نیتریفیکاسیون کوتاه مدت و نیتریفیکاسیون کوتاه مدت چیست؟

در زمینه نیترات زدایی بیولوژیکی، نیتریفیکاسیون کوتاه برد و نیتریفیکاسیون کوتاه برد دو فرآیند مهم هستند. آنها از مسیرهای سنتی نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی با دامنه کامل عبور می کنند و با تنظیم ساختار جامعه میکروبی به حذف کارآمد نیتروژن می رسند.

01 نیتریفیکاسیون کوتاه مدت

نیتریفیکاسیون کوتاه مدت به فرآیندی اطلاق می شود که در طی فرآیند نیتروژن زدایی بیولوژیکی، فرآیند اکسیداسیون نیتروژن آمونیاکی تنها از طریق ابزارهای کنترل فرآیند خاص تا مرحله نیتریت انجام می شود، یعنی نیتروژن آمونیاکی (NH4+) ابتدا به نیتریت اکسید می شود. NO2-)، و نیتریت دیگر بیشتر به نیترات اکسید نمی شود (NO3-). این فرآیند عمدتاً به افزایش فعالیت باکتری های اکسید کننده آمونیاک (AOB) و مهار مؤثر فعالیت باکتری های نیتریف کننده (NOB) بستگی دارد. مزیت نیتریفیکاسیون کوتاه مدت این است که مصرف اکسیژن و تقاضای منبع کربن را کاهش می دهد، بار مرحله نیترات زدایی بعدی را کاهش می دهد و در نتیجه کارایی نیترات زدایی کل سیستم را بهبود می بخشد.

عوامل موثر و استراتژی های بهینه سازی:

تمرکز DO: DO باید به شدت در 0.5-1.5 میلی گرم در لیتر کنترل شود تا باکتری های نیتریف کننده را مهار کند و برای باکتری های اکسید کننده آمونیاک مفید باشد.

دما و مقدار pH: دمای مناسب (20-30 درجه سانتیگراد) و محیط pH خنثی تا قلیایی ضعیف برای عملکرد پایدار مفید است.

نیتریفیکاسیون کوتاه مدت

SRT (عصر لجن): کوتاه کردن مناسب SRT برای کشت انتخابی باکتری های نیتریفیک کننده کوتاه مدت مفید است.

بار نفوذی: برای جلوگیری از آسیب رساندن به سیستم نیتریفیکاسیون کوتاه برد ناشی از شوک، بار نیتروژن آمونیاکی را پایدار نگه دارید.

02 نیترات زدایی با برد کوتاه

نیترات زدایی با برد کوتاه به کاهش مستقیم نیترات یا نیتریت به گاز نیتروژن (N2) اشاره دارد، که از مرحله کاهش NO3- به NO2- در فرآیند نیترات زدایی معمولی صرف نظر می کند. این فرآیند معمولاً نیاز به باکتری‌های نیترات زدایی ویژه دارد که می‌توانند مستقیماً از نیتریت به عنوان گیرنده الکترون برای واکنش نیترات زدایی در محیط بدون اکسیژن استفاده کنند. نیترات زدایی کوتاه برد نه تنها می تواند از محصول میانی جلوگیری کند - اکسید نیتریک (NO) تولید شده در فرآیند نیترات زدایی سنتی، فشار محیط را کاهش می دهد، بلکه نرخ حذف کل نیتروژن را بهبود می بخشد و ورودی منبع کربن آلی را ذخیره می کند.

عوامل موثر و استراتژی های بهینه سازی:

محیط بدون اکسیژن: شرایط سخت آنوکسیک اساس نیترات زدایی با برد کوتاه است و DO باید زیر 0.5 میلی گرم در لیتر کنترل شود.

مقدار pH: PH بین 6.0-8.0 برای رشد و فعالیت باکتری های نیترات زدایی کوتاه برد مفید است.

دما: دمای مناسب (20-30 درجه سانتیگراد) به افزایش نرخ نیترات زدایی کمک می کند.

نوع منبع کربن و منبع: منابع کربن به راحتی قابل تجزیه و کارآمد را انتخاب کنید و به طور مناسب عرضه کربن را برای ترویج نیترات زدایی کوتاه برد افزایش دهید.

وضعیت جریان و اختلاط در راکتور: از اختلاط یکنواخت در راکتور اطمینان حاصل کنید تا از غلظت بیش از حد اکسیژن در مناطق محلی جلوگیری شود.

03 چگونه جوامع میکروبی را برای دستیابی به نیتریفیکاسیون کوتاه مدت و نیترات زدایی تنظیم کنیم؟

کنترل اکسیژن محلول: تحقق نیتریفیکاسیون کوتاه مدت به مهار فعالیت باکتری های نیتریف کننده (NOB) بستگی دارد. معمولاً غلظت اکسیژن محلول در راکتور به شدت کنترل می‌شود تا سطح پایینی حفظ شود که بتواند عملکرد طبیعی باکتری‌های اکسیدکننده آمونیاک (AOB) را تضمین کند و از رشد NOB جلوگیری کند.

تنظیم دما و pH: جمعیت های مختلف میکروبی سازگاری متفاوتی با شرایط محیطی دارند. با تنظیم دما و مقدار pH راکتور، می توان فعالیت جامعه باکتریایی هدف را به طور انتخابی ارتقا داد. به عنوان مثال، برخی از AOB های خاص می توانند در دماهای پایین تر یا در محدوده pH خاصی فعالیت بیشتری داشته باشند.

بهینه سازی SRT (عصر لجن) و HRT (زمان نگهداری هیدرولیک): تنظیم معقول سن لجن و زمان ماند هیدرولیکی بیوراکتور می تواند به غنی سازی انتخابی AOB و در عین حال حذف یا مهار تکثیر NOB کمک کند.

هوادهی متناوب و درمان بدون اکسیژن: از هوادهی متناوب یا تصفیه قطعه ای برای ایجاد شرایط محیطی که برای نیتریفیکاسیون کوتاه مدت و نیترات زدایی کوتاه مدت مساعد است، استفاده کنید. به عنوان مثال، ابتدا نیتروژن آمونیاکی را در شرایط هوازی به نیتریت تبدیل کنید و سپس به سرعت به شرایط بدون اکسیژن یا بی هوازی تغییر دهید تا نیتریت مستقیماً به نیتروژن احیا شود.

افزودن بازدارنده ها: مواد شیمیایی خاصی را می توان به عنوان بازدارنده NOB استفاده کرد، مانند متانول، ایزوپروپانول و غیره، که می تواند به طور موثری فعالیت NOB را مهار کند و در نتیجه به نیتریفیکاسیون کوتاه مدت دست یابد.

استراتژی افزودن منبع کربن: افزودن منبع کربن مناسب می تواند فرآیند نیترات زدایی را تنظیم کند، به طوری که نیتریت به عنوان گیرنده الکترون قبل از نیترات استفاده می شود و نیترات زدایی کوتاه مدت حاصل می شود.

به طور خلاصه، از طریق یک سری روش‌های کنترل دقیق فرآیند، فرآیندهای نیتریفیکاسیون کوتاه‌مدت و نیترات زدایی کوتاه‌مدت را می‌توان با موفقیت القا کرد و در سیستم‌های تصفیه فاضلاب به طور پایدار عمل کرد، در نتیجه کارایی نیترات زدایی، کاهش مصرف انرژی و کاهش تولید محصولات جانبی را بهبود بخشید.