ما هو بالضبط مصدر الكربون غير العضوي في معالجة مياه الصرف الصحي؟

الزملاء في مجال معالجة المياه والقادمين الجدد إلى هذه الصناعة،اليوم سوف نتحدث عن شيء قد يبدو غير مهم في نظام معالجة مياه الصرف الصحي لكنه يلعب دورا حاسما.

عندما يسمع الناس مصطلح "مصدر الكربون"، فان أول ما يفكرون به غالباً هو مصادر الكربون العضوية مثل الجلوكوز أو أسيتات الصوديوم، والتي يعتبرونها الدعامة الرئيسية لإزالة النيتروجين والفوسفور.ونتيجة لذلكمصادر الكربون غير العضوية غالباً ما يتم تجاهلها لكن بصراحة، بدون مصادر الكربون غير العضوية" مما يؤدي إلى انخفاض حاد في كفاءة العلاج.

اليوم، سوف نقوم بتفكيكها خطوة بخطوة لشرح ما هي مصادر الكربون غير العضوي في الواقع وما هو دورها في معالجة مياه الصرف الصحي.

أولاً، نحتاج إلى توضيح: ما هو مصدر الكربون غير العضوي؟

وبعبارة أخرى، مصادر الكربون غير العضوية هي مركبات الكربون التي تفتقر إلى روابط الكربون والهيدروجين، بمعنى آخر، مصادر الكربون بدون نكهة "عضوية".مصادر الكربون غير العضوية الشائعة التي نواجهها هي في الواقع نوعين فقط، مثل ثنائي الكربونات الصوديوم (صودا الخبز) ، وكربونات الصوديوم، وكربونات الكالسيوم، وحمض الكربونيك الذي يتكون من ثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء. هذه كلها مصادر كربون غير عضوية نموذجية.على عكس مصادر الكربون العضوية، والتي تتطلب من الميكروبات أن "تكافح" للتحلل قبل أن يتم استخدامها، مصادر الكربون غير العضوية لها هياكل أبسط.يمكن للميكروبات "امتصاصها" مباشرة أو معالجتها قليلاً للاستخدامهذه ميزة كبيرة في التفاعلات الكيميائية الحيوية في معالجة مياه الصرف الصحي.

قد يسأل شخص ما، "أليس لدينا بالفعل مصادر الكربون العضوي في نظام معالجة مياه الصرف الصحي لتوفير الطاقة للميكروبات؟ لماذا ما زلنا بحاجة إلى مصادر الكربون غير العضوي؟" أنت تضرب المسمار على الرأسدور مصادر الكربون غير العضوية ليس فقط "اللاعب الاحتياطي" في العديد من السيناريوهات، بل هو في الواقع "اللاعب الرئيسي".

دعونا نبدأ مع العملية الأساسية لمعالجة مياه الصرف الصحي عملية إزالة النيتروجين كما تعلمون جميعًا ، يعتمد إزالة النيتروجين أساسًا على خطوتين: التنيترات والجفاف.أثناء إزالة النيترين، الميكروبات الحية تحتاج إلى مصادر الكربون العضوية كمتبرعين بالإلكترونات، وهذا صحيح. ومع ذلك فإن عملية التنيتر لا يمكن أن تفعل دون مصادر الكربون غير العضوية!البكتيريا النترية هي كائنات صغيرة ذاتية التغذيةماذا تعني "أوتوتروبيك" ؟ It means they don’t rely on consuming organic carbon for survival but instead absorb inorganic carbon sources and utilize the energy generated from oxidizing ammonia nitrogen to synthesize the cellular materials they needفكر في الأمر: إذا كان نظام التنيتر يفتقر إلى مصادر كافية من الكربون غير العضوي، فلن تحصل البكتيريا المتنيترة على ما يكفي من "الطعام"، وسيتم تقييد نموها وتكاثرها.وبالتالي، سوف يتم تقليل كفاءة تحويل النيتروجين الأمونيا إلى النترات والنترات بشكل كبير. النتيجة النهائية هي超标出水氨 超标،整个脱?? 系统直接.

وهنا مثال عملي شائع نجده: العديد من تدفقات مياه الصرف الصحي الصناعية، مثل مياه الصرف الصحي الكيميائية ومياه الصرف الصحي الكهربائية،يحتوي على كمية منخفضة للغاية من الكربون العضوي ولكن مستويات عالية من النيتروجين الأمونياعندما تدخل مياه الصرف الصحي هذه إلى نظام المعالجة الكيميائية الحيوية، فإن مصادر الكربون العضوي المتاحة غير كافية للتخلص من النيترات، ناهيك عن تلبية احتياجات البكتيريا النتراتية.إذا أضفنا مصادر الكربون العضوية فقط في هذه المرحلة، البكتيريا النتراتية ستظل "جائعة". لذلك، يجب أن نستكمل مصادر الكربون غير العضوية مثل بيكربونات الصوديوم لتزويد البكتيريا النتراتية مع "الطعام"." هذا يضمن التقدم السلس لتفاعل التنترة ويضع أساساً متيناً للتنترة اللاحقة وإزالة النيتروجين ".

بالإضافة إلى دعم تفاعل التنيتر، مصادر الكربون غير العضوية لديها وظيفة حاسمة أخرى الحفاظ على استقرار درجة الحموضة في النظام الكيميائي الحيوي.نمو الميكروبات لديه متطلبات pH صارمة جداًيحتاج الخزان الهوائي بشكل عام إلى درجة حموضة بين 6.5 و 8.5، في حين أن الخزان اللاهوائي والخزان غير السميك لكل منهما نطاقات مناسبة خاصة به.تنتج كمية كبيرة من أيونات الهيدروجين، مما يؤدي إلى انخفاض في درجة الحموضة في النظام. عند انخفاض درجة الحموضة ، ليس فقط نشاط البكتيريا النتراتية يتم تثبيطها ولكن وظائف الكائنات الدقيقة الأخرى ،مثل البكتيريا المتباينة في الوحل النشط، هم أيضا متأثرون.

في هذه المرحلة، مصادر الكربون غير العضوية مثل بيكربونات الصوديوم وكربونات الصوديوم تدخل في اللعب!فهي تحييد أيونات الهيدروجين التي تنتج أثناء التفاعلات عندما تضاف إلى النظامعلى سبيل المثال ، يتفاعل بيكربونات الصوديوم مع أيونات الهيدروجين لتشكيل ثاني أكسيد الكربون والماء ، مما يحيد بشكل فعال الحموضة دون توليد منتجات جانبية ضارة.كما أنه يكمل مصادر الكربون للبكتيريا الذاتية النموأثناء التشغيل في الموقع، غالبا ما نواجه حالات حيث انخفضت درجة الحموضة في الخزان الهوائي. إضافة بعض صودا الخبزوالنشاط الميكروبي يتبع ذلكهذه المناورة هي عمليا "إجراء قياسي" لمهندسي معالجة المياه.

بالإضافة إلى ذلك ، في عملية إزالة الفوسفور البيولوجي المحسنة (EBPR) ، تلعب مصادر الكربون غير العضوية أيضًا دورًا.يستند إزالة الفوسفور البيولوجي بشكل أساسي إلى الكائنات الحية المتراكمة البوليفوسفات (PAO)، والتي تطلق الفوسفور في المرحلة اللاهوائية بينما تمتص الأحماض الدهنية المتطايرة (VFA) ومصادر الكربون العضوي الأخرى للتخزين.تتحلل المواد العضوية المتخزّنة من أجل الطاقة وتمتص الفوسفور بشكل مفرط، في نهاية المطاف إزالتها من النظام من خلال تصريف الوحل. ومع ذلك، إذا كانت مياه الصرف الصحي تفتقر إلى مصادر كافية من الكربون العضوي،يمكن أن تتأثر كل من عمليات إطلاق الفوسفور واستيعاب الـ PAOفي مثل هذه الحالات، يمكن أن يساعد إضافة مصادر الكربون غير العضوية، مثل البيكربونات، في عملية استقلاب الـ PAO وتحسين كفاءة إزالة الفوسفور.أن المصدر الرئيسي للكربون لإزالة الفوسفور البيولوجي يبقى الكربون العضوي، مع مصادر الكربون غير العضوية التي تخدم أساسا وظائف مساعدة وتكميلية.

بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة لبعض أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي الصناعية عالية الملح والسمية للغاية، فإن مزايا مصادر الكربون غير العضوي أكثر وضوحاً.المواد السامة في هذا النوع من مياه الصرف الصحي يمكن أن تمنع نشاط الكائنات الدقيقة، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في استخدام مصادر الكربون العضوي.الكائنات الدقيقة ذاتية التغذية لديها قدرة عالية نسبيا على التسامح مع السميةولذلك، فإن إضافة مصادر الكربون غير العضوية يمكن أن تساعد في الحفاظ على عملية الأيض الأساسية للميكروبات وضمان أن نظام معالجة مياه الصرف الصحي لن ينهار بسبب مصادر الكربون غير الكافية.

في هذه المرحلة، قد يسأل بعض الأصدقاء، "كيف ينبغي إضافة مصادر الكربون غير العضوية في التطبيقات العملية؟ هل هناك أي متطلبات محددة

يجب أن يكون هناك بعض التحسينات في هذا الأمر أولاً، يجب أن يتم تحديده بناءً على نوعية المياهلمياه الصرف الصحي عالية تركيز الأمونيا النيتروجينية وقلة محتوى الكربون العضوي، يجب إيلاء اهتمام خاص إلى الطلب على البكتيريا النترية ، ويجب حساب جرعة مصادر الكربون غير العضوية.لكل 1mg من الأمونيا النيتروجينية المأكسة، هناك حاجة إلى حوالي 7.14mg من أيونات البيكربونات (حسبها HCO) ، وهذه القيمة ذات قيمة مرجعية كبيرة في التحليل الفعلي لدينا. ثانيا، طريقة الجمع مهمة أيضا.من الأفضل أن تضيف باستمرار بدلا من فجأة في وقت واحد، والتي يمكن أن تتجنب التقلبات الكبيرة في درجة الحموضة في النظام وتركيز مصدر الكربون، وتوفير بيئة نمو مستقرة للميكروبات.من المهم الانتباه إلى الجمع مع مصادر الكربون العضويعلى سبيل المثال ، يتطلب التنزيف مصادر الكربون العضوية ، في حين يتطلب التنزيف مصادر الكربون غير العضوية. فقط من خلال الجمع بين الاثنين يمكن تحقيق التنزيف الفعال.

بطبيعة الحال، مصادر الكربون غير العضوية ليست قادرة على كل شيء، ولديها أيضا قيود. على سبيل المثال، فإنه لا يمكن أن تحل محل مصادر الكربون العضويةكما البكتيريا denitrifying هي الكائنات الحية الدقيقة heterotrophic التي لا تزال تعتمد على مصادر الكربون العضوي لتزويد الطاقةوعلاوة على ذلك، إذا كانت الجرعة مفرطة، فإنها يمكن أن تجلب أيضا بعض المشاكل، مثل ارتفاع درجة الحموضة في النظام أو القليلة الكلية المفرطة من المياه الصالحة للصرف، مما يزيد من عبء المعالجة اللاحقة.لذا في العملية العملية، يجب علينا تعديل الجرعة على أساس بيانات مراقبة جودة المياه لتحقيق "التغذية الدقيقة".

بعد قول الكثير، أعتقد أن الجميع لديه فهم شامل للدور الذي تلعبه مصادر الكربون غير العضوية في معالجة مياه الصرف الصحي.ولكن "أفضل شريك"- تلعب مصادر الكربون غير العضوية دوراً هاماً في دعم تفاعلات التنيتر، وتثبيت درجة الحموضة في النظام، والمساعدة في إزالة الفوسفور البيولوجي،ومعالجة مياه الصرف الصناعي الصعبة التدهور.

في سنوات الصراع في صناعة معالجة المياه، يمكننا دائمًا أن نجد أن التفاصيل التي تبدو تافهة هي غالبًا مفتاح تحديد تأثير المعالجة.مصادر الكربون غير العضوية هي مثل هذه الوجود، ومن خلال تقييمها واستخدامها بفعالية، نظام معالجة مياه الصرف الصحي لدينا يمكن أن تعمل بشكل أكثر استقرارا وكفاءة.وأرحب أيضاً بالزملاء للتحدث في قسم التعليقات حول الحيل الصغيرة والخبرات التي اكتسبتها في استخدام مصادر الكربون غير العضوية في العمليات العملية!