրերը վատ կենսաքայքայվողությամբ լուծելու համար:

4. տարանջատման և կլանման ազոտի հեռացման գործընթացը

① մեմբրանի բաժանման մեթոդը

Մեմբրանի տարանջատման մեթոդը մեմբրանի ընտրովի թափանցելիության օգտագործումն է՝ հեղուկի բաղադրիչները ընտրողաբար առանձնացնելու համար, որպեսզի հասնի ամոնիակ ազոտի հեռացման նպատակին:Ներառյալ հակադարձ օսմոզը, նանոֆիլտրացիան, դեամոնիզացնող թաղանթը և էլեկտրադիալիզը:Մեմբրանի բաժանման վրա ազդող գործոններն են մեմբրանի բնութագրերը, ճնշումը կամ լարումը, pH արժեքը, ջերմաստիճանը և ամոնիակ ազոտի կոնցենտրացիան:

Համաձայն հազվագյուտ հողաձուլարանի կողմից արտանետվող ամոնիակային ազոտային կեղտաջրերի ջրի որակի, հակադարձ օսմոզի փորձն իրականացվել է NH4C1 և NaCI մոդելավորված կեղտաջրերով:Պարզվել է, որ նույն պայմաններում հակադարձ osmosis-ն ունի NaCI-ի հեռացման ավելի բարձր արագություն, մինչդեռ NHCl-ը՝ ջրի արտադրության ավելի բարձր արագություն:NH4C1-ի հեռացման արագությունը հակադարձ օսմոզով մշակումից հետո կազմում է 77,3%, որը կարող է օգտագործվել որպես ամոնիակային ազոտային կեղտաջրերի նախնական մաքրում:Հակադարձ osmosis տեխնոլոգիան կարող է խնայել էներգիան, լավ ջերմային կայունությունը, բայց քլորի դիմադրությունը, աղտոտման դիմադրությունը վատ է:

Կենսաքիմիական նանոֆիլտրացիոն թաղանթով տարանջատման գործընթաց է օգտագործվել աղբավայրի արտահոսքի մաքրման համար, այնպես որ թափանցելի հեղուկի 85%-90%-ը դուրս է եկել ստանդարտի համաձայն, և կենտրոնացված կոյուղու հեղուկի և ցեխի միայն 0%-15%-ը վերադարձվել է աղբավայր: աղբի բաք.Օզթուրկին և այլք։Թուրքիայում Օդայերիի աղբավայրի տարրալվացումը մշակվել է նանոֆիլտրացիոն թաղանթով, և ամոնիակային ազոտի հեռացման արագությունը կազմել է մոտ 72%:Նանոֆիլտրացիոն թաղանթը պահանջում է ավելի ցածր ճնշում, քան հակադարձ osmosis թաղանթը, որը հեշտ է գործել:

Ամոնիակ հեռացնող թաղանթային համակարգը սովորաբար օգտագործվում է կեղտաջրերի մաքրման համար բարձր ամոնիակ ազոտով:Ջրում ամոնիակային ազոտն ունի հետևյալ հավասարակշռությունը՝ NH4- +OH-= NH3+H2O գործողության մեջ, ամոնիակ պարունակող կեղտաջրերը հոսում են թաղանթային մոդուլի պատյանով, իսկ թթու կլանող հեղուկը հոսում է թաղանթի խողովակով։ մոդուլ:Երբ կեղտաջրերի PH-ն ավելանում է կամ ջերմաստիճանը բարձրանում է, հավասարակշռությունը կտեղափոխվի աջ, և ամոնիումի իոն NH4-ը դառնում է ազատ գազային NH3:Այս պահին գազային NH3-ը կարող է մտնել խողովակի թթվային կլանման հեղուկ փուլ՝ կեղևի կեղտաջրերի փուլից՝ խոռոչ մանրաթելի մակերևույթի միկրոծակերով, որը կլանվում է թթվային լուծույթով և անմիջապես դառնում իոնային NH4-:Պահպանեք կեղտաջրերի PH-ը 10-ից բարձր, իսկ ջերմաստիճանը 35°C-ից բարձր (50°C-ից ցածր), որպեսզի կեղտաջրերի փուլում NH4-ը շարունակաբար դառնա NH3 դեպի կլանման հեղուկ փուլի միգրացիան:Արդյունքում ամոնիակային ազոտի կոնցենտրացիան կեղտաջրերի կողմից շարունակաբար նվազում էր:Թթվային կլանման հեղուկ փուլը, քանի որ կա միայն թթու և NH4-, ձևավորում է շատ մաքուր ամոնիումի աղ և անընդհատ շրջանառությունից հետո հասնում է որոշակի կոնցենտրացիայի, որը կարող է վերամշակվել:Մի կողմից, այս տեխնոլոգիայի օգտագործումը կարող է մեծապես բարելավել կեղտաջրերում ամոնիակ ազոտի հեռացման արագությունը, իսկ մյուս կողմից՝ նվազեցնել կեղտաջրերի մաքրման համակարգի ընդհանուր գործառնական արժեքը:

②էլեկտրոդիալիզի մեթոդ

Էլեկտրոդիալիզը ջրային լուծույթներից լուծված պինդ նյութերի հեռացման մեթոդ է՝ թաղանթային զույգերի միջև լարման կիրառմամբ։Լարման ազդեցության տակ ամոնիակ-ազոտային կեղտաջրերում ամոնիակային իոնները և այլ իոնները հարստացվում են ամոնիակ պարունակող խտացված ջրի մեջ թաղանթի միջոցով, որպեսզի հասնեն հեռացման նպատակին:

Էլեկտրոդիալիզի մեթոդը օգտագործվել է ամոնիակային ազոտի բարձր կոնցենտրացիայով անօրգանական կեղտաջրերի մաքրման համար և հասել լավ արդյունքների:2000-3000 մգ/լ ամոնիակային ազոտի կեղտաջրերի համար ամոնիակային ազոտի հեռացման արագությունը կարող է լինել ավելի քան 85%, իսկ խտացված ամոնիակային ջուրը կարող է ստացվել 8,9%-ով:Էլեկտրոդիալիզի աշխատանքի ընթացքում սպառված էլեկտրաէներգիայի քանակը համաչափ է կեղտաջրերում ամոնիակային ազոտի քանակին:Կեղտաջրերի էլեկտրոդիալիզի մաքրումը չի սահմանափակվում pH արժեքով, ջերմաստիճանով և ճնշումով, և այն հեշտ է գործել:

Մեմբրանի բաժանման առավելություններն են ամոնիակային ազոտի բարձր վերականգնումը, պարզ շահագործումը, բուժման կայուն ազդեցությունը և երկրորդական աղտոտման բացակայությունը:Այնուամենայնիվ, բարձր կոնցենտրացիայի ամոնիակային ազոտի կեղտաջրերի մաքրման ժամանակ, բացառությամբ ամոնիակացված թաղանթի, մյուս թաղանթները հեշտ են մասշտաբավորվում և խցանվում, իսկ վերականգնումն ու հետադարձ լվացումը հաճախակի են՝ մեծացնելով մաքրման արժեքը:Հետեւաբար, այս մեթոդը ավելի հարմար է նախնական մաքրման կամ ցածր կոնցենտրացիայի ամոնիակային ազոտի կեղտաջրերի համար:

③ Ion փոխանակման մեթոդ

Իոնափոխանակման մեթոդը կեղտաջրերից ամոնիակային ազոտի հեռացման մեթոդ է` օգտագործելով ամոնիակի իոնների ուժեղ ընտրողական կլանմամբ նյութեր:Սովորաբար օգտագործվող կլանման նյութերն են ակտիվացված ածխածինը, ցեոլիտը, մոնտմորիլլոնիտը և փոխանակման խեժը:Զեոլիտը սիլիկո-ալյումինատ է եռաչափ տարածական կառուցվածքով, կանոնավոր ծակոտկեն կառուցվածքով և անցքերով, որոնց թվում կլինոպթիլոլիտը ունի ամոնիակային իոնների ուժեղ ընտրողական կլանման հնարավորություն և ցածր գին, ուստի այն սովորաբար օգտագործվում է որպես ամոնիակային ազոտային կեղտաջրերի կլանման նյութ: ճարտարագիտության մեջ։Կլինոպթիլոլիտի բուժման ազդեցության վրա ազդող գործոնները ներառում են մասնիկների չափը, ներթափանցող ամոնիակ ազոտի կոնցենտրացիան, շփման ժամանակը, pH արժեքը և այլն:

Ցեոլիտի ադսորբցիոն ազդեցությունը ամոնիակային ազոտի վրա ակնհայտ է, որին հաջորդում է րանիտը, իսկ հողի և կերամիզիտի ազդեցությունը վատ է:Ամոնիակային ազոտը ցեոլիտից հեռացնելու հիմնական միջոցը իոնափոխանակությունն է, իսկ ֆիզիկական կլանման ազդեցությունը շատ փոքր է:Կերամիտի, հողի և րանիտի իոնափոխանակման ազդեցությունը նման է ֆիզիկական կլանման ազդեցությանը:Չորս լցանյութերի կլանման հզորությունը նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ 15-35℃ միջակայքում, իսկ pH-ի արժեքի բարձրացմամբ՝ 3-9 միջակայքում:Ադսորբցիոն հավասարակշռությունը ձեռք է բերվել 6 ժամ տատանումից հետո:

Ուսումնասիրվել է աղբավայրի տարրալվից ամոնիակային ազոտի հեռացման հնարավորությունը ցեոլիտի ադսորբցիայով:Փորձարարական արդյունքները ցույց են տալիս, որ ցեոլիտի յուրաքանչյուր գրամն ունի 15,5 մգ ամոնիակային ազոտի կլանման սահմանափակ ներուժ, երբ ցեոլիտի մասնիկի չափը 30-16 ցանց է, ամոնիակային ազոտի հեռացման արագությունը հասնում է 78,5%-ի, իսկ նույն կլանման ժամանակի, դեղաչափի և Զեոլիտի մասնիկի չափը, որքան բարձր է ներթափանցող ամոնիակային ազոտի կոնցենտրացիան, այնքան բարձր է կլանման արագությունը, և ցեոլիտի համար որպես ադսորբենտ հնարավոր է հեռացնել ամոնիակային ազոտը տարրալվացումից:Միևնույն ժամանակ նշվում է, որ ցեոլիտով ամոնիակային ազոտի կլանման արագությունը ցածր է, և գործնականում ցեոլիտի համար դժվար է հասնել հագեցվածության կլանման հզորությանը:

Ուսումնասիրվել է կենսաբանական ցեոլիտային շերտի հեռացման ազդեցությունը ազոտի, COD-ի և այլ աղտոտիչների վրա սիմուլյացված գյուղական կոյուղաջրերում:Արդյունքները ցույց են տալիս, որ կենսաբանական ցեոլիտային շերտով ամոնիակային ազոտի հեռացման արագությունը կազմում է ավելի քան 95%, իսկ նիտրատային ազոտի հեռացման վրա մեծապես ազդում է հիդրավլիկ բնակության ժամանակը:

Իոնափոխանակման մեթոդն ունի փոքր ներդրումների, պարզ գործընթացի, հարմար շահագործման, թույնի և ջերմաստիճանի նկատմամբ անզգայունության և ցեոլիտի վերաօգտագործման առավելությունները՝ վերածնման միջոցով:Այնուամենայնիվ, բարձր կոնցենտրացիայի ամոնիակային ազոտի կեղտաջրերը մաքրելիս վերականգնումը հաճախակի է, ինչը անհարմարություն է բերում շահագործմանը, ուստի այն պետք է համակցվի ամոնիակային ազոտի մաքրման այլ մեթոդների հետ կամ օգտագործվի ցածր խտության ամոնիակ ազոտի կեղտաջրերի մաքրման համար:

Մեծածախ 4A Zeolite Արտադրող և Մատակարար |EVERBRIGHT (cnhemist.com)