مبادئ تدهور النيتروجين في مياه الصرف الصحي والامونيا والعوامل المؤثرة على تدهورها

1مبدأ تدهور COD

يشير COD إلى الكمية الإجمالية للمواد العضوية القابلة للاكسدة والمواد غير العضوية القابلة للتخفيض في الماء. جوهر التدهور هو تقسيم المواد العضوية إلى جزيئات صغيرة غير ضارة ،والتي يمكن تصنيفها إلى نوعين

1التدهور الكيميائي الحيوي: الكائنات الدقيقة الهوائية (مثل البكتيريا الزهرية في الوحل النشط) تتمثّل في المواد العضوية، وتحطمها إلى ثاني أكسيد الكربون وهيدروجين أثناء تكوين خلاياها الخاصة.الكائنات الدقيقة الديونية تحلل المواد العضوية الجزيئية الكبيرة إلى الميثان، CO2 ، والمواد الأخرى في ظل ظروف خالية من الأكسجين. وهذا ينطبق على COD قابلة للتحلل بسهولة (على سبيل المثال ، الكربوهيدرات والبروتينات في مياه الصرف الصحي المنزلية).

2التدهور الفيزيائي والكيميائي: بالنسبة لـ COD الشديدة الحرارة (مثل الهيدروكربونات العطرية والمركبات المتعددة الحلقات في مياه الصرف الصناعي) ، الأكسدة المتقدمة (Fenton ،أوكسدة الأوزون) تستخدم لكسر الروابط الكيميائية للمواد العضوية، أو الامتصاص (الفحم المنشط) يستخدم لفصل الملوثات مباشرة، وبالتالي خفض قيمة COD في الأجسام المائية.

تكوين الطلب الكيميائي على الأكسجين (COD) يتكون أساسا من () في المسطحات المائية
أ. جميع المواد العضوية
B. المواد العضوية التي يمكن أن تتأكسدة بواسطة عوامل أكسدة قوية + المواد غير العضوية القابلة للحد جزئيا
ج. جميع المواد غير العضوية
D. تدهور المادة العضوية المترددة II. مبادئ تدهور الأمونيا النيتروجين

تحلل النيتروجين الأمونيا (NH3-N) ينطوي في المقام الأول على تحويل عناصر النيتروجين ، مع المسارات الكيميائية الحيوية هي الطريقة المهيمنة ،في حين أن الأساليب الفيزيائية والكيميائية تستخدم في بعض الأحيان في حالات محددة

التنيترات الكيميائية الحيوية - التنيترات

التنيتر: في ظل ظروف هوائية مع درجة الحموضة المناسبة (7.5-8.5) ودرجة الحرارة (15-30 درجة مئوية)البكتيريا النتراتية الذاتية (البكتيريا المأكسدة للنيترات + البكتيريا المأكسدة للنيترات) تحويل NH3-N أولاً إلى النيترات النيتروجيني (NO2−-N)، ثم تحويله إلى النيتريتين النيتروجيني (NO3-N).

تفاعل إزالة النيترون: البكتيريا غير الصالحة للتغذية التي تستخدم النيترون النترات كمقبول للإلكترونات، وتقلله إلى N2، والذي يتم إطلاقه في الغلاف الجوي.وبالتالي إكمال إزالة النيتروجين.

2طريقة التجسيد

◦ طريقة التخلص: ضبط درجة الحموضة في مياه الصرف الصحي إلى 10.5-11.5، تحويل أيونات الأمونيوم (NH4+) إلى الأمونيا الحرة (NH3) ، وتجريد الأمونيا إلى الغلاف الجوي من خلال التهوية.

طريقة الكلور عند نقطة الانقطاع: إضافة مادة أكسدة مثل الكلور لتأكسيد النيتروجين الأمونيا إلى N2، مناسبة لمعالجة الطوارئ لمياه الصرف الصحي من النيتروجين الأمونيا ذات التركيز المنخفض.

III. العوامل الأساسية التي تؤثر على تدهور COD

خصائص جودة المياه: تتأثر COD المتحللة بسهولة (الكربوهيدرات والبروتينات) بشكل كبير بالنشاط الميكروبي؛ COD الصعب التحلل (الهيدروكربونات العطرية،المركبات الهتروسيكلية) تعتمد على كثافة الأكسدة لعمليات الأكسدة المتقدمة، والتي لا يمكن تفكيكها بفعالية بواسطة الطرق الكيميائية الحيوية التقليدية.

2الظروف الميكروبية: تتطلب العمليات الهوائية كمية كافية من الأكسجين المذاب (DO 2-4mg/L) وتركيز الوحل المناسب (MLSS 2000-4000mg/L).تتطلب العمليات اللاهوائية بيئة خالية تماماً من الأكسجين ووقت احتباس الوحل المناسب (SRT)إن عدم التوازن في مجموعات الميكروبات سيؤدي مباشرة إلى تقليل كفاءة التدهور.

3المعايير البيئية: درجة حرارة الماء (المجموعة المثلى: 20-35 درجة مئوية) ، الحموضة (6.5-8.5).الفينول) يمكن أن يضر سكان البكتيريا، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في كفاءة إزالة COD.

4عملية التشغيل: وقت الاحتفاظ الهيدروليكي (HRT) ونسبة الارتداد في الأساليب الكيميائية الحيوية ، وكذلك جرعة المفاعلات الكيميائية (على سبيل المثال ،نسبة Fe2+ إلى H2O2 في عامل فنتون) ووقت التفاعل في الأساليب الفيزيائية الكيميائية، كلها تؤثر على كفاءة تدهور COD.

4العوامل الرئيسية التي تؤثر على تدهور النيتروجين الأمونيا

نشاط بكتيريا النيتروزة: البكتيريا النيتروزية ذاتية التغذية، تنمو ببطء، وتكون حساسة لظروف البيئة.يتطلبون كمية كافية من الأكسجين المذاب (DO ≥ 2mg / L) ووقت احتباس أطول للطين (SRT 10-20d)يمكن أن تؤدي الظروف غير السامة أو وقت احتفاظ الوحل القصير للغاية إلى الركود في تفاعل النيتروزة.

2المعايير البيئية: درجة حرارة المياه (15-30 درجة مئوية) ، أقل من 10 درجات مئوية تقلل بشكل كبير من معدلات النترة؛ الحموضة (7.5-8.5) ، الظروف الحمضية تمنع نشاط البكتيريا النترة.المواد السامة (مثل المعادن الثقيلة، السيانيد) تقتل مباشرة البكتيريا النتراتية.

3- ظروف إزالة النيتريت: تتطلب البكتيريا المزيفة الأكسجين بيئة ناقصة الأكسجين ومصدر الكربون الكافي (نسبة C/N ≥ 5:1).مما يؤدي إلى نترات النيتروجين المتبقي من تحويل النيتروجين الأمونيا و صعوبة الوفاء بمعايير النيتروجين الكلية.

4معايير العملية: وقت الاحتفاظ الهيدروليكي وكثافة التهوية في مرحلة النيترات، وكذلك دقة ضبط الـ pH (10.5-11.5) وحجم الهواء في المنهج الفيزيائي الكيميائي (طريقة التخلص)، جميعها تؤثر على كفاءة إزالة النيتروجين الأمونيا.

V. العوامل المشتركة المؤثرة

• الحمل المؤثر: التذبذبات المفرطة في تركيزات COD ونيتروجين الأمونيا، التي تتجاوز قدرة عملية المعالجة، ستؤدي إلى ارتفاع نوعية مياه الصرف الصحي.

• تأثير المعالجة المسبقة: إذا فشلت عمليات المعالجة المسبقة مثل الشبكات وغرف الحصى في إزالة المواد الصلبة المعلقة والشوائب الجسيمية الكبيرة بشكل فعال ، فيمكن أن تسد المفاعلات ،يضعف كفاءة نقل الكتلة، وتقلل بشكل غير مباشر من أداء التدهور.