U radu postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda, višak ukupnog azota (TN) u efluentu često je jedan od težih problema za rješavanje. Kada se aktivira alarm za{1}}kvalitetu otpadnih voda, prva reakcija je često pretpostavka da anoksični rezervoar nema dovoljno zapremine. Operateri tada mogu odgovoriti dodavanjem više vanjskog ugljika ili povećanjem koncentracije mulja.
Međutim, ove mjere mogu brzo povećati operativne troškove i čak uzrokovati sekundarne probleme kao što je loše taloženje mulja. Ovo postavlja važno pitanje:
Je li anoksični rezervoar zaista premali-ili ocjenjujemo njegov kapacitet koristeći pogrešne kriterije?
U inženjerskoj praksi, vrijeme hidrauličkog zadržavanja (HRT) prikazano na projektnim crtežima često se koristi kao primarni indikator kapaciteta anoksičnog rezervoara. HRT je lako izračunati, ali opisuje samo hidraulične uslove rezervoara. Ne govori nam direktno koliko nitrata biološki sistem zapravo može ukloniti.
Konvencionalna pretpostavka je da ako otpadna voda ostane u anoksičnom rezervoaru dovoljno dugo, denitrifikacija će biti završena. U stvarnosti, ova pretpostavka ne vrijedi uvijek. Denitrifikacija je biološki proces, a na njegovu brzinu snažno utječu faktori kao što su temperatura vode, aktivnost mulja, koncentracija MLVSS, utjecaj nitrata, dostupnost ugljika i otopljenog kisika.
Stoga, kada se procjenjuje stvarni kapacitet anoksičnog rezervoara,HNL ne treba razmatrati izolovano. Smisaoniji pristup je procijeniti specifičnu stopu denitrifikacije i koristiti je za provjeru stvarnog kapaciteta tretmana sistema.
Zašto samo HNL ne može odrediti kapacitet anoksičnog rezervoara
Formula za hidrauličko vrijeme zadržavanja je jednostavna:
HRT=Volumen rezervoara ÷ Brzina protoka
Na primjer, ako anoksični rezervoar ima zapreminu od 300 m³ i protok je 100 m³/h, teoretski HRT je 3 sata.
Ali u biološkom uklanjanju dušika, tri sata ne znače uvijek istu stvar.
Denitrifikacija je biohemijski proces vođen mikrobima, tako da se brzina njegove reakcije menja sa radnim uslovima. Temperatura vode je jedan od najvažnijih faktora. Tokom zime, niže temperature mogu značajno smanjiti aktivnost mikroba i učinak denitrifikacije.
Pri istoj HRT od tri sata, stopa denitrifikacije na 25 stepeni može biti više nego dvostruko veća od 12 stepeni. To znači da zapremina rezervoara koja obezbeđuje adekvatno uklanjanje azota tokom leta može imati samo oko polovinu efektivnog kapaciteta uklanjanja azota tokom zime.
Temperatura je, međutim, samo jedan faktor.
Koncentracija mulja i utjecaj utjecaja su također kritični. Kada se koncentracija aktivnog mulja u anoksičnom rezervoaru poveća sa 2.500 mg/L na 4.000 mg/L, raspoloživa biomasa za denitrifikaciju značajno se povećava. Rezultirajući kapacitet uklanjanja dušika stoga se ne mora nužno mijenjati u jednostavnoj proporciji s povećanjem koncentracije mulja.
Slično, kada se koncentracija ulaznog nitrata poveća sa 20 mg/L na 35 mg/L, količina nitrata koja se mora ukloniti unutar istog hidrauličkog vremena zadržavanja značajno se povećava.
Zbog toga HRT vrijednost sama po sebi daje samo ograničene informacije o stvarnom biološkom kapacitetu anoksičnog spremnika.
Specifična stopa denitrifikacije: korisniji pokazatelj učinka
Ako samo HRT ne može u potpunosti opisati kapacitet anoksičnog spremnika, na što bi inženjeri trebali obratiti pozornost?
Jedan važan parametar jespecifična stopa denitrifikacije.
Specifična stopa denitrifikacije opisuje koliko nitratnog dušika može biti uklonjeno određenom količinom aktivne biomase u određenom vremenskom periodu. Za razliku od HRT-a, koji opisuje samo hidraulične uvjete, specifična stopa denitrifikacije odražava stvarne biološke performanse mulja u specifičnim radnim uvjetima.
Brzina denitrifikacije može značajno varirati ovisno o faktorima kao što su temperatura vode, aktivnost mulja, koncentracija MLVSS, dostupnost ugljika, opterećenje nitratima, otopljeni kisik i prisustvo inhibitornih supstanci.
Stoga, ne postoji jedinstvena stopa denitrifikacije koja se može univerzalno primijeniti na svako postrojenje za prečišćavanje otpadnih voda.
Za postojeća postrojenja, testiranje{0}}specifično za lokaciju je preferirani pristup. Mješovita tekućina se može prikupiti iz anoksičnog spremnika i testirati u kontroliranim uvjetima koristeći stvarnu otpadnu vodu i, gdje je prikladno, vanjski izvor ugljika. Promjena koncentracije nitrata tokom vremena može se zatim koristiti za procjenu stvarnih performansi denitrifikacije mulja.
Kada laboratorijsko ispitivanje nije dostupno, operativni podaci se također mogu koristiti za procjenu stvarnog kapaciteta uklanjanja azota sistema. Ključno je procijeniti uklanjanje nitrata zajedno s količinom aktivne biomase u anoksičnom spremniku, a ne oslanjati se samo na HNL.
Ovaj pristup pruža realističniju osnovu za određivanje da li postojeći anoksični rezervoar zaista nema kapacitet ili se njegov raspoloživi biološki kapacitet jednostavno ne koristi u potpunosti.
Kako odrediti specifičnu stopu denitrifikacije
Najpouzdaniji pristup je provođenje grupnog testiranja{0}}specifičnog za web lokaciju.
Mješovita tekućina se može prikupiti iz izlaza anoksičnog spremnika i testirati u kontroliranim uvjetima koristeći stvarnu dovodnu otpadnu vodu ili odgovarajući izvor ugljika. Promjena koncentracije nitrata tokom vremena može se koristiti za određivanje brzine denitrifikacije.
Ova vrsta testa pruža realnije razumijevanje biološke aktivnosti mulja u stvarnim biljnim uslovima.
Kada laboratorijsko testiranje nije dostupno, može se koristiti i pojednostavljeni pristup -računanja.
Osnovni koncept je izračunati količinu uklonjenog nitratnog azota po jedinici vremena, a zatim je podijeliti sa ukupnom MLVSS masom dostupnom u anoksičnom spremniku.
U pojednostavljenom obliku:
Specifična stopa denitrifikacije=Opterećenje uklanjanja dušika ÷ Ukupna MLVSS masa
Opterećenje uklanjanja dušika može se procijeniti iz razlike između koncentracije ulaznog nitrata i ciljne koncentracije nitrata u efluentu pomnožene odgovarajućom brzinom protoka.
Ne treba zanemariti jednu važnu tačku:proračun bi trebao biti zasnovan na MLVSS, a ne na MLSS-u kad god je specifična stopa denitrifikacije izražena na bazi hlapljivih{0}}čvrstih tvari.
MLSS sadrži i organske i neorganske čvrste materije. Neorganska frakcija, ili pepeo, ne učestvuje direktno u biološkoj denitrifikaciji. MLVSS stoga pruža bolju reprezentaciju aktivnih bioloških čvrstih materija uključenih u proces.
Općenito, održavanje koncentracije MLVSS od približno2.000–4.000 mg/Lu anoksičnom rezervoaru smatra se prikladnim, iako optimalna vrednost zavisi od ukupne konfiguracije procesa i radnih uslova.
Šta učiniti kada je kapacitet anoksičnog rezervoara nedovoljan?
Ako proračuni pokazuju da postojeći anoksični rezervoar ne može da obezbedi dovoljan kapacitet denitrifikacije, proširenje rezervoara nije nužno prvo ili jedino rešenje.
Nekoliko operativnih strategija može se razmotriti prije poduzimanja skupih modifikacija u građevinarstvu.
1. Povećajte efikasnu biomasu (MLVSS)
Povećanje količine aktivne biomase jedan je od najdirektnijih načina za povećanje kapaciteta denitrifikacije.
Međutim, jednostavno povećanje koncentracije mulja nije uvijek korisno.
Dodatna biomasa mora biti podržana od stranekapacitet rukovanja čvrstim tvarima sekundarnog taložnika. Ako taložnik već radi blizu svoje granice toka čvrstih materija, prekomjerni MLSS može dovesti do lošeg taloženja, porasta sloja mulja ili ispiranja mulja.
Također se mora uzeti u obzir sposobnost miješanja anoksičnog spremnika. Veća koncentracija čvrstih materija povećava potrebu za efikasnim mešanjem. Ako sistem za miješanje ne može održati mulj u suspenziji, povećanje MLVSS-a može donijeti malu praktičnu korist.
Stoga, ciljni MLVSS treba odrediti uzimajući u obzir i biološke zahtjeve i hidraulički i{0}}kapacitet rukovanja čvrstim tvarima cjelokupnog sistema.
2. Optimizirajte vanjsko dodavanje ugljika
Eksterno dodavanje ugljika može biti efikasan način za poboljšanje denitrifikacije kada je lako biorazgradivi ugljik dostupan u otpadnoj vodi nedovoljan.
međutim,više ugljika ne znači nužno i bolje uklanjanje dušika.
Prekomjerno doziranje ugljika povećava operativne troškove i može rezultirati preostalom organskom tvari u tretiranom otpadnom vodu, stvarajući rizik od sekundarnog zagađenja.
Stoga se preporučuje testiranje na klupi{0}} kako bi se utvrdilo kako određeni izvor ugljika utječe na specifičnu stopu denitrifikacije mulja iz postrojenja. Na osnovu rezultata ispitivanja, teoretski zahtjevi za ugljikom se mogu procijeniti.
gdje je prikladno,više-doziranje ugljika ili kontrola povratnih informacijatakođer se može smatrati za poboljšanje tačnosti doziranja i odgovor na varijacije u utjecaju opterećenja dušikom.
3. Smanjite DO na izlazu iz aerobne zone
Ovo je -često zanemarena operativna mjera.
Kada je rastvoreni kiseonik (DO) na kraju aerobne zone prekomerno visok, značajna količina kiseonika se može preneti u anoksičnu zonu kroz unutrašnji reciklažu nitrata.
Ovo može ometati anoksičnu okolinu jer će denitrifikujući mikroorganizmi prvenstveno koristiti lako dostupni otopljeni kisik prije upotrebe nitrata kao akceptora elektrona.
Na primjer, smanjenje koncentracije DO na izlazu iz aerobne{0}}zone od približno2,5 mg/L do 1,5 mg/Lmože, pod odgovarajućim radnim uslovima, poboljšati efektivno korišćenje anoksične zone bez potrebe za dodatnom opremom ili građevinskom konstrukcijom.
Zbog toga se DO treba smatrati ne samo kao parametar kontrole{0}}aeracije, već i kao važan faktor u biološkom uklanjanju dušika.
4. Optimizirajte obrazac aeracije
Za postrojenja s odgovarajućom konfiguracijom procesa, povremena aeracija na kraju aerobne zone može pružiti još jedan način za poboljšanje uklanjanja dušika.
Tokom perioda aeracije, zona obavlja svoju funkciju aerobnog tretmana. Međutim, tokom perioda bez-aeracije, isto područje može efikasno funkcionirati kao apost{0}}anoksična zona.
Tokom ovih perioda bez{0}}aeracije, mikroorganizmi mogu potrošiti rastvoreni kiseonik, stvarajući povoljnije uslove za denitrifikaciju. Ovo može poboljšati uklanjanje nitrata prije nego što se reciklirana miješana tekućina vrati u anoksičnu zonu.
U tom smislu, povremena aeracija se može posmatrati kao a"razmjena vremena za prostor"strategija: umjesto fizičkog povećanja zapremine anoksičnog rezervoara, operateri efikasnije koriste raspoloživu zapreminu rezervoara i vreme procesa kako bi stvorili dodatni kapacitet za denitrifikaciju.