Uređaj za denitrifikaciju
Kategorije
Općenito
- Kategorija / tip: biološko uklanjanje hranjivih tvari (BNR).
- Primjena: srednja, velika, pročišćavanje komunalnih otpadnih voda, obrada industrijskih voda.
- Veličina: od 3 do 20 m3.
- Protok: od 1,0 do 100 m3 dnevno.
- Materijal: beton, polietilen, polipropilen, armirana staklo-plastika (grp).
- Fokus: tretman visoke učinkovitosti.
Biološka nitrifikacija je drugi od dva procesa koji uključuju biološko uklanjanje dušika, u kojima se nitrat pretvara u plin dušik. Kod procesa nitrifikacije amonijak se pretvara u nitrat putem autotrofnih bakterija.
U proces aktivnog mulja može se uključiti i proces nitrifikacije.
Postupak se temelji na ciklusu dušika: on predstavlja jedan od najvažnijih ciklusa hranjivih tvari u kopnenim ekosustavima.
Ugljik i dušik su glavni izvori života, ali njihov nekontrolirani unos u vodotokove putem ispuštanja otpadnih voda, uzrokuje problemime vezane za kvalitetu okoliša. Potrebno je kontrolirati onečišćenje (tj. komunalnio, industrijskio i poljoprivrednio) kako bi se smanjila koncentracija ugljika i dušika na određenoj razini te poboljšala kvaliteta okoliša. Za uklanjanje dušika koriste se procesi nitrifikacija i denitrifikacija.
Nitrifikacija je biološki proces u kojem se amonijak pretvara prvo u nitrite, a zatim u nitrat. Nitrifikacija se može postići u bilo kojem aerobnom-biološkom procesu, pri niskim organskim opterećenjima, gdje su osigurani prikladni uvjeti okoliša. Nitrificirajuće bakterije imaju sporiji rast od heterotrofnih bakterija koje sadrže veći udio biomase, kako u fiksnom sloju, tako i u sustavima suspendiranog rasta.
Denitrifikacija je biološki proces u kojem se nitrat pretvara u dušik i ostale krajnje plinovite proizvode. Potreba za proces denitrifikacije su prisutnost nitrata, izvora organskog ugljika i anaeroban okoliš.
Budući da su bakterije fakultativne, održava se niska stopa otopljenog kisika (idealno stanje je 0,5 mg/l). Kada se dostigne vrijednost od 2 mg/l, postupak denitrifikacije završava.
Denitrifikacija može biti povezana sa svim procesima aktivnog mulja kao što su produžena aeracija, MBR, MBBR, itd.
Opis rada
Biološka pretvorba amonijaka u plinoviti dušik je proces koji se sastoji od dva koraka.
Amonijak se prvo mora oksidirati u nitrat; zatim se nitrat reducira do plinovitog dušika. Ove reakcije zahtijevaju različit okolinu i često se provode u odvojenim dijelovima u sustavu za obradu otpadnih voda.
Denitrifikacija zahtijeva organski supstrat za redukciju nitrata u plinoviti dušik.
Prva razlika leži u tome je li izvor organskog supstrata unutarnji (prisutan u otpadnim vodama) ili vanjski (dodan otpadnoj vodi). Druga razlika se nalazi između sustava pre-denitrifikacije (pre-D), gdje denitrifikacijski reaktor prethodi nitrifikacijskom reaktoru, i sustava post-denitrifikacije (post-D).
Prvi korak u procesu (pretvaranje amonijaka u nitrite, a zatim u nitrate) naziva se nitrifikacija; drugi korak u procesu (pretvorba nitrata do plinovitog dušika) naziva se denitrifikacija.
Potrebni uvjeti za razvoj denitrifikacije u procesu s aktivnim muljem su prisutnost fakultativne bakterijske mase (sposobne koristiti kisik i nitrat ili nitrit), nitrata, odsutnost otopljenog kisika u miješanoj tekućini (anoksična okolina), pogodni uvjeti okoliša za rast bakterija i prisutnost elektron-donora: (tj. organske tvari).
Postoje mnoge konstrukcijsk metode koje se temelje na modelima ili empirijskim podatacima.
Neto obujam se izračunava uzimajući u obzir stopu denitrifikacije.
Kod uređaju s aktivnim muljem volumen denitrifikacijske komore obično iznosi oko 25% -40% ukupnog volumena. Ne preporuča se prelazak preko 50%.
Kinetika denitrifikacijskog procesa je određena za pre-D i post-D anoksične reaktore. Minimalan dio mase anoksičnog mulja osmišljen je kako bi povećao uklanjanje nitrata lako biorazgradivim materijalom koji je prisutan u dotoku. To ovisi o pH, koncentraciji dušika (TKN), prema Monod kinetici i temperaturi.
Svaka jedinica tretmana otpadnih voda koja će ukloniti dušik procesom nitrifikacije/denitrifikacije mora biti osmišljena kako bi osigurla aerobne i anaerobne zone i time se omogućila oba procesa.
Postoje mnoge tehnologije uklanjanja dušika. Brzina recirkulacije, na primjer, važan je korak u dizajnu za cijeli proces pročišćavanja.
Rukovanje i održavanje
Izračun volumena viška mulja nastalog denitrifikacijom sličan je oksidacijskom bazenu za BOD ili smanjenje COD-a.
Budući da su bakterije fakultativne, u denitrifikacijskoj komori se mora održavati niska koncentracija otopljenog kisika, kako bi se postigla anoksična reakcija. Inače će doći do pogoršanja učinkovitosti pročišćavanja. Svaki gram D.O.-a je kao 0,35 grama N-NO3-a u denitrifikacijskoj reakciji.
Kisik koji dolazi zbog turbulentnog toka, brana, pumpi ili podzemnih voda treba izbjegavati koliko god je to moguće.
Norme i propisi
Proces denitrifikacije potreban je tamo gdje lokalne uredbe uvode ograničenja za ispuštanje dušika, pogotovo u industriji, poljoprivredi, prehrambenoj industriji ili civilnim otpadnim vodama.
Dušik i fosfor su esencijalni elementi za biološke reakcije (hranjive tvari), ali ako su prisutni u velikim količinama uzrokuju ozbiljne ekološke probleme (more, jezera, rijeke i vodotok). Iz tog razloga, zakonodavstvo sada pridaje posebnu pozornost eutrofikaciji vodenih prijemnika.
Značajke i prednosti
Uređaj za biološko pročišćavanje otpadnih voda uvijek uklanja određenu količinu dušika iz otpadnih voda zahvaljujući rastu biomase. Kada je omjer dušika i ugljika u otpadnim vodama previsok, ugradnja dušika u biomasu često nije dovoljna za postizanje graničnih vrijednosti ispusta. Opremanjem uređaja za biološko pročišćavanje otpadnih voda procesom nitrifikacije-denitrifikacije, višak dušika uklonja se biološki.
Niske temperature i neprikladne pH vrijednosti uzrokuju polagan rast nitrificirajućih bakterija.
Nitrifikacija se često odvija u aeracijskom bazenu (posebno u produženim aeracijskim uređajima) i zahtijeva visoku razinu molekularnog kisika u otopini otpadnih voda koja se zove otopljeni kisik (D.O.).
U suprotnom, denitrifikacija zahtijeva određen volumen kojim su zadovoljeni aerobni uvjeti i procesi miješanja.
Za kombinaciju uređaja s aktivnim muljem i procesa nitrifikacije-denitrifikacije, obično se dodaje dodatni ne-aerirani reaktor u uređaj za pročišćavanje otpadnih voda. Ovaj reaktor može biti instaliran prije (pre- denitrifikacija) ili nakon (post-denitrifikacija) bazena za aeraciju.
U pre-d reaktoru, koji je uobičajeniji izbor, sirova otpadna voda, mješavina recirkuliranog mulja i miješana tekućina održavaju proces.
Post-D zahtijeva vanjski izvor organske tvari (metanol, octena kiselina, itd.).
Kombinacije pre-i post-denitrifikacije također su vrlo česte.
U šaržnom reaktoru (SBR) denitrifikacijski proces provodi se dodavanjem ne-aeracijskog koraka u proces pročišćavanja.
Prednosti
- otpadne vode visoke kvalitete;
- podešavanje pH (nitrifikacija-denitrifikacija).
Nedostaci
- napredni tretman;
- kontrole, potrebne analize.
Proizvod iz kategorije Uređaj za denitrifikaciju
Rješenje prema zahtijevu
