Kemikali na mchakato wa kuondoa nitrojeni ya amonia kutoka kwa maji

1. Nitrojeni ya amonia ni nini?

Nitrojeni ya amonia inarejelea amonia katika mfumo wa amonia huru (au amonia isiyo ya ioni, NH3) au amonia ya ioni (NH4+). pH ya juu na uwiano mkubwa wa amonia huru; Kinyume chake, uwiano wa chumvi ya amonia ni mkubwa.

Nitrojeni ya Amonia ni virutubisho vilivyomo ndani ya maji, ambavyo vinaweza kusababisha uundaji wa maji, na ndicho kichafuzi kikuu kinachotumia oksijeni katika maji, ambacho ni sumu kwa samaki na baadhi ya viumbe vya majini.

Athari kuu ya nitrojeni ya amonia kwenye viumbe vya majini ni amonia huru, ambayo sumu yake ni kubwa mara kadhaa kuliko ile ya chumvi ya amonia, na huongezeka kadri alkali inavyoongezeka. Sumu ya nitrojeni ya amonia inahusiana kwa karibu na thamani ya pH na halijoto ya maji ya bwawa, kwa ujumla, kadiri thamani ya pH na halijoto ya maji inavyokuwa juu, ndivyo sumu inavyokuwa na nguvu zaidi.

Mbinu mbili za takriban za rangi zinazotumika kubaini amonia ni mbinu ya kawaida ya kitendanishi cha Nessler na mbinu ya phenol-hypochlorite. Mbinu za upimaji na umeme pia hutumika kubaini amonia; Wakati kiwango cha nitrojeni ya amonia kiko juu, mbinu ya upimaji wa utoneshaji inaweza pia kutumika. (Viwango vya kitaifa ni pamoja na mbinu ya kitendanishi cha Nath, spectrophotometria ya asidi ya salicylic, mbinu ya utoneshaji - utoneshaji)

2. Mchakato wa kuondoa nitrojeni kimwili na kemikali

① Mbinu ya kemikali ya kunyesha

Mbinu ya kemikali ya kunyesha, ambayo pia inajulikana kama mbinu ya kunyesha ya MAP, ni kuongeza magnesiamu na asidi fosforasi au fosfeti hidrojeni kwenye maji machafu yenye nitrojeni ya amonia, ili NH4+ katika maji machafu huguswa na Mg+ na PO4- katika mmumunyo wa maji ili kutoa kunyesha kwa fosfeti ya magnesiamu ya amonia, fomula ya molekuli ni MgNH4P04.6H20, ili kufikia lengo la kuondoa nitrojeni ya amonia. Fosfeti ya amonia ya magnesiamu, inayojulikana kama struvite, inaweza kutumika kama mbolea, nyongeza ya udongo au kizuia moto kwa ajili ya ujenzi wa bidhaa za kimuundo. Mlinganyo wa mmenyuko ni kama ifuatavyo:

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04

Mambo makuu yanayoathiri athari ya matibabu ya mvua ya kemikali ni thamani ya pH, halijoto, mkusanyiko wa nitrojeni ya amonia na uwiano wa molari (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)). Matokeo yanaonyesha kwamba wakati thamani ya pH ni 10 na uwiano wa molari wa magnesiamu, nitrojeni na fosforasi ni 1.2:1:1.2, athari ya matibabu ni bora zaidi.

Kwa kutumia kloridi ya magnesiamu na fosfeti ya hidrojeni ya disodiamu kama mawakala wa kuchochea, matokeo yanaonyesha kuwa athari ya matibabu ni bora zaidi wakati thamani ya pH ni 9.5 na uwiano wa molar wa magnesiamu, nitrojeni na fosforasi ni 1.2:1:1.

Matokeo yanaonyesha kuwa MgC12+Na3PO4.12H20 ni bora kuliko michanganyiko mingine ya viambato vya kutuliza. Wakati thamani ya pH ni 10.0, halijoto ni 30℃, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)= 1:1:1, mkusanyiko wa wingi wa nitrojeni ya amonia katika maji machafu baada ya kukoroga kwa dakika 30 hupunguzwa kutoka 222mg/L kabla ya matibabu hadi 17mg/L, na kiwango cha kuondolewa ni 92.3%.

Mbinu ya kemikali ya kunyesha na mbinu ya utando wa kioevu ziliunganishwa kwa ajili ya matibabu ya maji machafu ya amonia ya viwandani yenye mkusanyiko mkubwa wa nitrojeni. Chini ya masharti ya uboreshaji wa mchakato wa kunyesha, kiwango cha kuondolewa kwa nitrojeni ya amonia kilifikia 98.1%, na kisha matibabu zaidi kwa kutumia mbinu ya filamu ya kioevu yalipunguza mkusanyiko wa nitrojeni ya amonia hadi 0.005g/L, na kufikia kiwango cha kitaifa cha uzalishaji wa daraja la kwanza.

Athari ya kuondolewa kwa ioni za metali zenye mchanganyiko (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) isipokuwa Mg+ kwenye nitrojeni ya amonia chini ya hatua ya fosfeti ilichunguzwa. Mchakato mpya wa mvua ya CaSO4 precipitation-MAP ulipendekezwa kwa maji machafu ya amonia sulfate. Matokeo yanaonyesha kuwa kidhibiti cha jadi cha NaOH kinaweza kubadilishwa na chokaa.

Faida ya mbinu ya unyunyiziaji wa kemikali ni kwamba wakati mkusanyiko wa maji machafu ya amonia naitrojeni ukiwa juu, matumizi ya njia zingine ni mdogo, kama vile mbinu ya kibiolojia, mbinu ya klorini ya sehemu ya kuvunja, mbinu ya utenganishaji wa utando, mbinu ya kubadilishana ioni, n.k. Kwa wakati huu, mbinu ya unyunyiziaji wa kemikali inaweza kutumika kwa ajili ya matibabu ya awali. Ufanisi wa kuondoa njia ya unyunyiziaji wa kemikali ni bora zaidi, na hauzuiliwi na halijoto, na uendeshaji ni rahisi. Tope lililojaa lenye fosfeti ya amonia ya magnesiamu linaweza kutumika kama mbolea mchanganyiko ili kufikia matumizi ya taka, na hivyo kupunguza sehemu ya gharama; Ikiwa inaweza kuunganishwa na baadhi ya makampuni ya viwanda yanayozalisha maji machafu ya fosfeti na makampuni yanayozalisha chumvi ya chumvi, inaweza kuokoa gharama za dawa na kuwezesha matumizi makubwa.

Ubaya wa njia ya kemikali ya kunyesha ni kwamba kutokana na kizuizi cha bidhaa ya umumunyifu wa fosfeti ya magnesiamu ya amonia, baada ya nitrojeni ya amonia katika maji machafu kufikia mkusanyiko fulani, athari ya kuondolewa haionekani wazi na gharama ya kuingiza huongezeka sana. Kwa hivyo, njia ya kemikali ya kunyesha inapaswa kutumika pamoja na njia zingine zinazofaa kwa matibabu ya hali ya juu. Kiasi cha kitendanishi kinachotumika ni kikubwa, tope linalozalishwa ni kubwa, na gharama ya matibabu ni kubwa. Kuingizwa kwa ioni za kloridi na fosforasi iliyobaki wakati wa kipimo cha kemikali kunaweza kusababisha uchafuzi wa pili kwa urahisi.

Mtengenezaji na Muuzaji wa Alumini Sulfate kwa Jumla | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

Mtengenezaji na Muuzaji wa Jumla wa Dibasic Sodiamu Fosfeti | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

②njia ya kuzima

Njia ya kuondoa nitrojeni ya amonia kwa kupiga ni kurekebisha thamani ya pH kuwa alkali, ili ioni ya amonia katika maji machafu ibadilishwe kuwa amonia, ili iwepo hasa katika mfumo wa amonia huru, na kisha amonia huru hutolewa kutoka kwa maji machafu kupitia gesi ya kubeba, ili kufikia lengo la kuondoa nitrojeni ya amonia. Mambo makuu yanayoathiri ufanisi wa kupiga ni thamani ya pH, halijoto, uwiano wa gesi-kimiminika, kiwango cha mtiririko wa gesi, mkusanyiko wa awali na kadhalika. Kwa sasa, njia ya kupiga mbizi inatumika sana katika matibabu ya maji machafu yenye mkusanyiko mkubwa wa nitrojeni ya amonia.

Kuondolewa kwa nitrojeni ya amonia kutoka kwenye uchafu wa taka kwa njia ya kufyatua kulisomwa. Ilibainika kuwa mambo muhimu yanayodhibiti ufanisi wa kufyatua ni halijoto, uwiano wa gesi-kimiminika na thamani ya pH. Wakati halijoto ya maji ni kubwa kuliko 2590, uwiano wa gesi-kimiminika ni takriban 3500, na pH ni takriban 10.5, kiwango cha kuondolewa kinaweza kufikia zaidi ya 90% kwa uchafu wa taka huku mkusanyiko wa nitrojeni ya amonia ukifikia 2000-4000mg/L. Matokeo yanaonyesha kwamba wakati pH=11.5, halijoto ya kufyatua ni 80cC na muda wa kufyatua ni dakika 120, kiwango cha kuondolewa kwa nitrojeni ya amonia katika maji machafu kinaweza kufikia 99.2%.

Ufanisi wa kupukuchua maji machafu ya amonia yenye mkusanyiko mkubwa wa nitrojeni ulifanywa kwa kutumia mnara wa kupukuchua mkondo wa kinyume. Matokeo yalionyesha kuwa ufanisi wa kupukuchua uliongezeka kadri thamani ya pH inavyoongezeka. Kadiri uwiano wa gesi-kimiminika ulivyo mkubwa, ndivyo nguvu ya kuendesha ya uhamishaji wa wingi wa amonia inavyoongezeka, na ufanisi wa kupukuchua pia huongezeka.

Kuondoa nitrojeni ya amonia kwa njia ya kupulizia ni bora, rahisi kufanya kazi na rahisi kudhibiti. Nitrojeni ya amonia iliyopuliziwa inaweza kutumika kama kifyonzaji chenye asidi ya sulfuriki, na pesa za asidi ya sulfuriki zinazozalishwa zinaweza kutumika kama mbolea. Njia ya kupulizia ni teknolojia inayotumika sana kwa ajili ya kuondoa nitrojeni kimwili na kemikali kwa sasa. Hata hivyo, njia ya kupulizia ina hasara kadhaa, kama vile kuongeza mara kwa mara kwenye mnara wa kupulizia, ufanisi mdogo wa kuondoa nitrojeni ya amonia kwa joto la chini, na uchafuzi wa pili unaosababishwa na gesi ya kupulizia. Njia ya kupulizia kwa ujumla huunganishwa na njia zingine za matibabu ya maji machafu ya amonia na nitrojeni ili kutibu maji machafu ya amonia yenye mkusanyiko mkubwa.

③Klorini ya sehemu ya kuvunja

Utaratibu wa kuondoa amonia kwa klorini ya sehemu ya kuvunja ni kwamba gesi ya klorini humenyuka na amonia na kutoa gesi ya nitrojeni isiyo na madhara, na N2 hutoka angani, na kufanya chanzo cha mmenyuko kiendelee kulia. Fomula ya mmenyuko ni:

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

Gesi ya klorini inapohamishiwa kwenye maji machafu hadi sehemu fulani, kiwango cha klorini huru ndani ya maji huwa chini, na mkusanyiko wa amonia ni sifuri. Kiasi cha gesi ya klorini kinapopita sehemu hiyo, kiasi cha klorini huru ndani ya maji kitaongezeka, kwa hivyo, sehemu hiyo inaitwa sehemu ya kuvunjika, na klorini katika hali hii inaitwa klorini huru.

Mbinu ya klorini ya sehemu ya kuvunjika hutumika kutibu maji machafu ya kuchimba visima baada ya kupuliziwa naitrojeni ya amonia, na athari ya matibabu huathiriwa moja kwa moja na mchakato wa kupuliziwa naitrojeni ya amonia kabla ya matibabu. Wakati 70% ya nitrojeni ya amonia kwenye maji machafu inapoondolewa kwa kupuliziwa na kisha kutibiwa na klorini ya sehemu ya kuvunjika, mkusanyiko wa wingi wa nitrojeni ya amonia kwenye maji taka ni chini ya 15mg/L. Zhang Shengli et al. walichukua maji machafu ya nitrojeni ya amonia yaliyoigwa yenye mkusanyiko wa wingi wa 100mg/L kama lengo la utafiti, na matokeo ya utafiti yalionyesha kuwa mambo makuu na ya pili yanayoathiri kuondolewa kwa nitrojeni ya amonia kwa oksidi ya hipokloriti ya sodiamu yalikuwa uwiano wa kiasi cha klorini hadi nitrojeni ya amonia, muda wa mmenyuko, na thamani ya pH.

Mbinu ya klorini ya sehemu ya kuvunja ina ufanisi mkubwa wa kuondoa nitrojeni, kiwango cha kuondoa kinaweza kufikia 100%, na mkusanyiko wa amonia katika maji machafu unaweza kupunguzwa hadi sifuri. Athari ni thabiti na haiathiriwi na halijoto; Vifaa vichache vya uwekezaji, mwitikio wa haraka na kamili; Ina athari ya kusafisha na kuua vijidudu kwenye mwili wa maji. Wigo wa matumizi ya mbinu ya klorini ya sehemu ya kuvunja ni kwamba mkusanyiko wa maji machafu ya nitrojeni ya amonia ni chini ya 40mg/L, kwa hivyo mbinu ya klorini ya sehemu ya kuvunja hutumiwa zaidi kwa matibabu ya hali ya juu ya maji machafu ya nitrojeni ya amonia. Mahitaji ya matumizi na uhifadhi salama ni ya juu, gharama ya matibabu ni ya juu, na klorini na klorini za ziada zitasababisha uchafuzi wa sekondari.

④njia ya oksidi ya kichocheo

Njia ya oksidi ya kichocheo ni kupitia kitendo cha kichocheo, chini ya halijoto na shinikizo fulani, kupitia oksidi ya hewa, vitu vya kikaboni na amonia katika maji taka vinaweza kuoksidishwa na kuoza kuwa vitu visivyo na madhara kama vile CO2, N2 na H2O, ili kufikia lengo la utakaso.

Vipengele vinavyoathiri athari ya oksidi ya kichocheo ni sifa za kichocheo, halijoto, muda wa mmenyuko, thamani ya pH, mkusanyiko wa nitrojeni ya amonia, shinikizo, kiwango cha kuchochea na kadhalika.

Mchakato wa uharibifu wa nitrojeni ya amonia iliyo na ozoni ulisomwa. Matokeo yalionyesha kwamba thamani ya pH ilipoongezeka, aina ya HO yenye uwezo mkubwa wa oksidi ilizalishwa, na kiwango cha oksidi kiliharakishwa sana. Uchunguzi unaonyesha kwamba ozoni inaweza kuongeza oksidi ya nitrojeni ya amonia hadi nitriti na nitriti hadi nitrati. Mkusanyiko wa nitrojeni ya amonia katika maji hupungua kadri muda unavyoongezeka, na kiwango cha kuondolewa kwa nitrojeni ya amonia ni takriban 82%. CuO-Mn02-Ce02 ilitumika kama kichocheo cha mchanganyiko kutibu maji machafu ya nitrojeni ya amonia. Matokeo ya majaribio yanaonyesha kwamba shughuli ya oksidi ya kichocheo cha mchanganyiko kilichoandaliwa hivi karibuni imeboreshwa sana, na hali zinazofaa za mchakato ni 255℃, 4.2MPa na pH=10.8. Katika matibabu ya maji machafu ya nitrojeni ya amonia yenye mkusanyiko wa awali wa 1023mg/L, kiwango cha kuondolewa kwa nitrojeni ya amonia kinaweza kufikia 98% ndani ya dakika 150, kufikia kiwango cha kitaifa cha kutokwa kwa sekondari (50mg/L).

Utendaji wa kichocheo cha fotokatalisti ya TiO2 inayoungwa mkono na zeolite ulichunguzwa kwa kusoma kiwango cha uharibifu wa nitrojeni ya amonia katika myeyusho wa asidi ya sulfuriki. Matokeo yanaonyesha kuwa kipimo bora cha fotokatalisti ya Ti02/zeolite ni 1.5g/L na muda wa mmenyuko ni saa 4 chini ya mionzi ya urujuanimno. Kiwango cha kuondolewa kwa nitrojeni ya amonia kutoka kwa maji machafu kinaweza kufikia 98.92%. Athari ya kuondolewa kwa dioksidi ya chuma na nano-chin nyingi chini ya mwanga wa urujuanimno kwenye nitrojeni ya fenoli na amonia ilisomwa. Matokeo yanaonyesha kuwa kiwango cha kuondolewa kwa nitrojeni ya amonia ni 97.5% wakati pH=9.0 inatumika kwenye myeyusho wa nitrojeni ya amonia yenye mkusanyiko wa 50mg/L, ambayo ni 7.8% na 22.5% ya juu kuliko ile ya chuma cha juu au dioksidi ya Chine pekee.

Mbinu ya oksidi ya kichocheo ina faida za ufanisi mkubwa wa utakaso, mchakato rahisi, eneo dogo la chini, n.k., na mara nyingi hutumika kutibu maji machafu ya nitrojeni ya amonia yenye mkusanyiko mkubwa. Ugumu wa matumizi ni jinsi ya kuzuia upotevu wa kichocheo na ulinzi dhidi ya kutu wa vifaa.

⑤ mbinu ya oksidi ya kielektroniki

Mbinu ya oksidi ya kielektroniki inarejelea mbinu ya kuondoa uchafuzi katika maji kwa kutumia oksidi ya kielektroniki yenye shughuli za kichocheo. Vipengele vinavyoathiri ni msongamano wa sasa, kiwango cha mtiririko wa maji yanayoingia, muda wa kutoa na muda wa suluhisho la sehemu.

Oksida ya kielektroniki ya maji machafu ya amonia-nitrojeni katika seli ya elektroliti ya mtiririko unaozunguka ilisomwa, ambapo chanya ni umeme wa mtandao wa Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 na hasi ni umeme wa mtandao wa Ti. Matokeo yanaonyesha kwamba wakati mkusanyiko wa ioni za kloridi ni 400mg/L, mkusanyiko wa awali wa nitrojeni ya amonia ni 40mg/L, kiwango cha mtiririko kinachoshawishi ni 600mL/min, msongamano wa sasa ni 20mA/cm, na muda wa elektroliti ni dakika 90, kiwango cha kuondolewa kwa nitrojeni ya amonia ni 99.37%. Inaonyesha kuwa oksida ya kielektroniki ya maji machafu ya amonia-nitrojeni ina matarajio mazuri ya matumizi.

3. Mchakato wa kuondoa nitrojeni kibiolojia

① nitrification nzima na denitrification

Nitrification ya mchakato mzima na denitrification ni aina ya mbinu ya kibiolojia ambayo imetumika sana kwa muda mrefu kwa sasa. Inabadilisha nitrojeni ya amonia katika maji machafu kuwa nitrojeni kupitia mfululizo wa athari kama vile nitrification na denitrification chini ya ushawishi wa vijidudu mbalimbali, ili kufikia lengo la matibabu ya maji machafu. Mchakato wa nitrification na denitrification ili kuondoa nitrojeni ya amonia unahitaji kupitia hatua mbili:

Mmenyuko wa nitriki: Mmenyuko wa nitriki hukamilishwa na vijidudu vya aerobic autotrophic. Katika hali ya aerobic, nitrojeni isokaboni hutumika kama chanzo cha nitrojeni kubadilisha NH4+ kuwa NO2-, na kisha huoksidishwa kuwa NO3-. Mchakato wa nitriki unaweza kugawanywa katika hatua mbili. Katika hatua ya pili, nitriti hubadilishwa kuwa nitriki (NO3-) kwa bakteria wanaotoa nitriki, na nitriti hubadilishwa kuwa nitriki (NO3-) kwa bakteria wanaotoa nitriki.

Mmenyuko wa uondoaji wa nitriti: Mmenyuko wa uondoaji wa nitriti ni mchakato ambapo bakteria wanaoondoa nitriti hupunguza nitrojeni ya nitriti na nitrojeni ya nitrojeni hadi nitrojeni ya gesi (N2) katika hali ya upungufu wa oksijeni. Bakteria wanaoondoa nitriti ni vijidudu vya heterotrophic, ambavyo vingi ni vya bakteria wa amfiktiki. Katika hali ya upungufu wa nitriti, hutumia oksijeni katika nitrati kama kipokezi cha elektroni na vitu vya kikaboni (sehemu ya BOD katika maji taka) kama wafadhili wa elektroni ili kutoa nishati na kuoksidishwa na kuimarishwa.

Matumizi yote ya uhandisi wa nitrification na denitrification yanajumuisha hasa AO, A2O, mfereji wa oksidi, n.k., ambayo ni njia iliyokomaa zaidi inayotumika katika tasnia ya kuondoa nitrojeni kibiolojia.

Mbinu nzima ya nitrification na denitrification ina faida za athari thabiti, uendeshaji rahisi, bila uchafuzi wa sekondari na gharama ya chini. Njia hii pia ina mapungufu kadhaa, kama vile chanzo cha kaboni lazima kiongezwe wakati uwiano wa C/N katika maji machafu ni mdogo, hitaji la halijoto ni kali kiasi, ufanisi ni mdogo kwa joto la chini, eneo ni kubwa, mahitaji ya oksijeni ni makubwa, na baadhi ya vitu vyenye madhara kama vile ioni za metali nzito vina athari kubwa kwa vijidudu, ambavyo vinahitaji kuondolewa kabla ya njia ya kibiolojia kufanywa. Kwa kuongezea, mkusanyiko mkubwa wa nitrojeni ya amonia katika maji machafu pia una athari ya kuzuia mchakato wa nitrification. Kwa hivyo, matibabu ya awali yanapaswa kufanywa kabla ya matibabu ya maji machafu ya nitrojeni ya amonia yenye mkusanyiko mkubwa ili mkusanyiko wa maji machafu ya nitrojeni ya amonia uwe chini ya 500mg/L. Njia ya jadi ya kibiolojia inafaa kwa matibabu ya maji machafu ya nitrojeni ya amonia yenye mkusanyiko mdogo yenye vitu vya kikaboni, kama vile maji taka ya majumbani, maji machafu ya kemikali, n.k.

②Nitrification na denitrification ya wakati mmoja (SND)

Wakati nitrification na denitrification zinapofanywa pamoja katika kinu kimoja, huitwa sawia digestion denitrification (SND). Oksijeni iliyoyeyushwa katika maji machafu hupunguzwa na kiwango cha usambaaji ili kutoa gradient ya oksijeni iliyoyeyushwa katika eneo la mazingira madogo kwenye floc au biofilm ya vijidudu, ambayo hufanya gradient ya oksijeni iliyoyeyushwa kwenye uso wa nje wa floc au biofilm ya vijidudu inayochangia ukuaji na uenezaji wa bakteria wanaotoa nitrizing aerobic na bakteria wanaotoa amonia. Kadiri floc au utando unavyozidi kuwa mkubwa, ndivyo mkusanyiko wa oksijeni iliyoyeyushwa unavyopungua, na kusababisha eneo la oksijeni ambapo bakteria wanaotoa nitrizing hutawala. Hivyo kutengeneza mchakato wa usagaji na denitrification kwa sawia. Mambo yanayoathiri usagaji na denitrification kwa sawia ni thamani ya PH, halijoto, alkalinity, chanzo cha kaboni kikaboni, oksijeni iliyoyeyushwa na umri wa tope.

Nitrification/denitrification ya wakati mmoja ilikuwepo kwenye mtaro wa oksidishaji wa Carrousel, na mkusanyiko wa oksijeni iliyoyeyushwa kati ya impela yenye hewa kwenye mtaro wa oksidishaji wa Carrousel ulipungua polepole, na oksijeni iliyoyeyushwa katika sehemu ya chini ya mtaro wa oksidishaji wa Carrousel ilikuwa chini kuliko ile iliyo sehemu ya juu. Viwango vya uundaji na matumizi ya nitrojeni ya nitrati katika kila sehemu ya mtaro ni karibu sawa, na mkusanyiko wa nitrojeni ya amonia kwenye mtaro huwa chini sana kila wakati, ambayo inaonyesha kwamba athari za nitrification na denitrification hutokea kwa wakati mmoja katika mtaro wa oksidishaji wa Carrousel.

Utafiti kuhusu matibabu ya maji taka ya majumbani unaonyesha kwamba kadri CODCr inavyokuwa juu, ndivyo uondoaji wa nitriki unavyokamilika zaidi na ndivyo uondoaji wa TN unavyokuwa bora zaidi. Athari ya oksijeni iliyoyeyushwa kwenye uondoaji wa nitriki na uondoaji wa nitriki kwa wakati mmoja ni nzuri. Wakati oksijeni iliyoyeyushwa inadhibitiwa kwa 0.5~2mg/L, athari ya jumla ya uondoaji wa nitriki ni nzuri. Wakati huo huo, mbinu ya uondoaji wa nitriki na uondoaji wa nitriki huokoa kinu, hupunguza muda wa mmenyuko, ina matumizi ya chini ya nishati, huokoa uwekezaji, na ni rahisi kuweka thamani ya pH imara.

③Usagaji chakula kwa muda mfupi na uondoaji wa nitriti

Katika kinu hicho hicho, bakteria wanaooksidisha amonia hutumika oksidisha amonia hadi nitriti chini ya hali ya hewa, na kisha nitriti huondolewa nitriti moja kwa moja ili kutoa nitrojeni yenye vitu vya kikaboni au chanzo cha kaboni cha nje kama mtoaji wa elektroni chini ya hali ya hypoxia. Vipengele vya ushawishi wa nitriti ya masafa mafupi na denitriti ni halijoto, amonia huru, thamani ya pH na oksijeni iliyoyeyuka.

Athari ya halijoto kwenye nitriti ya masafa mafupi ya maji taka ya manispaa bila maji ya bahari na maji taka ya manispaa yenye 30% ya maji ya bahari. Matokeo ya majaribio yanaonyesha kwamba: kwa maji taka ya manispaa bila maji ya bahari, kuongeza halijoto kunasaidia kufikia nitriti ya masafa mafupi. Wakati uwiano wa maji ya bahari katika maji taka ya majumbani ni 30%, nitriti ya masafa mafupi inaweza kupatikana vyema chini ya hali ya joto la wastani. Chuo Kikuu cha Teknolojia cha Delft kilitengeneza mchakato wa SHARON, matumizi ya halijoto ya juu (karibu 30-4090) yanafaa kwa kuenea kwa bakteria ya nitriti, ili bakteria ya nitriti wapoteze ushindani, huku kwa kudhibiti umri wa tope ili kuondoa bakteria ya nitriti, ili mmenyuko wa nitriti katika hatua ya nitriti.

Kulingana na tofauti ya mshikamano wa oksijeni kati ya bakteria ya nitriti na bakteria ya nitriti, Maabara ya Ikolojia ya Gent Microbial ilitengeneza mchakato wa OLAND ili kufikia mkusanyiko wa nitriti kwa kudhibiti oksijeni iliyoyeyushwa ili kuondoa bakteria ya nitriti.

Matokeo ya majaribio ya matibabu ya maji machafu ya kupikia kwa kutumia nitrification ya masafa mafupi na denitrification yanaonyesha kwamba wakati viwango vya COD, amonia nitrojeni, TN na fenoli vyenye ushawishi ni 1201.6,510.4,540.1 na 110.4mg/L, wastani wa viwango vya COD ya maji machafu, amonia nitrojeni, TN na fenoli ni 197.1,14.2,181.5 na 0.4mg/L, mtawalia. Viwango vinavyolingana vya uondoaji vilikuwa 83.6%,97.2%, 66.4% na 99.6%, mtawalia.

Mchakato wa nitrification ya masafa mafupi na denitrification haupitii hatua ya nitrification, na hivyo kuokoa chanzo cha kaboni kinachohitajika kwa ajili ya kuondolewa kwa nitrojeni kibiolojia. Ina faida fulani kwa maji machafu ya nitrojeni ya amonia yenye uwiano mdogo wa C/N. Nitrification ya masafa mafupi na denitrification ina faida za matope machache, muda mfupi wa mmenyuko na kuokoa kiasi cha mtambo. Hata hivyo, nitrification ya masafa mafupi na denitrification inahitaji mkusanyiko thabiti na wa kudumu wa nitriti, kwa hivyo jinsi ya kuzuia kwa ufanisi shughuli za bakteria wanaotoa nitri inakuwa muhimu.

④ Oksidasheni ya amonia isiyo na aerobiki

Uoksidishaji wa amonia ni mchakato wa oksidishaji ya moja kwa moja ya nitrojeni ya amonia hadi nitrojeni na bakteria ya autotrophic chini ya hali ya hypoxia, huku nitrojeni ya nitrojeni au nitrojeni ya nitrojeni ikiwa kipokezi cha elektroni.

Athari za halijoto na PH kwenye shughuli za kibiolojia za ammoX zilisomwa. Matokeo yalionyesha kuwa halijoto bora ya mmenyuko ilikuwa 30°C na thamani ya pH ilikuwa 7.8. Uwezekano wa kiakiolojia cha ammoX isiyo na aerobic kwa ajili ya kutibu chumvi nyingi na maji machafu ya nitrojeni yenye mkusanyiko mkubwa ulisomwa. Matokeo yalionyesha kuwa chumvi nyingi ilizuia kwa kiasi kikubwa shughuli za ammoX, na kizuizi hiki kilibadilishwa. Shughuli ya ammox isiyo na aerobic ya tope lisilozoea ilikuwa chini ya 67.5% kuliko ile ya tope linalodhibitiwa chini ya chumvi ya 30g.L-1(NaC1). Shughuli ya ammoX ya tope linalozoea ilikuwa chini ya 45.1% kuliko ile ya udhibiti. Tope linalozoea lilipohamishwa kutoka mazingira yenye chumvi nyingi hadi mazingira yenye chumvi kidogo (bila chumvi), shughuli ya ammoX isiyotumia aerobic iliongezeka kwa 43.1%. Hata hivyo, kinu hicho huwa na uwezekano wa kupungua kwa utendaji kazi wake kinapotumia chumvi nyingi kwa muda mrefu.

Ikilinganishwa na mchakato wa kitamaduni wa kibiolojia, ammoX isiyo na aerobic ni teknolojia ya kiuchumi zaidi ya kuondoa nitrojeni kibiolojia bila chanzo cha ziada cha kaboni, mahitaji ya chini ya oksijeni, hakuna haja ya vitendanishi kugeuza, na uzalishaji mdogo wa tope. Hasara za ammox isiyo na aerobic ni kwamba kasi ya mmenyuko ni polepole, kiasi cha mtambo ni kikubwa, na chanzo cha kaboni hakifai kwa amMOX isiyo na aerobic, ambayo ina umuhimu wa vitendo kwa kutatua maji machafu ya nitrojeni ya amonia yenye uwezo mdogo wa kuoza.

4. mchakato wa kuondoa nitrojeni kwa kutenganisha na kufyonza

① mbinu ya utenganishaji wa utando

Mbinu ya kutenganisha utando ni kutumia upenyezaji teule wa utando ili kutenganisha vipengele vilivyo kwenye kioevu kwa kuchagua, ili kufikia lengo la kuondoa nitrojeni ya amonia. Ikiwa ni pamoja na reverse osmosis, nanofiltration, deammoniating membrane na electrodialysis. Mambo yanayoathiri kutenganisha utando ni sifa za utando, shinikizo au volteji, thamani ya pH, halijoto na mkusanyiko wa nitrojeni ya amonia.

Kulingana na ubora wa maji ya maji machafu ya amonia naitrojeni yanayotolewa na kiyeyushia madini adimu, jaribio la reverse osmosis lilifanywa kwa kutumia NH4C1 na maji machafu yaliyoigwa na NaCI. Ilibainika kuwa chini ya hali hiyo hiyo, reverse osmosis ina kiwango cha juu cha kuondoa NaCI, huku NHCl ikiwa na kiwango cha juu cha uzalishaji wa maji. Kiwango cha kuondoa NH4C1 ni 77.3% baada ya matibabu ya reverse osmosis, ambayo inaweza kutumika kama matibabu ya awali ya maji machafu ya amonia naitrojeni. Teknolojia ya reverse osmosis inaweza kuokoa nishati, utulivu mzuri wa joto, lakini upinzani wa klorini, upinzani wa uchafuzi wa mazingira ni duni.

Mchakato wa utenganishaji wa utando wa kibiokemikali ulitumika kutibu uvujaji wa taka, ili 85% ~ 90% ya kioevu kinachoweza kupenyeza maji kilitolewa kulingana na kiwango, na 0% ~ 15% tu ya kioevu cha maji taka kilichokolea na matope vilirudishwa kwenye tanki la taka. Ozturki et al. walitibu uvujaji wa taka wa Odayeri nchini Uturuki kwa utando wa uchujaji, na kiwango cha kuondolewa kwa nitrojeni ya amonia kilikuwa karibu 72%. Utando wa uchujaji unahitaji shinikizo la chini kuliko utando wa reverse osmosis, rahisi kufanya kazi.

Mfumo wa kuondoa utando wa amonia kwa ujumla hutumika katika matibabu ya maji machafu kwa kutumia nitrojeni nyingi ya amonia. Nitrojeni ya amonia katika maji ina usawa ufuatao: NH4- +OH-= NH3+H2O inafanya kazi, maji machafu yenye amonia hutiririka kwenye ganda la moduli ya utando, na kioevu kinachofyonza asidi hutiririka kwenye bomba la moduli ya utando. Wakati PH ya maji machafu inapoongezeka au halijoto inapoongezeka, usawa utahamia kulia, na ioni ya amonia NH4- inakuwa NH3 huru ya gesi. Kwa wakati huu, NH3 ya gesi inaweza kuingia katika awamu ya kioevu cha kunyonya asidi kwenye bomba kutoka awamu ya maji machafu kwenye ganda kupitia vinyweleo vidogo kwenye uso wa nyuzi tupu, ambayo hufyonzwa na myeyusho wa asidi na mara moja inakuwa NH4- ya ioni. Weka PH ya maji machafu juu ya 10, na halijoto juu ya 35 ° C (chini ya 50 ° C), ili NH4 katika awamu ya maji machafu iendelee kuwa NH3 hadi uhamiaji wa awamu ya kioevu cha kunyonya. Matokeo yake, mkusanyiko wa nitrojeni ya amonia upande wa maji machafu ulipungua mfululizo. Awamu ya kioevu cha kunyonya asidi, kwa sababu kuna asidi na NH4- pekee, huunda chumvi safi sana ya amonia, na hufikia mkusanyiko fulani baada ya mzunguko unaoendelea, ambao unaweza kutumika tena. Kwa upande mmoja, matumizi ya teknolojia hii yanaweza kuboresha sana kiwango cha kuondolewa kwa nitrojeni ya amonia katika maji machafu, na kwa upande mwingine, inaweza kupunguza gharama ya jumla ya uendeshaji wa mfumo wa matibabu ya maji machafu.

②njia ya elektrodialisisi

Uchanganuzi wa kielektroniki ni njia ya kuondoa vitu vikali vilivyoyeyushwa kutoka kwa myeyusho wa maji kwa kutumia volteji kati ya jozi za utando. Chini ya ushawishi wa volteji, ioni za amonia na ioni zingine katika maji machafu ya amonia-nitrojeni huongezwa kupitia utando katika maji yaliyokolea yenye amonia, ili kufikia lengo la kuondoa.

Mbinu ya electrodialysis ilitumika kutibu maji machafu yasiyo ya kikaboni yenye mkusanyiko mkubwa wa nitrojeni ya amonia na ilipata matokeo mazuri. Kwa maji machafu ya nitrojeni ya amonia ya 2000-3000mg/L, kiwango cha kuondolewa kwa nitrojeni ya amonia kinaweza kuwa zaidi ya 85%, na maji yaliyokolea ya amonia yanaweza kupatikana kwa 8.9%. Kiasi cha umeme kinachotumiwa wakati wa operesheni ya electrodialysis ni sawia na kiasi cha nitrojeni ya amonia katika maji machafu. Matibabu ya electrodialysis ya maji machafu hayazuiliwi na thamani ya pH, halijoto na shinikizo, na ni rahisi kufanya kazi.

Faida za utenganishaji wa utando ni urejeshaji mkubwa wa nitrojeni ya amonia, uendeshaji rahisi, athari thabiti ya matibabu na hakuna uchafuzi wa sekondari. Hata hivyo, katika matibabu ya maji machafu ya nitrojeni ya amonia yenye mkusanyiko mkubwa, isipokuwa utando ulioondolewa amonia, utando mwingine ni rahisi kupanuka na kuziba, na kuzaliwa upya na kuosha mgongo ni mara kwa mara, na kuongeza gharama ya matibabu. Kwa hivyo, njia hii inafaa zaidi kwa matibabu ya awali au maji machafu ya nitrojeni ya amonia yenye mkusanyiko mdogo.

③ Mbinu ya kubadilishana ioni

Mbinu ya kubadilishana ioni ni njia ya kuondoa nitrojeni ya amonia kutoka kwa maji machafu kwa kutumia nyenzo zenye ufyonzaji imara wa ioni za amonia. Nyenzo za ufyonzaji zinazotumika sana ni kaboni iliyoamilishwa, zeolite, montmorillonite na resini ya kubadilishana. Zeolite ni aina ya siliko-aluminate yenye muundo wa anga wa pande tatu, muundo wa kawaida wa vinyweleo na mashimo, ambayo kati yake clinoptilote ina uwezo mkubwa wa ufyonzaji imara wa ioni za amonia na bei ya chini, kwa hivyo hutumiwa sana kama nyenzo ya ufyonzaji kwa maji machafu ya nitrojeni ya amonia katika uhandisi. Mambo yanayoathiri athari ya matibabu ya clinoptilote ni pamoja na ukubwa wa chembe, mkusanyiko mkubwa wa nitrojeni ya amonia, muda wa mguso, thamani ya pH na kadhalika.

Athari ya kunyonya ya zeolite kwenye nitrojeni ya amonia ni dhahiri, ikifuatiwa na ranite, na athari ya udongo na kaurisiti ni duni. Njia kuu ya kuondoa nitrojeni ya amonia kutoka kwa zeolite ni ubadilishanaji wa ioni, na athari ya kunyonya kimwili ni ndogo sana. Athari ya ubadilishanaji wa ioni ya kauri, udongo na ranite ni sawa na athari ya kunyonya kimwili. Uwezo wa kunyonya wa vijazaji vinne ulipungua kwa ongezeko la halijoto katika kiwango cha 15-35℃, na kuongezeka kwa ongezeko la thamani ya pH katika kiwango cha 3-9. Usawa wa kunyonya ulifikiwa baada ya mtetemo wa saa 6.

Uwezekano wa kuondoa nitrojeni ya amonia kutoka kwenye uchafu wa taka kwa kutumia zeolite adsorption ulisomwa. Matokeo ya majaribio yanaonyesha kwamba kila gramu ya zeolite ina uwezo mdogo wa kunyonya wa 15.5mg ya nitrojeni ya amonia, wakati ukubwa wa chembe ya zeolite ni 30-16 mesh, kiwango cha kuondolewa kwa nitrojeni ya amonia hufikia 78.5%, na chini ya muda huo huo wa kunyonya, kipimo na ukubwa wa chembe ya zeolite, kadri mkusanyiko wa nitrojeni ya amonia wenye ushawishi unavyoongezeka, ndivyo kiwango cha kunyonya kinavyoongezeka, na inawezekana kwa zeolite kama kinyonyaji kuondoa nitrojeni ya amonia kutoka kwenye uchafu. Wakati huo huo, imeelezwa kwamba kiwango cha kunyonya cha nitrojeni ya amonia kwa kutumia zeolite ni cha chini, na ni vigumu kwa zeolite kufikia uwezo wa kunyonya wa kueneza katika utendaji wa vitendo.

Athari ya kuondolewa kwa kitanda cha zeolite kibiolojia kwenye nitrojeni, COD na vichafuzi vingine katika maji taka ya kijiji yaliyoigwa ilisomwa. Matokeo yanaonyesha kwamba kiwango cha kuondolewa kwa nitrojeni ya amonia kwa kitanda cha zeolite kibiolojia ni zaidi ya 95%, na kuondolewa kwa nitrojeni ya nitrati huathiriwa sana na muda wa makazi ya majimaji.

Njia ya kubadilishana ioni ina faida za uwekezaji mdogo, mchakato rahisi, uendeshaji rahisi, kutojali sumu na halijoto, na utumiaji tena wa zeolite kwa kuzaliwa upya. Hata hivyo, wakati wa kutibu maji machafu ya nitrojeni ya amonia yenye mkusanyiko mkubwa, kuzaliwa upya ni mara kwa mara, ambayo huleta usumbufu katika operesheni, kwa hivyo inahitaji kuunganishwa na njia zingine za matibabu ya nitrojeni ya amonia, au kutumika kutibu maji machafu ya nitrojeni ya amonia yenye mkusanyiko mdogo.

Mtengenezaji na Msambazaji wa Zeolite wa Jumla wa 4A | EVERBRIGHT (cnchemist.com)