في السنوات العشرين الماضية ، تم إجراء الكثير من البحوث في معالجة مياه الصرف الصحي المكونة من الأمونيا النيتروجين. يتضمن نطاق البحث أنواع مختلف عمليات المعالجة البيولوجية والكيميائية المادية ، في الوقت الحاضر معالجة الأمونيا النيتروجين العملية جيدة في البلاد معظم التقنيات المستخدمة هي: النيتروجين البيولوجي التقليدي ، الأمونيا نفخ عملية التجريد ، الكلوريد نقطة التوتر ، الترسب الكيميائي ، التبادل الأيوني ، طريقة الغشاء ، إلخ.

 01- جميع أنواع عمليات إزالة النيتروجين. 

 1 - إزالة النيتروجين البيولوجي التقليدي 

 وتتم التكنولوجيا التقليدية لإزالة النيتروجين البيولوجي عن طريق الأمونيا والنتر والنتر وإزالة النيتروجين والاستيعاب. تكنولوجيا إزالة النيتروجين البيولوجي التقليدية ناضجة ، وتأثير إزالة النيتروجين أفضل.ومع ذلك ، هناك عيوب في عملية طويلة ، وتغطي مساحة كبيرة ، والحاجة إلى إضافة مصادر كربون إضافية في كثير من الأحيان ، واستهلاك الطاقة الكبير ، وارتفاع التكلفة.

 2- إزالة الأمونيا 

 وتشمل طريقة التفجير بالبخار وطريقة التفجير بالهواء ، وآليته هي ضبط مياه الصرف الصحي إلى القلوية ، ثم إدخال الهواء أو البخار في برج التفجير ، بعد اتصال الغاز السائل لتفجير الأمونيا الحرة في مياه الصرف الصحي. هذه الطريقة عملية بسيطة ، تأثير مستقر ، قابلية للتطبيق القوية ، والاستثمار منخفض.ولكن استهلاك الطاقة كبيرة، وهناك تلوث ثانوي.

 NH4++ OH-= NH3 + H2O 

 OH-توفير عموما من NaOH، والوزن الجزيئي NaOH هو 40؛ بغض النظر عن العوامل الأخرى، والحسابات النظرية لإزالة 1 كجم NH4 + يتطلب NaOH 2.86 كجم، وفقا للصف الصناعي NaOH 2.0 يوان / كجم، وإزالة 1 كجم NH4 + تكلفة الصيدلانية هي 5.72 يوان (هفاف الغاز الأمونياك لا تمتص). استهلاك الكهرباء هو حوالي 4 درجات / طن

 3 - التبادل الأيوني 

 عملية التبادل الأيوني هي في الواقع استخدام الأيونات القابلة للتبادل على المركبات الأيونية غير القابلة للذوبان (مبادل الأيونات) وتفاعل التبادل مع الأيونات الأخرى المتشابهة (NH4 +) في الحل ، وبالتالي امتزاز NH4 + في مياه الصرف الصحي بقوة على سطح المبادل الأيوني ، لتحقيق هدف إزالة الأمونيا النيتروجين. على الرغم من أن عملية التبادل الأيوني لإزالة النيتروجين الأموني في مياه الصرف الصحي حققت تأثيرًا معينًا ، إلا أن كمية الراتنج كبيرة وصعبة في التجديد ، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التشغيل والتلوث الثانوي.

 4، مرشح غشاء 

 طريقة لإزالة الأمونيا النيتروجينية باستخدام النفاذية الانتخابية للغشاء. هذه الطريقة سهلة التشغيل ، ومعدل استعادة الأمونيا النيتروجين عالية ، وليس هناك تلوث ثانوي ، ولكن تكلفة الاستثمار كبيرة جدا ، ومتطلبات جودة المياه العادمة عالية جدا ، وخاصة الملوحة.

 5 - إضافة الكلور إلى نقطة الانقطاع 

 طريقة الكلور النقطة هي عملية إزالة النيتروجين الكيميائية التي يتم فيها إضافة كمية زائدة من الكلور أو هيبوكلوريت الصوديوم ، مما يؤكسد النيتروجين الأمونيكي في مياه الصرف الصحي إلى النيتروجين. يمكن أن تصل كفاءة المعالجة هذه الطريقة إلى 90٪ ~ 100٪ ، وتأثير المعالجة مستقرة ، ولا تتأثر بدرجة حرارة الماء.بيد أن تكاليف التشغيل مرتفعة، ويمكن للمنتجات الثانوية الكلورامين والمواد العضوية المكلورة أن تسبب تلوثا ثانويا.

 6- طريقة الترسيب من فوسفات الكربون (طريقة البوناتين) 

 يتم إضافة Mg2+ وPO43 - إلى مياه الصرف الصحي المحتوية على النيتروجين الأمونيكي وتتفاعل لإنتاج ترسب MgNH4PO4 6H2O (MAP). ·هذه الطريقة عملية بسيطة ، عملية بسيطة ، رد فعل سريع ، عوامل تأثير قليلة ، يمكن أن تسترجع الأمونيا بالكامل لتحقيق موارد مياه الصرف الصحي.القيود الرئيسية لهذه الطريقة هي كمية كبيرة من العقاقير الترسيبية ، مما يؤدي إلى ارتفاع تكلفة المعالجة ، ويجب تطوير وتعزيز استخدام MAP المنتج الترسيب.

 Mg2++ PO43-+ NH4+ = MgNH4PO4 

 Mg2 + توفير عموما من MgCL2 ، MgCL2 الوزن الجزيئي هو 95 ؛ PO43 - توفير عموما من NaH2PO4 ، الوزن الجزيئي 145 ، دون النظر في العوامل الأخرى ، حساب نظري لإزالة 1 كيلوغرام NH4 + تحتاج إلى MgCL27.6 كيلوغرام ، NaH2PO410.36 كيلوغرام ، وفقا للصف الصناعي MgCL22.5 يوان / كيلوغرام ، الصناعي NaH2PO43.0 يوان / كيلوغرام ، إزالة 1 كيلوغرام NH4 + تكلفة الصيدلان هو 50 يوان. إنتاج رسوبات فوسفات الألومنيوم 18 كجم (بدون النظر في المياه البلورية)

 02، مزايا وعيوب مختلف عمليات إزالة الأمونيا 

 03- شروط التحكم في عملية إزالة النيتروجين 

 1 - الحموضة (مستوى pH) 

 وقد أظهرت دراسات كثيرة أن الحموضة المناسبة للبكتيريا المؤكسدة للأمونيا والبكتيريا المؤكسدة للنتريت هي 7.0 ~ 8.5 و 6.0 ~ 7.5 على التوالي ، وعندما تكون قيمة الحموضة أقل من 6.0 أو أعلى من 9.6 ، يتوقف تفاعل النترلة. بعد تدجين البكتيريا النيتر لفترة من الوقت، يمكن أن يتم في ظل ظروف منخفضة قيمة الحموضة (5.5)، ولكن انخفاض فجأة في قيمة الحموضة، وسوف تجعل معدل رد فعل النيتر انخفاضا حادا، وارتفاع قيمة الحموضة لاسترداد، رد فعل النيتر أيضا سوف تستأنف.

 قيمة الحموضة الأنسب للبكتيريا النيتريكية هي 7.0 ~ 8.5 ، ومعدل النيتريكية أعلى عند هذه قيمة الحموضة ، وعندما تكون قيمة الحموضة أقل من 6.0 أو أعلى من 8.5 ، فإن معدل النيتريكية سينخفض بشكل ملحوظ. بالإضافة إلى ذلك ، تؤثر قيمة الرقم الهيدروجيني أيضًا على المنتج النهائي للنتر ، حيث يكون المنتج النهائي هو النيتروجين عندما تتجاوز قيمة الرقم الهيدروجيني 7.3 ، ويكون المنتج النهائي هو N2O عندما يكون أقل من 7.3.

 إن استهلاك القلوية في مياه الصرف الصحي نتيجة لعملية النيترات يؤدي إلى انخفاض درجة الحموضة في مياه الصرف الصحي (سوف يستهلك 7.14 غرام من القلوية، محسوبة ككربون Ca3 لكل غرام من النيتروجين الأموني). وعلى النقيض من ذلك، فإن عملية إزالة النترتر تنتج كمية معينة من القلوية مما يزيد من درجة الحموضة (لكل غرام من النترات ينتج 3.57 غرام من القلوية، مقاسة بـ CaCO3)، ولكن لأن تفاعل النترات وإزالة النترات يجريان بشكل متسلسل، فإن القلوية المنتجة في مرحلة إزالة النترات لا تعوض القلوية المستهلكة في مرحلة النترات.لذلك ، من أجل جعل نظام إزالة النيتروجين في الحالة الأمثل ، يجب تعديل قيمة الحموضة في الوقت المناسب.

 2 ، درجة الحرارة (T) 

 نطاق درجة الحرارة المناسبة لتفاعل النتر من 5 إلى 35 درجة مئوية ، في نطاق 5 إلى 35 درجة مئوية ، سرعة التفاعل تتسارع مع ارتفاع درجة الحرارة ، عندما تكون درجة الحرارة أقل من 5 درجة مئوية ، تنخفض القدرة الأيضية للبكتيريا النترية بشكل خطير ، وتتوقف النشاط تقريبًا ؛ في الوقت نفسه إزالة COD ونظام رد فعل النتر ، عند درجة الحرارة أقل من 15 درجة مئوية ، سيتم تقليل سرعة رد فعل النترية بسرعة ، وسيكون تثبيط بكتيريا الحمض النيترية أكثر قوة. 

 درجة الحرارة المناسبة لتفاعل النيتروجين هي 15 ~ 30 درجة مئوية ، عندما تكون درجة الحرارة أقل من 10 درجة مئوية ، تنخفض النيتروجين بسرعة ، وعندما تكون درجة الحرارة أعلى من 30 درجة مئوية ، يبدأ معدل النيتروجين في الانخفاض أيضًا. 

 وقد أظهرت الدراسات أن تأثير درجة الحرارة على معدل إزالة النيتروجين له علاقة مباشرة بنوع معدات التفاعل وارتفاع معدل الحمل ، وفي ظل ظروف مصادر الكربون المختلفة ، تختلف درجة الحرارة المختلفة على معدل إزالة النيتروجين. 

 الأكسجين المذاب (DO) 

 في ظل الظروف الهوائية يمكن أن يتم تفاعل النتر، وتركيز الأكسجين المذوب لا يؤثر فقط على معدل تفاعل النتر، ولكن يؤثر أيضا على المستقلات. لتلبية تفاعل النترلة الطبيعية ، في الحمأة المنشطة ، يجب أن يكون تركيز الأكسجين المذوب على الأقل 2 ملغ / لتر ، وينبغي أن يكون بشكل عام من 2 إلى 3 ملغ / لتر ، وينبغي أن يكون قانون الأغشية الحيوية أكبر من 3 ملغ / لتر.عندما يكون تركيز الأكسجين المذوب أقل من 0.5 ~ 0.7 ملغ / لتر ، فإن عملية النترلة ستكون محدودة.

 وتجري عملية إزالة النترات التقليدية في ظروف نقص الأكسجين الأكثر صرامة لأن الأكسجين يتنافس مع المانحين الإلكترونيين ويمنع تخليق إنزيم النيترات الميكروبي ونشاطه. ومع ذلك ، في الظروف العامة ، توجد منطقة نقص الأكسجين في السلوكيات الحيوية للحمأة المنشطة ، حتى لو كان هناك بعض الأكسجين المذاب في حوض التهوية ، يمكن تنفيذ عملية إزالة النيتروجين.أظهرت الدراسات أنه للحصول على تأثير إزالة النيتروجين أفضل ، بالنسبة لنظام الحمأة المنشطة ، يجب التحكم في تركيز الأكسجين المذاب في الخليط أثناء عملية إزالة النيتروجين أقل من 0.5 ملغ / لتر ؛ بالنسبة لنظام الأغشية الحيوية ، يجب الحفاظ على الأكسجين المذاب أقل من 1.5 ملغ / لتر.

 نسبة الكربون إلى النيتروجين (C/N) 

 في عملية إزالة النيتروجين ، سيؤثر C / N على نسبة البكتيريا النترية في الحمأة المنشطة. لأن البكتيريا النترية هي الكائنات الحية الدقيقة ذاتية الغذاء ، لا تحتاج عملية التمثيل الغذائي إلى المواد العضوية ، لذلك كلما كان BOD5 / TKN في مياه الصرف الصحي أقل ، أي كلما كان تركيز BOD5 أقل ، كلما زادت نسبة البكتيريا النترية ، كلما كان تفاعل النترية أسهل.

 النيتروجين الأموني هو المادة الرئيسية للنترلة ، وينبغي الحفاظ على تركيز معين ، ولكن عندما يتجاوز تركيز النيتروجين الأموني 100 ~ 200 ملغ / لتر ، فإنه سيقوم بتثبيط رد فعل النترلة ، ودرجة التثبيط تزداد مع زيادة تركيز النيتروجين الأموني. 

 تتطلب عملية إزالة النيتروجين ما يكفي من مصادر الكربون العضوي ، ولكن أنواع مصادر الكربون المختلفة يمكن أن تؤثر أيضًا على معدل إزالة النيتروجين يمكن تقسيم مصادر الكربون النيترية إلى ثلاث فئات: الفئة الأولى هي المواد العضوية القابلة للذوبان التي يمكن التحلل الأحيائي بسهولة ؛ الفئة الثانية هي المواد العضوية القابلة للتحلل ببطء ؛ الفئة الثالثة هي المواد الخلوية ، حيث تستخدم البكتيريا المكونات الخلوية للنيترية الداخلية.من بين المواد الثلاث ، فإن المجموعة الأولى من المواد العضوية هي الأسرع معدل رد فعل كمصدر للكربون ، والفئة الثالثة هي الأبطأ.

 هناك دراسات تشير إلى أن المياه المستعملة BOD5 / TKN 4 ~ 6 ، يمكن اعتبار مصدر الكربون كاف ، وليس هناك حاجة لإضافة مصدر الكربون. ≥

 5 - عمر الحمأة (SRT) 

 ويعد عمر الحمأة (وقت بقاء المواد الصلبة البيولوجية) هدفاً للتحكم في إدارة النترات في مياه الصرف الصحي. من أجل البقاء على قيد الحياة في نظام التدفق المستمر ، يجب أن يكون SRT النظام أكبر من معدل النمو النوعي للبكتيريا النترية الذاتية الغذاء ، ويمكن أن يؤدي عمر الطين القصير جدًا إلى فقدان بكتيريا النترية أو انخفاض معدل النترية.في مشروع إزالة النيتروجين الفعلي ، يجب أن يكون عمر الحمأة المختار بشكل عام أكبر من SRT الفعلي.وقد أظهرت الدراسات أنه بالنسبة لعملية إزالة النيتروجين من الحمأة المنشطة ، لا يقل عمر الحمأة عمومًا عن 15d.يمكن أن يزيد عمر الحمأة الطويل من قدرة النيتر الميكروبات ، ويقلل من تأثير تثبيط المواد السامة ، ولكنه سيقلل أيضًا من نشاط الحمأة.

 6 - نسبة العودة الداخلية (ص) 

 دور العودة الداخلية هو توفير النيتروجين النيتروجين إلى مفاعل إزالة النيتروجين ، مما يجعله بمثابة مستقبل إلكتروني لإزالة النيتروجين ، وبالتالي تحقيق هدف إزالة النيتروجين ، ونسبة الدورة لا تؤثر فقط على تأثير إزالة النيتروجين ، ولكن تؤثر على استهلاك الطاقة في النظام بأكمله ، وهي معلمة مهمة. وتتصل قيمة نسبة الدورة بالنتائج المطلوبة ونوع المفاعل.وتشير البيانات إلى أن نسبة التدوير أقل من 50٪ ، ومعدل إزالة النيتروجين منخفض للغاية ؛ معدل إزالة النيتروجين أقل من 200٪ ، ومعدل إزالة النيتروجين يرتفع بشكل ملحوظ مع زيادة نسبة التدوير ؛ بعد أن تكون نسبة العودة الداخلية أعلى من 200٪ ، فإن تحسين كفاءة إزالة النيتروجين هو بطيء.بشكل عام ، بالنسبة لتركيزات منخفضة من نيتروجين الأمونيا في مياه الصرف الصحي ، فإن نسبة العودة هي الأكثر اقتصادا في 200٪ إلى 300٪.

 إمكانية الأكسدة الاختزالية (ORP) 

 من الناحية النظرية ، فإن DO في كل من المقاطع النقصي الأكسجين والجزء اللاهوائي هو صفر ، وبالتالي من الصعب وصفها باستخدام DO. وفقا للدراسات ، قيمة ORP الجزء اللاهوائية عموما بين -160 ~ 200mV ، قيمة ORP الجزء الهوائية عموما في +180mV الجلوس اليمين ، قيمة ORP الجزء نقص الأكسجين بين -50 ~-110mV ، وبالتالي يمكن استخدام ORP كمعلمة التحكم في عملية إزالة النيتروجين.

 8- المواد المثبطة 

 بعض المواد العضوية وبعض المعادن الثقيلة والسيانيد والكبريت ومشتقاته والأمونيا الحرة والمواد الضارة الأخرى عندما تصل إلى تركيز معين يمكن أن تمنع التقدم العادي لتفاعل النتر. التركيز المسموح به لثبط الأمونيا الحرة: حمض النيتريت (Nitosomonas) من 10 إلى 150 ملغ / لتر ، والنيترات (Nitrobacter) من 0.1 إلى 1 ملغ / لتر.الأسباب الرئيسية لتثبيط تفاعل النترلة من المواد العضوية: أولا ، عندما يكون تركيز المواد العضوية مرتفعا للغاية ، فإن تركيز الميكروبات المختلفة في عملية النترلة سيتجاوز بكثير تركيز البكتيريا النترلة ، وبالتالي فإن البكتيريا النترلة لا يمكن الحصول على ما يكفي من الأكسجين والتأثير على معدل النترلة ؛ ثانيا ، بعض المواد العضوية لها سمية مباشرة أو تأثير مثبط على البكتيريا النترلة.

 9- ظروف تحويل النيتروجين في عملية إزالة النيتروجين البيولوجي 

 وتشمل عملية إزالة النيتروجين البيولوجية أكسدة الأمونيا والنيتروز والنتر وإزالة النيتروز ، وتصاحب عملية الكربونة في تحلل المواد العضوية هذه العمليات في نفس الوقت. ويمكن للنظر في العوامل المتكاملة (مثل الأنواع وسرعة إضافة قيمتها، والأكسجين المذوب، والدرجة الحموضة، ودرجة الحرارة، والحمولة، وما إلى ذلك) أن تخفض وتحسن العملية الإجمالية لإزالة النيتروجين البيولوجي بشكل فعال.

 10- تأثير العوامل الأخرى 

 ينطوي نظام إزالة النيتروجين البيولوجي على عملية اللاهوائية ونقص الأكسجين ، لا تحتاج إلى الأكسجين ، ولكن يجب أن تجعل الحمأة في حالة تعليق ، والتحريك ضروري ، والطاقة اللازمة للتحريك هي عموما 12 ~ 16W / m3 ، والتحريك الأفقي عموما 8W / m3.