Раванди кимиёвӣ ва тоза кардани нитрогени аммоний аз об

1. Нитрогени аммоний чист?

Нитрогени аммиак ба аммиак дар шакли аммиаки озод (ё аммиаки ғайриионӣ, NH3) ё аммиаки ионӣ (NH4+) ишора мекунад. рН-и баландтар ва ҳиссаи аммиаки озод баландтар аст; баръакс, ҳиссаи намаки аммоний баланд аст.

Нитрогени аммиак як маводи ғизоӣ дар об аст, ки метавонад ба эвтрофикатсияи об оварда расонад ва ифлоскунандаи асосии истеъмолкунандаи оксиген дар об аст, ки барои моҳӣ ва баъзе организмҳои обӣ заҳролуд аст.

Таъсири асосии зараровари нитрогени аммиак ба организмҳои обӣ аммиаки озод аст, ки заҳролудии он даҳҳо маротиба аз намаки аммоний зиёдтар аст ва бо афзоиши ишқорӣ меафзояд. Заҳролудии нитрогени аммиак бо арзиши рН ва ҳарорати оби ҳавз зич алоқаманд аст, умуман, ҳар қадар арзиши рН ва ҳарорати об баландтар бошад, заҳролудӣ ҳамон қадар қавитар аст.

Ду усули тақрибии ҳассосияти колориметрӣ, ки одатан барои муайян кардани аммиак истифода мешаванд, усули классикии реактиви Несслер ва усули фенол-гипохлорит мебошанд. Титрҳо ва усулҳои электрикӣ низ барои муайян кардани аммиак маъмулан истифода мешаванд; Вақте ки миқдори нитрогени аммиак баланд аст, усули титркунии дистилятсияро низ истифода бурдан мумкин аст. (Стандартҳои миллӣ усули реактиви Нат, спектрофотометрияи кислотаи салисилӣ, усули дистилятсия-титркуниро дар бар мегиранд)

2. Раванди тозакунии нитрогени физикӣ ва кимиёвӣ

① Усули боришоти кимиёвӣ

Усули боришоти кимиёвӣ, ки бо номи усули боришоти MAP низ маълум аст, ин илова кардани магний ва кислотаи фосфорӣ ё гидроген фосфат ба оби партов, ки дорои нитрогени аммоний аст, мебошад, то ки NH4+ дар оби партов бо Mg+ ва PO4- дар маҳлули обӣ реаксия карда, боришоти аммоний ва магний фосфатро ба вуҷуд орад, формулаи молекулавии он MgNH4P04.6H20 аст, то ба мақсади тоза кардани нитрогени аммоний ноил гардад. Фосфати аммонийи магний, ки маъмулан бо номи струвит маъруф аст, метавонад ҳамчун компост, иловаи хок ё маводи зидди сӯхтор барои маҳсулоти сохтории сохтмонӣ истифода шавад. Муодилаи реаксия чунин аст:

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04

Омилҳои асосие, ки ба таъсири табобатии боришоти кимиёвӣ таъсир мерасонанд, инҳоянд: арзиши рН, ҳарорат, консентратсияи нитрогени аммоний ва таносуби молярӣ (n(Mg+): n(NH4+): n(P04-)). Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки вақте ки арзиши рН 10 ва таносуби молярии магний, нитроген ва фосфор 1.2:1:1.2 аст, таъсири табобатӣ беҳтар аст.

Бо истифода аз хлориди магний ва гидрогенфосфати динатрий ҳамчун агентҳои таҳшинкунанда, натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки таъсири табобат вақте беҳтар аст, ки арзиши рН 9,5 ва таносуби молярии магний, нитроген ва фосфор 1,2:1:1 бошад.

Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки MgC12+Na3PO4.12H20 нисбат ба дигар комбинатсияҳои агентҳои таҳшинкунанда бартарӣ дорад. Вақте ки арзиши рН 10.0 аст, ҳарорат 30℃ аст, n(Mg+): n(NH4+): n(P04-)= 1:1:1, консентратсияи массавии нитрогени аммиак дар оби партов пас аз омехта кардан барои 30 дақиқа аз 222 мг/л пеш аз коркард то 17 мг/л кам мешавад ва суръати тозакунӣ 92.3% -ро ташкил медиҳад.

Усули боришоти кимиёвӣ ва усули мембранаи моеъ барои тоза кардани оби партови саноатии нитрогени аммиакии консентратсияи баланд якҷоя карда шуданд. Дар шароити беҳсозии раванди боришот, суръати тозакунии нитрогени аммиак ба 98,1% расид ва сипас коркарди минбаъда бо усули плёнкаи моеъ консентратсияи нитрогени аммиакро то 0,005 г/л коҳиш дод ва ба стандарти миллии партовҳои дараҷаи аввал расид.

Таъсири хориҷшавии ионҳои металлии дувалентӣ (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) ба ғайр аз Mg+ ба нитрогени аммиак таҳти таъсири фосфат таҳқиқ карда шуд. Барои обҳои партови сулфати аммоний раванди нави боришоти CaSO4-MAP пешниҳод карда шуд. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки танзимгари анъанавии NaOH-ро бо оҳак иваз кардан мумкин аст.

Бартарии усули боришоти кимиёвӣ дар он аст, ки вақте ки консентратсияи партовҳои нитрогени аммиак баланд аст, истифодаи усулҳои дигар, ба монанди усули биологӣ, усули хлоркунии нуқтаи шикастан, усули ҷудокунии мембрана, усули мубодилаи ионҳо ва ғайра маҳдуд аст. Дар айни замон, усули боришоти кимиёвӣ метавонад барои коркарди пешакӣ истифода шавад. Самаранокии тозакунии усули боришоти кимиёвӣ беҳтар аст ва он бо ҳарорат маҳдуд намешавад ва амалиёт содда аст. Лойи боришшуда, ки дорои фосфати аммонийи магний аст, метавонад ҳамчун нуриҳои мураккаб барои амалӣ кардани истифодаи партовҳо истифода шавад ва бо ин васила қисме аз хароҷотро ҷуброн кунад; Агар онро бо баъзе корхонаҳои саноатӣ, ки партовҳои фосфатӣ истеҳсол мекунанд ва корхонаҳое, ки шӯрбои намак истеҳсол мекунанд, якҷоя кардан мумкин бошад, он метавонад хароҷоти дорусозиро сарфа кунад ва истифодаи миқёси васеъро осон кунад.

Камбудии усули боришоти кимиёвӣ дар он аст, ки аз сабаби маҳдуд будани маҳсули ҳалшавандагии фосфати аммоний, магний, пас аз расидан ба консентратсияи муайяни нитрогени аммиак дар оби партов, таъсири тозакунӣ возеҳ нест ва арзиши воридот хеле зиёд мешавад. Аз ин рӯ, усули боришоти кимиёвӣ бояд дар якҷоягӣ бо дигар усулҳои мувофиқ барои коркарди пешрафта истифода шавад. Миқдори реагентҳои истифодашуда зиёд, лойҳои ҳосилшуда зиёд ва арзиши коркард баланд аст. Ворид намудани ионҳои хлорид ва фосфори боқимонда ҳангоми ворид кардани моддаҳои кимиёвӣ метавонад ба осонӣ боиси ифлосшавии дуюмдараҷа гардад.

Истеҳсолкунанда ва таъминкунандаи яклухти сулфати алюминий | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

Истеҳсолкунанда ва таъминкунандаи яклухти фосфати натрийи дуасазӣ | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

② усули пуф кардан

Бартараф кардани нитрогени аммиак бо усули дамзанӣ барои танзим кардани арзиши рН ба сілтӣ аст, то ки иони аммиак дар оби партов ба аммиак табдил ёбад, то он асосан дар шакли аммиаки озод мавҷуд бошад ва сипас аммиаки озод аз оби партов тавассути гази интиқолдиҳанда хориҷ карда шавад, то ҳадафи хориҷ кардани нитрогени аммиак ба даст оварда шавад. Омилҳои асосии таъсиррасон ба самаранокии дамзанӣ арзиши рН, ҳарорат, таносуби газ-моеъ, суръати ҷараёни газ, консентратсияи ибтидоӣ ва ғайра мебошанд. Дар айни замон, усули дамзанӣ дар коркарди оби партов бо консентратсияи баланди нитрогени аммиак васеъ истифода мешавад.

Хориҷ кардани нитрогени аммиак аз лӯлаҳои партовгоҳ бо усули пуф кардан омӯхта шуд. Муайян карда шуд, ки омилҳои асосии танзимкунандаи самаранокии пуф кардан ҳарорат, таносуби газ-моеъ ва арзиши рН буданд. Вақте ки ҳарорати об аз 2590 зиёд аст, таносуби газ-моеъ тақрибан 3500 ва рН тақрибан 10.5 аст, суръати тозакунӣ барои лӯлаҳои партовгоҳ бо консентратсияи нитрогени аммиак то 2000-4000 мг/л метавонад ба зиёда аз 90% расад. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки вақте ки рН=11.5, ҳарорати тозакунӣ 80cC ва вақти тозакунӣ 120 дақиқа аст, суръати тозакунии нитрогени аммиак дар оби партовгоҳ метавонад ба 99.2% расад.

Самаранокии парокандашавии оби партови дорои нитрогени аммиакии консентратсияи баланд тавассути бурҷи парокандашавии ҷараёни муқобил анҷом дода шуд. Натиҷаҳо нишон доданд, ки самаранокии парокандашавӣ бо афзоиши арзиши рН афзоиш ёфтааст. Ҳар қадар таносуби газ ва моеъ калонтар бошад, ҳамон қадар қувваи пешбарандаи интиқоли массаи парокандашавии аммиак зиёдтар мешавад ва самаранокии парокандашавӣ низ меафзояд.

Хориҷ кардани нитрогени аммиак бо усули дамзанӣ самаранок, осон истифодашаванда ва идорашаванда аст. Нитрогени аммиаки дамзандаро метавон ҳамчун ҷаббанда бо кислотаи сулфат истифода бурд ва пули кислотаи сулфати ҳосилшударо ҳамчун нуриҳо истифода бурдан мумкин аст. Усули дамзанӣ як технологияи маъмулан истифодашаванда барои тоза кардани нитрогени физикӣ ва химиявӣ дар айни замон мебошад. Аммо, усули дамзанӣ баъзе камбудиҳо дорад, ба монанди пайдоиши зуд-зуд дар бурҷи дамзанӣ, самаранокии пасти тоза кардани нитрогени аммиак дар ҳарорати паст ва ифлосшавии дуюмдараҷа, ки аз гази дамзанӣ ба вуҷуд меояд. Усули дамзанӣ одатан бо дигар усулҳои тозакунии партовҳои нитрогени аммиакӣ барои пешаки тоза кардани партовҳои нитрогени аммиакии консентратсияи баланд якҷоя карда мешавад.

③Хлоркунии нуқтаи танаффус

Механизми хориҷ кардани аммиак тавассути хлоркунии нуқтаи шикастан аз он иборат аст, ки гази хлор бо аммиак реаксия карда, гази нитрогени безарарро ба вуҷуд меорад ва N2 ба атмосфера мебарояд, ки ин боиси идомаи манбаи реаксия ба тарафи рост мегардад. Формулаи реаксия чунин аст:

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

Вақте ки гази хлор ба оби партов то нуқтаи муайян интиқол дода мешавад, миқдори хлори озод дар об кам ва консентратсияи аммиак ба сифр баробар аст. Вақте ки миқдори гази хлор аз нуқта мегузарад, миқдори хлори озод дар об меафзояд, аз ин рӯ, нуқта нуқтаи шикаст ва хлоркунӣ дар ин ҳолат нуқтаи шикаст хлоркунӣ номида мешавад.

Усули хлоркунии нуқтаи шикастан барои тоза кардани оби партови пармакунӣ пас аз дамидани нитрогени аммиак истифода мешавад ва таъсири коркард мустақиман аз раванди дамидани нитрогени аммиаки пешакӣ таъсир мерасонад. Вақте ки 70% нитрогени аммиак дар оби партов бо раванди дамкунӣ хориҷ карда мешавад ва сипас бо хлоркунии нуқтаи шикастан коркард карда мешавад, консентратсияи массавии нитрогени аммиак дар партов камтар аз 15 мг/л аст. Чжан Шенли ва ҳамкоронаш партови симулятсияи нитрогени аммиакро бо консентратсияи массавии 100 мг/л ҳамчун объекти тадқиқот гирифтанд ва натиҷаҳои тадқиқот нишон доданд, ки омилҳои асосӣ ва дуюмдараҷае, ки ба тоза кардани нитрогени аммиак тавассути оксидшавии гипохлорити натрий таъсир мерасонанд, таносуби миқдории хлор ба нитрогени аммиак, вақти реаксия ва арзиши рН буданд.

Усули хлоркунии нуқтаи шикаст самаранокии баланди тозакунии нитрогенро дорад, суръати тозакунӣ метавонад ба 100% расад ва консентратсияи аммиакро дар обҳои партов ба сифр кам кардан мумкин аст. Таъсир устувор аст ва аз ҳарорат таъсир намегирад; Таҷҳизоти камтар сармоягузорӣ, вокуниши зуд ва пурра; Он таъсири стерилизатсия ва безараргардониро ба обанбор дорад. Доираи татбиқи усули хлоркунии нуқтаи шикаст дар он аст, ки консентратсияи партовҳои нитрогени аммиак камтар аз 40 мг/л аст, аз ин рӯ усули хлоркунии нуқтаи шикаст асосан барои коркарди пешрафтаи партовҳои нитрогени аммиак истифода мешавад. Талаботи истифода ва нигоҳдории бехатар баланд аст, арзиши коркард баланд аст ва маҳсулоти иловагии хлораминҳо ва органикии хлордор боиси ифлосшавии дуюмдараҷа мешаванд.

④ усули оксидшавии каталитикӣ

Усули оксидшавии каталитикӣ тавассути таъсири катализатор, дар зери ҳарорат ва фишори муайян, тавассути оксидшавии ҳаво, моддаҳои органикӣ ва аммиак дар обҳои партов оксид карда шуда, ба моддаҳои безарар, ба монанди CO2, N2 ва H2O, таҷзия карда мешаванд, то ҳадафи тозакуниро ба даст оранд.

Омилҳое, ки ба таъсири оксидшавии каталитикӣ таъсир мерасонанд, инҳоянд: хусусиятҳои катализатор, ҳарорат, вақти реаксия, арзиши рН, консентратсияи нитрогени аммиак, фишор, шиддати омехтакунӣ ва ғайра.

Раванди таҷзияи нитрогени аммонийи озоншуда омӯхта шуд. Натиҷаҳо нишон доданд, ки ҳангоми афзоиши арзиши рН, як навъ радикали HO бо қобилияти оксидшавии қавӣ ба вуҷуд омад ва суръати оксидшавӣ ба таври назаррас суръат гирифт. Таҳқиқотҳо нишон медиҳанд, ки озон метавонад нитрогени аммонийро ба нитрит ва нитритро ба нитрат оксид кунад. Консентратсияи нитрогени аммоний дар об бо гузашти вақт коҳиш меёбад ва суръати хориҷшавии нитрогени аммоний тақрибан 82% -ро ташкил медиҳад. CuO-Mn02-Ce02 ҳамчун катализатори композитӣ барои коркарди партовҳои нитрогени аммоний истифода шудааст. Натиҷаҳои таҷрибавӣ нишон медиҳанд, ки фаъолияти оксидшавии катализатори композитии навтаъсис ба таври назаррас беҳтар шудааст ва шароити мувофиқи раванд 255℃, 4.2MPa ва рН=10.8 мебошанд. Ҳангоми коркарди партовҳои нитрогени аммоний бо консентратсияи ибтидоии 1023 мг/л, суръати хориҷшавии нитрогени аммоний метавонад дар давоми 150 дақиқа ба 98% расад ва ба стандарти миллии партови дуюмдараҷа (50 мг/л) расад.

Самаранокии каталитикии фотокатализатори TiO2 бо цеолит бо истифода аз цеолит тавассути омӯзиши суръати таҷзияи нитрогени аммиак дар маҳлули кислотаи сулфат таҳқиқ карда шуд. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки миқдори оптималии фотокатализатори TiO2/цеолит 1,5 г/л ва вақти реаксия дар зери таъсири нурҳои ултрабунафш 4 соат аст. Суръати тозакунии нитрогени аммиак аз обҳои партов метавонад ба 98,92% расад. Таъсири тозакунии диоксиди оҳани баланд ва нано-чин дар зери нури ултрабунафш ба фенол ва нитрогени аммиак омӯхта шуд. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки суръати тозакунии нитрогени аммиак ҳангоми истифодаи рН=9,0 ба маҳлули нитрогени аммиак бо консентратсияи 50 мг/л 97,5% аст, ки ин 7,8% ва 22,5% аз сатҳи танҳо оҳани баланд ё диоксиди чинӣ баландтар аст.

Усули оксидшавии каталитикӣ дорои бартариҳои самаранокии баланди тозакунӣ, раванди содда, майдони хурди поён ва ғайра мебошад ва аксар вақт барои тоза кардани оби партови нитрогени аммиак бо консентратсияи баланд истифода мешавад. Мушкилии истифода дар пешгирии аз даст додани катализатор ва муҳофизати зангзании таҷҳизот мебошад.

⑤усули оксидшавии электрохимиявӣ

Усули оксидшавии электрохимиявӣ ба усули тоза кардани ифлоскунандаҳо дар об тавассути истифодаи электрооксидатсия бо фаъолияти каталитикӣ дахл дорад. Омилҳои таъсиррасон зичии ҷараён, суръати ҷараёни вуруд, вақти баромад ва вақти маҳлули нуқтаӣ мебошанд.

Оксидшавии электрохимиявии оби партови аммиак-нитроген дар як камераи электролитии ҷараёни гардишкунанда омӯхта шуд, ки дар он мусбат барқи шабакавии Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 ва манфӣ барқи шабакавии Ti мебошад. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки вақте ки консентратсияи иони хлорид 400 мг/л аст, консентратсияи ибтидоии нитрогени аммиак 40 мг/л, суръати ҷараёни таъсир 600 мл/дақ, зичии ҷараён 20 мА/см3 ва вақти электролит 90 дақиқа аст, суръати хориҷ кардани нитрогени аммиак 99,37% аст. Ин нишон медиҳад, ки оксидшавии электролитии оби партови аммиак-нитроген дурнамои хуби истифода дорад.

3. Раванди тозакунии нитрогени биохимиявӣ

①тамоми нитрификасия ва денитрификасия

Нитрификатсия ва денитрификатсияи пурра як навъ усули биологӣ аст, ки дар айни замон муддати тӯлонӣ васеъ истифода мешавад. Он нитрогени аммиакро дар оби партов тавассути як қатор реаксияҳо ба монанди нитрификатсия ва денитрификатсия таҳти таъсири микроорганизмҳои гуногун ба нитроген табдил медиҳад, то ҳадафи тозакунии оби партовро ба даст орад. Раванди нитрификатсия ва денитрификатсия барои хориҷ кардани нитрогени аммиак бояд аз ду марҳила гузарад:

Реаксияи нитрификация: Реаксияи нитрификация аз ҷониби микроорганизмҳои автотрофии аэробӣ анҷом дода мешавад. Дар ҳолати аэробӣ, нитрогени ғайриорганикӣ ҳамчун манбаи нитроген барои табдил додани NH4+ ба NO2- истифода мешавад ва сипас он ба NO3- оксид мешавад. Раванди нитрификацияро метавон ба ду марҳила тақсим кард. Дар марҳилаи дуюм, нитрит аз ҷониби бактерияҳои нитрификӣ ба нитрат (NO3-) ва нитрит аз ҷониби бактерияҳои нитрификӣ ба нитрат (NO3-) табдил меёбад.

Реаксияи денитрификация: Реаксияи денитрификация равандест, ки дар он бактерияҳои денитрификациякунанда нитрогени нитрит ва нитрогени нитратро дар ҳолати гипоксия ба нитрогени газӣ (N2) табдил медиҳанд. Бактерияҳои денитрификациякунанда микроорганизмҳои гетеротрофӣ мебошанд, ки аксари онҳо ба бактерияҳои амфикикӣ тааллуқ доранд. Дар ҳолати гипоксия, онҳо оксигенро дар нитрат ҳамчун қабулкунандаи электрон ва моддаҳои органикӣ (ҷузъи BOD дар обҳои партов) ҳамчун донори электрон барои таъмини энергия ва оксидшавӣ ва устуворшавӣ истифода мебаранд.

Барномаҳои муҳандисии нитрификация ва денитрификация асосан AO, A2O, канали оксидшавӣ ва ғайраро дар бар мегиранд, ки усули баркамолтарест, ки дар саноати тозакунии нитрогени биологӣ истифода мешавад.

Усули нитрификация ва денитрификатсия бартариҳои таъсири устувор, кори оддӣ, набудани ифлосшавии дуюмдараҷа ва арзиши пастро дорад. Ин усул инчунин баъзе камбудиҳо дорад, ба монанди манбаи карбон бояд илова карда шавад, вақте ки таносуби C/N дар обҳои партов паст аст, талаботи ҳарорат нисбатан сахт аст, самаранокӣ дар ҳарорати паст паст аст, масоҳат калон аст, талабот ба оксиген зиёд аст ва баъзе моддаҳои зараровар, ба монанди ионҳои металлҳои вазнин, ба микроорганизмҳо таъсири фишоровар доранд, ки пеш аз анҷом додани усули биологӣ бояд хориҷ карда шаванд. Илова бар ин, консентратсияи баланди нитрогени аммиак дар обҳои партов низ ба раванди нитрификация таъсири боздоранда дорад. Аз ин рӯ, пеш аз коркарди обҳои партови нитрогени аммиак бо консентратсияи баланд коркарди пешакӣ бояд анҷом дода шавад, то ки консентратсияи обҳои партови нитрогени аммиак камтар аз 500 мг/л бошад. Усули анъанавии биологӣ барои коркарди обҳои партови нитрогени аммиак, ки дорои моддаҳои органикӣ мебошанд, ба монанди обҳои партови маишӣ, обҳои партови кимиёвӣ ва ғайра мувофиқ аст.

②Нитрификатсияи ҳамзамонӣ ва денитрификатсия (SND)

Вақте ки нитрификация ва денитрификасия якҷоя дар як реактор анҷом дода мешаванд, онро денитрификасияи ҳамзамони ҳозима (SND) меноманд. Оксигени ҳалшуда дар оби партов бо суръати диффузия маҳдуд мешавад, то градиенти оксигени ҳалшударо дар минтақаи микромуҳит дар флок ё биофилми микробӣ ба вуҷуд орад, ки градиенти оксигени ҳалшударо дар сатҳи берунии флок ё биофилми микробӣ барои афзоиш ва паҳншавии бактерияҳои нитрификасияи аэробӣ ва бактерияҳои аммониякунанда мусоид мегардонад. Ҳар қадар ба флок ё мембрана амиқтар ворид шавад, консентратсияи оксигени ҳалшуда ҳамон қадар пасттар мешавад, ки дар натиҷа минтақаи аноксик ба вуҷуд меояд, ки дар он бактерияҳои денитрификатсионӣ бартарӣ доранд. Ҳамин тариқ, раванди ҳозима ва денитрификасияи ҳамзамонро ташкил медиҳад. Омилҳое, ки ба ҳозима ва денитрификасияи ҳамзамони таъсир мерасонанд, арзиши рН, ҳарорат, ишқорӣ, манбаи карбони органикӣ, оксигени ҳалшуда ва синну соли лой мебошанд.

Нитрификасия/денитрификасияи ҳамзамонӣ дар хандақи оксидшавии Каррусел вуҷуд дошт ва консентратсияи оксигени ҳалшуда байни чархакҳои ҳаводор дар хандақи оксидшавии Каррусел тадриҷан кам мешуд ва оксигени ҳалшуда дар қисми поёнии хандақи оксидшавии Каррусел нисбат ба қисми болоӣ камтар буд. Суръати ташаккул ва истеъмоли нитрогени нитрат дар ҳар як қисми канал қариб баробар аст ва консентратсияи нитрогени аммиак дар канал ҳамеша хеле паст аст, ки ин нишон медиҳад, ки реаксияҳои нитрификасия ва денитрификасия ҳамзамон дар канали оксидшавии Каррусел ба амал меоянд.

Таҳқиқот оид ба тозакунии партовҳои хонагӣ нишон медиҳад, ки ҳар қадар CODCr баландтар бошад, ҳамон қадар денитрификасия пурратар ва тозакунии TN беҳтар мешавад. Таъсири оксигени ҳалшуда ба нитрификасия ва денитрификасияи ҳамзамон бузург аст. Вақте ки оксигени ҳалшуда дар 0,5 ~ 2 мг/л назорат карда мешавад, таъсири умумии тозакунии нитроген хуб аст. Дар айни замон, усули нитрификасия ва денитрификасия реакторро сарфа мекунад, вақти реаксияро кӯтоҳ мекунад, истеъмоли энергияро кам мекунад, сармоягузорӣро сарфа мекунад ва арзиши рН-ро устувор нигоҳ доштан осон аст.

③Ҳазми кӯтоҳмуддат ва денитрификатсия

Дар ҳамон реактор, бактерияҳои оксидкунандаи аммиак барои оксид кардани аммиак ба нитрит дар шароити аэробӣ истифода мешаванд ва сипас нитрит мустақиман денитрификатсия карда мешавад, то нитрогенро бо моддаҳои органикӣ ё манбаи берунаи карбон ҳамчун донори электрон дар шароити гипоксия ҳосил кунад. Омилҳои таъсиррасонии нитрификация ва денитрификатсияи кӯтоҳмуддат ҳарорат, аммиаки озод, арзиши рН ва оксигени ҳалшуда мебошанд.

Таъсири ҳарорат ба нитрификатсияи кӯтоҳмуддати партовҳои шаҳрӣ бе оби баҳр ва партовҳои шаҳрӣ бо 30% оби баҳр. Натиҷаҳои таҷрибавӣ нишон медиҳанд, ки: барои партовҳои шаҳрӣ бе оби баҳр, баланд бардоштани ҳарорат барои ноил шудан ба нитрификатсияи кӯтоҳмуддат мусоидат мекунад. Вақте ки таносуби оби баҳр дар партовҳои хонагӣ 30% аст, нитрификатсияи кӯтоҳмуддатро дар шароити ҳарорати миёна беҳтар ба даст овардан мумкин аст. Донишгоҳи технологии Делфт раванди SHARON-ро таҳия кардааст, ки истифодаи ҳарорати баланд (тақрибан 30-4090) ба афзоиши бактерияҳои нитрит мусоидат мекунад, то бактерияҳои нитрит рақобатро аз даст диҳанд, дар ҳоле ки бо назорати синну соли лой бактерияҳои нитритро нест мекунад, то ки реаксияи нитрификатсия дар марҳилаи нитрит ба амал ояд.

Бар асоси фарқияти наздикии оксиген байни бактерияҳои нитрит ва бактерияҳои нитрит, Лабораторияи Gent Microbial Ecology раванди OLAND-ро барои ба даст овардани ҷамъшавии нитрогени нитрит тавассути назорати оксигени ҳалшуда барои нест кардани бактерияҳои нитрит таҳия кард.

Натиҷаҳои озмоишии коркарди обҳои партови коксшаванда бо истифода аз нитрификацияи кӯтоҳмуддат ва денитрифизатсия нишон медиҳанд, ки вақте ки консентратсияи COD, нитрогени аммиак, TN ва фенол ба 1201.6,510.4,540.1 ва 110.4 мг/л баробар аст, консентратсияи миёнаи COD, нитрогени аммиак, TN ва фенол мутаносибан 197.1,14.2,181.5 ва 0.4 мг/л мебошанд. Сатҳи мувофиқи тозакунӣ мутаносибан 83.6%, 97.2%, 66.4% ва 99.6% -ро ташкил дод.

Раванди нитрификация ва денитрификасияи кӯтоҳмуддат аз марҳилаи нитрат намегузарад ва манбаи карбони заруриро барои тоза кардани нитрогени биологӣ сарфа мекунад. Он барои обҳои партови нитрогени аммиак бо таносуби пасти C/N бартариҳои муайян дорад. Нитрификация ва денитрификасияи кӯтоҳмуддат бартариҳои камтари лой, кӯтоҳ будани вақти реаксия ва сарфаи ҳаҷми реакторро дорад. Аммо, нитрификация ва денитрификасияи кӯтоҳмуддат ҷамъшавии устувор ва пойдори нитритро талаб мекунад, аз ин рӯ, чӣ гуна бояд фаъолияти бактерияҳои нитрификаториро самаранок боздорад, калиди асосӣ мегардад.

④ Оксидшавии аммиаки анаэробӣ

Амоксидшавии анаэробӣ раванди оксидшавии мустақими нитрогени аммиак ба нитроген аз ҷониби бактерияҳои автотрофӣ дар ҳолати гипоксия бо истифода аз нитрогени нитрогенӣ ё нитрогени нитрогенӣ ҳамчун қабулкунандаи электрон мебошад.

Таъсири ҳарорат ва рН ба фаъолияти биологии anammoX омӯхта шуд. Натиҷаҳо нишон доданд, ки ҳарорати оптималии реаксия 30℃ ва арзиши рН 7.8 буд. Имконияти истифодаи реактори anaerobic ammoX барои тоза кардани обҳои партови дорои шӯрии баланд ва нитрогени консентратсияи баланд омӯхта шуд. Натиҷаҳо нишон доданд, ки шӯрии баланд фаъолияти anammoX-ро ба таври назаррас бозмедорад ва ин боздорӣ баръакс буд. Фаъолияти anaerobic ammox-и лойи мутобиқнашуда дар зери шӯрии 30g.L-1(NaC1) нисбат ба лойи назоратӣ 67.5% камтар буд. Фаъолияти anammoX-и лойи мутобиқнашуда нисбат ба назоратӣ 45.1% камтар буд. Вақте ки лойи мутобиқшуда аз муҳити шӯрии баланд ба муҳити шӯрии паст (бе оби шӯр) интиқол дода шуд, фаъолияти anaerobic ammoX 43.1% афзоиш ёфт. Аммо, реактор ҳангоми кор дар муддати тӯлонӣ дар шӯрии баланд ба паст шудани фаъолият майл дорад.

Дар муқоиса бо раванди анъанавии биологӣ, аммокси анаэробӣ як технологияи аз ҷиҳати биологӣ тоза кардани нитроген бо манбаи иловагии карбон, талаботи ками оксиген, ниёз ба реагентҳо барои безараргардонӣ ва истеҳсоли камтари лой мебошад. Камбудиҳои аммокси анаэробӣ дар он аст, ки суръати реаксия суст, ҳаҷми калони реактор ва манбаи карбон барои амМОкси анаэробӣ номусоид аст, ки барои ҳалли мушкилоти партовҳои нитрогени аммиак бо таҷзияи суст аҳамияти амалӣ дорад.

4. раванди ҷудокунӣ ва адсорбсияи бартараф кардани нитроген

① усули ҷудокунии мембрана

Усули ҷудокунии мембрана истифодаи гузариши интихобии мембрана барои ҷудо кардани ҷузъҳои моеъ ба таври интихобӣ бо мақсади ноил шудан ба ҳадафи хориҷ кардани нитрогени аммиак мебошад. Аз ҷумла осмоси баръакс, нанофильтратсия, мембранаи деамминатсионӣ ва электродиализ. Омилҳое, ки ба ҷудокунии мембрана таъсир мерасонанд, хусусиятҳои мембрана, фишор ё шиддат, арзиши рН, ҳарорат ва консентратсияи нитрогени аммиак мебошанд.

Мувофиқи сифати оби партовҳои азотӣ аммоний, ки аз ҷониби корхонаи гудохтани заминҳои нодир хориҷ карда мешаванд, таҷрибаи осмоси баръакс бо истифода аз NH4C1 ва партовҳои симулятсияшудаи NaCI гузаронида шуд. Муайян карда шуд, ки дар ҳамон шароит, осмоси баръакс суръати баланди хориҷшавии NaCI ва NHCl суръати баланди истеҳсоли обро дорад. Пас аз коркарди осмоси баръакс, суръати хориҷшавии NH4C1 77,3% -ро ташкил медиҳад, ки онро ҳамчун коркарди пешакии партовҳои азотӣ аммоний истифода бурдан мумкин аст. Технологияи осмоси баръакс метавонад энергияро сарфа кунад, устувории гармии хуб дорад, аммо муқовимат ба хлор ва муқовимат ба ифлосшавӣ паст аст.

Барои тоза кардани ифлоси партовгоҳҳо раванди ҷудокунии биохимиявии мембранаи нанофилтратсия истифода шуд, ки дар натиҷа 85% ~ 90% моеъи гузаранда мувофиқи стандарт холӣ карда шуд ва танҳо 0% ~ 15% моеъи канализатсия ва лой ба зарфи партовгоҳ баргардонида шуд. Озтурки ва ҳамкорон ифлоси партовгоҳҳои Одайериро дар Туркия бо мембранаи нанофилтратсия коркард карданд ва суръати хориҷ кардани нитрогени аммиак тақрибан 72% буд. Мембранаи нанофилтратсия нисбат ба мембранаи осмоси баръакс фишори пасттарро талаб мекунад ва истифодааш осон аст.

Системаи мембранаи тозакунандаи аммиак одатан дар коркарди обҳои партов бо нитрогени дорои аммиаки баланд истифода мешавад. Нитрогени аммиак дар об мувозинати зерин дорад: NH4- +OH-= NH3+H2O дар ҳолати кор, обҳои партови дорои аммиак дар қабати модули мембрана ва моеъи ҷаббанда дар қубури модули мембрана ҷорист. Вақте ки pH-и обҳои партов зиёд мешавад ё ҳарорат баланд мешавад, мувозинат ба тарафи рост ҳаракат мекунад ва иони аммоний NH4- ба NH3-и газии озод табдил меёбад. Дар ин вақт, NH3-и газӣ метавонад аз марҳилаи оби партов дар қабат тавассути микросӯрохиҳои сатҳи нахи холӣ ба марҳилаи моеъи ҷаббанда дар қубур ворид шавад, ки аз ҷониби маҳлули кислота ҷаббида мешавад ва фавран ба NH4-и ионӣ табдил меёбад. PH-и обҳои партовро аз 10 боло ва ҳароратро аз 35°C (аз 50°C пасттар) боло нигоҳ доред, то NH4 дар марҳилаи обҳои партов пайваста ба NH3 ба муҳоҷирати фазаи моеъи ҷаббанда табдил ёбад. Дар натиҷа, консентратсияи нитрогени аммиак дар тарафи обҳои партов пайваста коҳиш ёфт. Фазаи моеъи ҷабби кислота, азбаски танҳо кислота ва NH4- мавҷуданд, намаки хеле холиси аммонийро ташкил медиҳад ва пас аз гардиши пайваста ба консентратсияи муайян мерасад, ки онро метавон коркард кард. Аз як тараф, истифодаи ин технология метавонад суръати хориҷ кардани нитрогени аммиакро дар обҳои партов хеле беҳтар кунад ва аз тарафи дигар, он метавонад хароҷоти умумии кори системаи тозакунии обҳои партовро коҳиш диҳад.

2 усули электродиализ

Электродиализ усули тоза кардани моддаҳои сахти ҳалшуда аз маҳлулҳои обӣ тавассути истифодаи шиддат байни ҷуфтҳои мембрана мебошад. Таҳти таъсири шиддат, ионҳои аммиак ва дигар ионҳои дар обҳои партови аммиак-нитроген мавҷудбуда тавассути мембрана дар оби консентратсияшудаи дорои аммиак ғанӣ мегарданд, то ҳадафи тозакунӣ ба даст оварда шавад.

Усули электродиализ барои тоза кардани обҳои партови ғайриорганикӣ бо консентратсияи баланди нитрогени аммиак истифода шуд ва натиҷаҳои хуб ба даст оварда шуданд. Барои обҳои партови нитрогени аммиак бо миқдори 2000-3000 мг/л, суръати тозакунии нитрогени аммиак метавонад аз 85% зиёд бошад ва оби консентратсияшудаи аммиакро 8,9% ба даст овардан мумкин аст. Миқдори барқи сарфшуда ҳангоми кори электродиализ ба миқдори нитрогени аммиак дар обҳои партов мутаносиб аст. Коркарди электродиализии обҳои партов бо арзиши рН, ҳарорат ва фишор маҳдуд намешавад ва кор карданаш осон аст.

Бартариҳои ҷудокунии мембранаҳо инҳоянд: барқароршавии баланди нитрогени аммиакӣ, кори осон, таъсири устувори коркард ва набудани ифлосшавии дуюмдараҷа. Аммо, ҳангоми коркарди партовҳои нитрогени аммиакии дорои консентратсияи баланд, ба истиснои мембранаи деаммиакӣ, мембранаҳои дигар ба осонӣ мепечанд ва банд мешаванд ва барқарорсозӣ ва шустани баръакс зуд-зуд рух медиҳанд, ки арзиши коркардро зиёд мекунад. Аз ин рӯ, ин усул барои коркарди пешакӣ ё партовҳои нитрогени аммиакии дорои консентратсияи паст мувофиқтар аст.

③ Усули мубодилаи ионҳо

Усули мубодилаи ионҳо як усулест, ки нитрогени аммиакро аз обҳои партов бо истифода аз маводҳое, ки адсорбсияи қавии интихобии ионҳои аммиакро доранд, хориҷ мекунад. Маводҳои маъмулан истифодашавандаи адсорбсия карбони фаъол, зеолит, монтмориллонит ва қатрони мубодилавӣ мебошанд. Зеолит як навъи силикоалюминат бо сохтори фазоии сеченака, сохтори сӯрохиҳои муқаррарӣ ва сӯрохиҳо мебошад, ки дар байни онҳо клиноптилолит қобилияти адсорбсияи қавии интихобии ионҳои аммиак ва нархи паст дорад, аз ин рӯ он одатан ҳамчун маводи адсорбсия барои обҳои партови нитрогени аммиак дар муҳандисӣ истифода мешавад. Омилҳое, ки ба таъсири табобатии клиноптилолит таъсир мерасонанд, андозаи зарраҳо, консентратсияи таъсири нитрогени аммиак, вақти тамос, арзиши рН ва ғайраро дар бар мегиранд.

Таъсири адсорбсияи цеолит ба нитрогени аммоний аён аст, баъд аз он ранит ва таъсири хок ва керамизит суст аст. Роҳи асосии хориҷ кардани нитрогени аммоний аз цеолит мубодилаи ионҳо мебошад ва таъсири адсорбсияи физикӣ хеле ночиз аст. Таъсири мубодилаи ионии керамит, хок ва ранит ба таъсири адсорбсияи физикӣ монанд аст. Иқтидори адсорбсияи чор пуркунанда бо афзоиши ҳарорат дар диапазони 15-35℃ коҳиш ёфт ва бо афзоиши арзиши рН дар диапазони 3-9 афзоиш ёфт. Мувозинати адсорбсия пас аз 6 соат ларзиш ба даст омад.

Имконияти тоза кардани нитрогени аммиак аз лӯлаҳои партовгоҳ бо истифода аз адсорбсияи цеолит омӯхта шуд. Натиҷаҳои таҷрибавӣ нишон медиҳанд, ки ҳар як грамм цеолит дорои потенсиали маҳдуди адсорбсияи 15,5 мг нитрогени аммиак мебошад, вақте ки андозаи зарраҳои цеолит 30-16 чашмак аст, суръати тозакунии нитрогени аммиак ба 78,5% мерасад ва дар ҳамон вақти адсорбсия, миқдор ва андозаи зарраҳои цеолит, ҳар қадар консентратсияи таъсири нитрогени аммиак баландтар бошад, суръати адсорбсия ҳамон қадар баландтар мешавад ва цеолит ҳамчун адсорбент метавонад нитрогени аммиакро аз лӯлаҳо тоза кунад. Дар айни замон, қайд карда мешавад, ки суръати адсорбсияи нитрогени аммиак аз ҷониби цеолит паст аст ва барои цеолит расидан ба қобилияти адсорбсияи сершавӣ дар амалиёти амалӣ душвор аст.

Таъсири тозакунии қабати зеолити биологӣ ба нитроген, COD ва дигар ифлоскунандаҳо дар обҳои партови деҳаи симулятсияшуда омӯхта шуд. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки суръати тозакунии нитрогени аммиак аз ҷониби қабати зеолити биологӣ беш аз 95% аст ва тозакунии нитрогени нитрат аз вақти гидравликии истиқомат ба таври назаррас таъсир мерасонад.

Усули мубодилаи ионҳо бартариҳои сармоягузории кам, раванди содда, кори қулай, ҳассос набудани заҳр ва ҳарорат ва истифодаи дубораи цеолит тавассути регенератсияро дорад. Аммо, ҳангоми коркарди партовҳои нитрогени аммиак бо консентратсияи баланд, регенератсия зуд-зуд рух медиҳад, ки ин ба амалиёт нороҳатӣ меорад, аз ин рӯ, онро бояд бо дигар усулҳои коркарди нитрогени аммиак якҷоя кард ё барои коркарди партовҳои нитрогени аммиак бо консентратсияи паст истифода бурд.

Истеҳсолкунанда ва таъминкунандаи цеолити яклухти 4A | EVERBRIGHT (cnchemist.com)