Kimikate dhe procese për heqjen e azotit të amoniakut nga uji

1. Çfarë është azoti i amoniakut?

Azoti i amoniakut i referohet amoniakut në formën e amoniakut të lirë (ose amoniakut jo-jonik, NH3) ose amoniakut jonik (NH4+). PH më i lartë dhe përqindje më e lartë e amoniakut të lirë; Përkundrazi, përqindja e kripës së amonit është e lartë.

Azoti i amoniakut është një lëndë ushqyese në ujë, e cila mund të çojë në eutrofikim të ujit dhe është ndotësi kryesor që konsumon oksigjen në ujë, i cili është toksik për peshqit dhe disa organizma ujorë.

Efekti kryesor i dëmshëm i azotit të amoniakut në organizmat ujorë është amoniaku i lirë, toksiciteti i të cilit është dhjetëra herë më i madh se ai i kripës së amonit dhe rritet me rritjen e alkalinitetit. Toksiciteti i azotit të amoniakut është i lidhur ngushtë me vlerën e pH-it dhe temperaturën e ujit të pishinës, në përgjithësi, sa më e lartë të jetë vlera e pH-it dhe temperatura e ujit, aq më i fortë është toksiciteti.

Dy metoda kolorimetrike të ndjeshmërisë së përafërt që përdoren zakonisht për të përcaktuar amoniakun janë metoda klasike e reagentit Nessler dhe metoda fenol-hipoklorit. Titrimet dhe metodat elektrike përdoren gjithashtu zakonisht për të përcaktuar amoniakun; Kur përmbajtja e azotit të amoniakut është e lartë, mund të përdoret edhe metoda e titrimit me distilim. (Standardet kombëtare përfshijnë metodën e reagentit të Nath-it, spektrofotometrinë e acidit salicilik, metodën e distilimit - titrimit)

2. Procesi fizik dhe kimik i heqjes së azotit

① Metoda e reshjeve kimike

Metoda e reshjeve kimike, e njohur edhe si metoda e reshjeve MAP, është shtimi i magnezit dhe acidit fosforik ose fosfatit të hidrogjenit në ujërat e zeza që përmbajnë azot amoniaku, në mënyrë që NH4+ në ujërat e zeza të reagojë me Mg+ dhe PO4- në një tretësirë ​​ujore për të gjeneruar reshje të fosfatit të magnezit të amonit, formula molekulare është MgNH4P04.6H2O, në mënyrë që të arrihet qëllimi i heqjes së azotit të amoniakut. Fosfati i magnezit të amonit, i njohur zakonisht si struvit, mund të përdoret si pleh organik, shtesë në tokë ose rezistent ndaj zjarrit për produktet strukturore të ndërtimit. Ekuacioni i reagimit është si më poshtë:

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04

Faktorët kryesorë që ndikojnë në efektin e trajtimit të reshjeve kimike janë vlera e pH-it, temperatura, përqendrimi i azotit të amoniakut dhe raporti molar (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)). Rezultatet tregojnë se kur vlera e pH-it është 10 dhe raporti molar i magnezit, azotit dhe fosforit është 1.2:1:1.2, efekti i trajtimit është më i mirë.

Duke përdorur klorur magnezi dhe fosfat hidrogjeni dinatriumi si agjentë precipitues, rezultatet tregojnë se efekti i trajtimit është më i mirë kur vlera e pH është 9.5 dhe raporti molar i magnezit, azotit dhe fosforit është 1.2:1:1.

Rezultatet tregojnë se MgC12+Na3PO4.12H20 është superior ndaj kombinimeve të tjera të agjentëve precipitues. Kur vlera e pH është 10.0, temperatura është 30℃, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)= 1:1:1, përqendrimi masiv i azotit të amoniakut në ujërat e zeza pas përzierjes për 30 minuta zvogëlohet nga 222mg/L para trajtimit në 17mg/L, dhe shkalla e largimit është 92.3%.

Metoda e reshjeve kimike dhe metoda e membranës së lëngshme u kombinuan për trajtimin e ujërave të ndotura industriale të azotit të amoniakut me përqendrim të lartë. Në kushtet e optimizimit të procesit të reshjeve, shkalla e heqjes së azotit të amoniakut arriti në 98.1%, dhe më pas trajtimi i mëtejshëm me metodën e filmit të lëngshëm uli përqendrimin e azotit të amoniakut në 0.005g/L, duke arritur standardin kombëtar të emetimeve të klasit të parë.

U hetua efekti i largimit të joneve metalike dyvalente (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) përveç Mg+ në azotin e amoniakut nën veprimin e fosfatit. U propozua një proces i ri i reshjes së CaSO4-prerje MAP për ujërat e zeza të sulfatit të amonit. Rezultatet tregojnë se rregullatori tradicional i NaOH mund të zëvendësohet nga gëlqerja.

Avantazhi i metodës së reshjeve kimike është se kur përqendrimi i ujërave të ndotura të azotit të amoniakut është i lartë, aplikimi i metodave të tjera është i kufizuar, siç janë metoda biologjike, metoda e klorinimit në pikën e thyerjes, metoda e ndarjes me membranë, metoda e shkëmbimit jonik, etj. Në këtë kohë, metoda e reshjeve kimike mund të përdoret për para-trajtim. Efikasiteti i heqjes së metodës së reshjeve kimike është më i mirë, nuk kufizohet nga temperatura, dhe funksionimi është i thjeshtë. Llumi i precipituar që përmban fosfat magnezi dhe amoni mund të përdoret si pleh i përbërë për të realizuar shfrytëzimin e mbeturinave, duke kompensuar kështu një pjesë të kostos; Nëse mund të kombinohet me disa ndërmarrje industriale që prodhojnë ujëra të ndotura të fosfatit dhe ndërmarrje që prodhojnë shëllirë kripe, mund të kursejë kostot farmaceutike dhe të lehtësojë aplikimin në shkallë të gjerë.

Disavantazhi i metodës së reshjes kimike është se për shkak të kufizimit të produktit të tretshmërisë së fosfatit të magnezit të amonit, pasi azoti i amoniakut në ujërat e zeza arrin një përqendrim të caktuar, efekti i largimit nuk është i dukshëm dhe kostoja e hyrjes rritet shumë. Prandaj, metoda e reshjes kimike duhet të përdoret në kombinim me metoda të tjera të përshtatshme për trajtim të avancuar. Sasia e reagentit të përdorur është e madhe, llumi i prodhuar është i madh dhe kostoja e trajtimit është e lartë. Futja e joneve të klorurit dhe fosforit të mbetur gjatë dozimit të kimikateve mund të shkaktojë lehtësisht ndotje dytësore.

Prodhues dhe Furnizues me Shumicë i Sulfatit të Aluminit | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

Prodhues dhe Furnizues me Shumicë i Fosfatit të Natriumit Dibazik | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

②Metoda e fryrjes

Heqja e azotit të amoniakut me anë të metodës së fryrjes synon të rregullojë vlerën e pH-it në alkalinë, në mënyrë që joni i amoniakut në ujërat e ndotura të shndërrohet në amoniak, në mënyrë që ai të ekzistojë kryesisht në formën e amoniakut të lirë, dhe më pas amoniaku i lirë të nxirret nga ujërat e ndotura përmes gazit bartës, në mënyrë që të arrihet qëllimi i heqjes së azotit të amoniakut. Faktorët kryesorë që ndikojnë në efikasitetin e fryrjes janë vlera e pH-it, temperatura, raporti gaz-lëng, shkalla e rrjedhjes së gazit, përqendrimi fillestar e kështu me radhë. Aktualisht, metoda e fryrjes përdoret gjerësisht në trajtimin e ujërave të ndotura me përqendrim të lartë të azotit të amoniakut.

U studiua heqja e azotit të amoniakut nga rrjedhjet e deponisë me anë të metodës së fryrjes. U zbulua se faktorët kryesorë që kontrollojnë efikasitetin e fryrjes ishin temperatura, raporti gaz-lëng dhe vlera e pH-it. Kur temperatura e ujit është më e madhe se 2590, raporti gaz-lëng është rreth 3500 dhe pH është rreth 10.5, shkalla e heqjes mund të arrijë më shumë se 90% për rrjedhjet e deponisë me përqendrim të azotit të amoniakut deri në 2000-4000mg/L. Rezultatet tregojnë se kur pH=11.5, temperatura e zhveshjes është 80cC dhe koha e zhveshjes është 120 minuta, shkalla e heqjes së azotit të amoniakut në ujërat e zeza mund të arrijë 99.2%.

Efikasiteti i nxjerrjes së ujërave të ndotura me azot amoniak me përqendrim të lartë u krye me anë të kullës së nxjerrjes me rrymë të kundërt. Rezultatet treguan se efikasiteti i nxjerrjes u rrit me rritjen e vlerës së pH-it. Sa më i madh të jetë raporti gaz-lëng, aq më e madhe është forca lëvizëse e transferimit të masës së zhveshjes së amoniakut dhe rritet edhe efikasiteti i zhveshjes.

Heqja e azotit të amoniakut me anë të metodës së fryrjes është efektive, e lehtë për t’u përdorur dhe e lehtë për t’u kontrolluar. Azoti i amoniakut i fryrë mund të përdoret si thithës me acid sulfurik, dhe acidi sulfurik i gjeneruar mund të përdoret si pleh. Metoda e fryrjes është një teknologji e përdorur gjerësisht për heqjen fizike dhe kimike të azotit aktualisht. Megjithatë, metoda e fryrjes ka disa disavantazhe, të tilla si gëlqerëzimi i shpeshtë në kullën e fryrjes, efikasiteti i ulët i heqjes së azotit të amoniakut në temperaturë të ulët dhe ndotja dytësore e shkaktuar nga gazi i fryrjes. Metoda e fryrjes në përgjithësi kombinohet me metoda të tjera të trajtimit të ujërave të ndotura të azotit të amoniakut për të paratrajtuar ujërat e ndotura të azotit të amoniakut me përqendrim të lartë.

③ Klorinimi i pikës së thyerjes

Mekanizmi i heqjes së amoniakut me anë të klorinimit në pikën e thyerjes është se gazi i klorit reagon me amoniakun për të prodhuar gaz azoti të padëmshëm, dhe N2 del në atmosferë, duke bërë që burimi i reagimit të vazhdojë në të djathtë. Formula e reagimit është:

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

Kur klori i gaztë transferohet në ujërat e ndotura deri në një pikë të caktuar, përmbajtja e klorit të lirë në ujë është e ulët dhe përqendrimi i amoniakut është zero. Kur sasia e klorit të gaztë kalon pikën, sasia e klorit të lirë në ujë do të rritet, prandaj, pika quhet pikë thyerjeje dhe klorinimi në këtë gjendje quhet klorinim i pikës së thyerjes.

Metoda e klorinimit në pikën e thyerjes përdoret për të trajtuar ujërat e ndotura të shpimit pas fryrjes së azotit të amoniakut, dhe efekti i trajtimit ndikohet drejtpërdrejt nga procesi i para-trajtimit të fryrjes së azotit të amoniakut. Kur 70% e azotit të amoniakut në ujërat e ndotura hiqet me anë të procesit të fryrjes dhe më pas trajtohet me klorinim në pikën e thyerjes, përqendrimi masiv i azotit të amoniakut në ujërat e ndotura është më pak se 15mg/L. Zhang Shengli et al. morën ujërat e ndotura të simuluara të azotit të amoniakut me një përqendrim masiv prej 100mg/L si objekt kërkimi, dhe rezultatet e kërkimit treguan se faktorët kryesorë dhe dytësorë që ndikojnë në heqjen e azotit të amoniakut me anë të oksidimit të hipokloritit të natriumit ishin raporti sasior i klorit ndaj azotit të amoniakut, koha e reagimit dhe vlera e pH-it.

Metoda e klorinimit në pikën e thyerjes ka efikasitet të lartë të heqjes së azotit, shkalla e heqjes mund të arrijë 100% dhe përqendrimi i amoniakut në ujërat e ndotura mund të reduktohet në zero. Efekti është i qëndrueshëm dhe nuk ndikohet nga temperatura; Pajisjet kërkojnë më pak investime, përgjigje të shpejtë dhe të plotë; Ka efektin e sterilizimit dhe dezinfektimit në trupat ujorë. Fusha e zbatimit të metodës së klorinimit në pikën e thyerjes është se përqendrimi i ujërave të ndotura të azotit të amoniakut është më pak se 40mg/L, kështu që metoda e klorinimit në pikën e thyerjes përdoret kryesisht për trajtimin e avancuar të ujërave të ndotura të azotit të amoniakut. Kërkesa për përdorim dhe ruajtje të sigurt është e lartë, kostoja e trajtimit është e lartë dhe nënproduktet kloramina dhe organikët e klorinuara do të shkaktojnë ndotje dytësore.

④ metoda e oksidimit katalitik

Metoda e oksidimit katalitik është nëpërmjet veprimit të katalizatorit, nën një temperaturë dhe presion të caktuar, nëpërmjet oksidimit të ajrit, lënda organike dhe amoniaku në ujërat e zeza mund të oksidohen dhe të dekompozohen në substanca të padëmshme si CO2, N2 dhe H2O, për të arritur qëllimin e pastrimit.

Faktorët që ndikojnë në efektin e oksidimit katalitik janë karakteristikat e katalizatorit, temperatura, koha e reagimit, vlera e pH-it, përqendrimi i azotit të amoniakut, presioni, intensiteti i përzierjes etj.

Procesi i degradimit të azotit të amoniakut të ozonuar u studiua. Rezultatet treguan se kur vlera e pH-it u rrit, prodhohej një lloj radikali H2O me aftësi të fortë oksidimi, dhe shkalla e oksidimit u përshpejtua ndjeshëm. Studimet tregojnë se ozoni mund të oksidojë azotin e amoniakut në nitrit dhe nitritin në nitrat. Përqendrimi i azotit të amoniakut në ujë zvogëlohet me rritjen e kohës, dhe shkalla e largimit të azotit të amoniakut është rreth 82%. CuO-Mn02-Ce02 u përdor si katalizator kompozit për të trajtuar ujërat e ndotura të azotit të amoniakut. Rezultatet eksperimentale tregojnë se aktiviteti i oksidimit të katalizatorit kompozit të përgatitur rishtazi është përmirësuar ndjeshëm, dhe kushtet e përshtatshme të procesit janë 255℃, 4.2MPa dhe pH=10.8. Në trajtimin e ujërave të ndotura të azotit të amoniakut me një përqendrim fillestar prej 1023mg/L, shkalla e largimit të azotit të amoniakut mund të arrijë 98% brenda 150 minutave, duke arritur standardin kombëtar të shkarkimit sekondar (50mg/L).

Performanca katalitike e fotokatalizatorit TiO2 të mbështetur në zeolit ​​u hetua duke studiuar shkallën e degradimit të azotit të amoniakut në tretësirën e acidit sulfurik. Rezultatet tregojnë se doza optimale e fotokatalizatorit Ti02/zeolit ​​është 1.5 g/L dhe koha e reagimit është 4 orë nën rrezatim ultravjollcë. Shkalla e largimit të azotit të amoniakut nga ujërat e zeza mund të arrijë 98.92%. U studiua efekti i largimit të hekurit të lartë dhe nano-dioksidit të amoniakut nën dritën ultravjollcë mbi fenolin dhe azotin e amoniakut. Rezultatet tregojnë se shkalla e largimit të azotit të amoniakut është 97.5% kur pH=9.0 aplikohet në tretësirën e azotit të amoniakut me përqendrim 50 mg/L, që është 7.8% dhe 22.5% më e lartë se ajo e hekurit të lartë ose dioksidit të amoniakut vetëm.

Metoda e oksidimit katalitik ka avantazhet e efikasitetit të lartë të pastrimit, procesit të thjeshtë, sipërfaqes së vogël të poshtme etj., dhe përdoret shpesh për të trajtuar ujërat e ndotura të azotit të amoniakut me përqendrim të lartë. Vështirësia e aplikimit qëndron në parandalimin e humbjes së katalizatorit dhe mbrojtjen nga korrozioni të pajisjeve.

⑤ metoda e oksidimit elektrokimik

Metoda e oksidimit elektrokimik i referohet metodës së largimit të ndotësve në ujë duke përdorur elektrooksidim me aktivitet katalitik. Faktorët ndikues janë dendësia e rrymës, shpejtësia e rrjedhjes në hyrje, koha e daljes dhe koha e tretësirës në pikë.

U studiua oksidimi elektrokimik i ujërave të ndotura amoniak-azot në një qelizë elektrolitike me rrjedhë qarkulluese, ku pozitivja është energjia elektrike e rrjetit Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 dhe negative është energjia elektrike e rrjetit Ti. Rezultatet tregojnë se kur përqendrimi i jonit klorur është 400mg/L, përqendrimi fillestar i azotit të amoniakut është 40mg/L, shkalla e rrjedhjes së influencës është 600mL/min, dendësia e rrymës është 20mA/cm3 dhe koha elektrolitike është 90min, shkalla e heqjes së azotit të amoniakut është 99.37%. Kjo tregon se oksidimi elektrolitik i ujërave të ndotura amoniak-azot ka një perspektivë të mirë aplikimi.

3. Procesi biokimik i heqjes së azotit

① nitrifikimi dhe denitrifikimi i plotë

Nitrifikimi dhe denitrifikimi me proces të plotë është një lloj metode biologjike që është përdorur gjerësisht për një kohë të gjatë aktualisht. Ai shndërron azotin e amoniakut në ujërat e ndotura në azot përmes një serie reaksionesh si nitrifikimi dhe denitrifikimi nën veprimin e mikroorganizmave të ndryshëm, në mënyrë që të arrihet qëllimi i trajtimit të ujërave të ndotura. Procesi i nitrifikimit dhe denitrifikimit për të hequr azotin e amoniakut duhet të kalojë nëpër dy faza:

Reaksioni i nitrifikimit: Reaksioni i nitrifikimit përfundohet nga mikroorganizmat autotrofë aerobë. Në gjendjen aerobe, azoti inorganik përdoret si burim azoti për të shndërruar NH4+ në NO2-, dhe më pas oksidohet në NO3-. Procesi i nitrifikimit mund të ndahet në dy faza. Në fazën e dytë, nitriti shndërrohet në nitrat (NO3-) nga bakteret nitrifikuese, dhe nitriti shndërrohet në nitrat (NO3-) nga bakteret nitrifikuese.

Reaksioni i denitrifikimit: Reaksioni i denitrifikimit është procesi në të cilin bakteret denitrifikuese zvogëlojnë azotin e nitritit dhe azotin e nitratit në azot të gaztë (N2) në gjendje hipoksie. Bakteret denitrifikuese janë mikroorganizma heterotrofë, shumica e të cilëve i përkasin baktereve amfiktike. Në gjendjen e hipoksisë, ato përdorin oksigjenin në nitrat si pranues elektronesh dhe lëndën organike (komponenti BOD në ujërat e zeza) si dhurues elektronesh për të siguruar energji dhe për t'u oksiduar e stabilizuar.

I gjithë procesi i aplikimeve inxhinierike të nitrifikimit dhe denitrifikimit përfshin kryesisht AO, A2O, kanalin e oksidimit, etj., e cila është një metodë më e përparuar e përdorur në industrinë e heqjes biologjike të azotit.

Metoda e nitrifikimit dhe denitrifikimit në tërësi ka avantazhet e efektit të qëndrueshëm, funksionimit të thjeshtë, mungesës së ndotjes dytësore dhe kostos së ulët. Kjo metodë ka edhe disa disavantazhe, siç është shtimi i burimit të karbonit kur raporti C/N në ujërat e ndotura është i ulët, kërkesa për temperaturë është relativisht e rreptë, efikasiteti është i ulët në temperaturë të ulët, zona është e madhe, kërkesa për oksigjen është e madhe dhe disa substanca të dëmshme, siç janë jonet e metaleve të rënda, kanë një efekt shtypës mbi mikroorganizmat, të cilët duhet të hiqen para se të kryhet metoda biologjike. Përveç kësaj, përqendrimi i lartë i azotit të amoniakut në ujërat e ndotura ka gjithashtu një efekt frenues në procesin e nitrifikimit. Prandaj, paratrajtimi duhet të kryhet para trajtimit të ujërave të ndotura me azot amoniak me përqendrim të lartë në mënyrë që përqendrimi i ujërave të ndotura me azot amoniak të jetë më pak se 500mg/L. Metoda tradicionale biologjike është e përshtatshme për trajtimin e ujërave të ndotura me azot amoniak me përqendrim të ulët që përmbajnë lëndë organike, siç janë ujërat e zeza shtëpiake, ujërat e ndotura kimike, etj.

②Nitrifikimi dhe denitrifikimi i njëkohshëm (SND)

Kur nitrifikimi dhe denitrifikimi kryhen së bashku në të njëjtin reaktor, kjo quhet denitrifikim i tretjes së njëkohshme (SND). Oksigjeni i tretur në ujërat e ndotura kufizohet nga shkalla e difuzionit për të prodhuar një gradient të oksigjenit të tretur në zonën e mikroambientit në flokun mikrobik ose biofilmin, gjë që e bën gradientin e oksigjenit të tretur në sipërfaqen e jashtme të flokut mikrobik ose biofilmit të favorshëm për rritjen dhe përhapjen e baktereve aerobe nitrifikuese dhe baktereve amonifikuese. Sa më thellë në flok ose membranë, aq më i ulët është përqendrimi i oksigjenit të tretur, duke rezultuar në një zonë anoksike ku dominojnë bakteret denitrifikuese. Kështu formohet procesi i tretjes dhe denitrifikimit të njëkohshëm. Faktorët që ndikojnë në tretjen dhe denitrifikimin e njëkohshëm janë vlera e pH-it, temperatura, alkaliniteti, burimi i karbonit organik, oksigjeni i tretur dhe mosha e llumit.

Në kanalin e oksidimit Carrousel ekzistonte nitrifikim/denitrifikim i njëkohshëm, dhe përqendrimi i oksigjenit të tretur midis shtytësit të ajrosur në kanalin e oksidimit Carrousel u ul gradualisht, dhe oksigjeni i tretur në pjesën e poshtme të kanalit të oksidimit Carrousel ishte më i ulët se ai në pjesën e sipërme. Shkalla e formimit dhe konsumit të azotit të nitratit në secilën pjesë të kanalit është pothuajse e barabartë, dhe përqendrimi i azotit të amoniakut në kanal është gjithmonë shumë i ulët, gjë që tregon se reaksionet e nitrifikimit dhe denitrifikimit ndodhin njëkohësisht në kanalin e oksidimit Carrousel.

Studimi mbi trajtimin e ujërave të zeza shtëpiake tregon se sa më i lartë të jetë CODCr, aq më i plotë është denitrifikimi dhe aq më i mirë është largimi i TN. Efekti i oksigjenit të tretur në nitrifikimin dhe denitrifikimin e njëkohshëm është i madh. Kur oksigjeni i tretur kontrollohet në 0.5~2mg/L, efekti i largimit të azotit total është i mirë. Në të njëjtën kohë, metoda e nitrifikimit dhe denitrifikimit kursen reaktorin, shkurton kohën e reagimit, ka konsum të ulët energjie, kursen investime dhe është e lehtë për të mbajtur vlerën e pH-it të qëndrueshme.

③ Tretje dhe denitrifikim me rreze të shkurtër veprimi

Në të njëjtin reaktor, bakteret oksiduese të amoniakut përdoren për të oksiduar amoniakun në nitrit në kushte aerobe, dhe më pas nitriti denitrifikohet direkt për të prodhuar azot me lëndë organike ose burim të jashtëm karboni si dhurues elektronesh në kushte hipoksie. Faktorët e ndikimit të nitrifikimit dhe denitrifikimit me rreze të shkurtër janë temperatura, amoniaku i lirë, vlera e pH-it dhe oksigjeni i tretur.

Efekti i temperaturës në nitrifikimin me rreze të shkurtër të ujërave të zeza komunale pa ujë deti dhe ujërave të zeza komunale me 30% ujë deti. Rezultatet eksperimentale tregojnë se: për ujërat e zeza komunale pa ujë deti, rritja e temperaturës është e favorshme për arritjen e nitrifikimit me rreze të shkurtër. Kur përqindja e ujit të detit në ujërat e zeza shtëpiake është 30%, nitrifikimi me rreze të shkurtër mund të arrihet më mirë në kushte të temperaturës mesatare. Universiteti i Teknologjisë Delft zhvilloi procesin SHARON, përdorimi i temperaturës së lartë (rreth 30-4090) është i favorshëm për përhapjen e baktereve të nitritit, në mënyrë që bakteret e nitritit të humbasin konkurrencën, ndërsa duke kontrolluar moshën e llumit për të eliminuar bakteret e nitritit, në mënyrë që reaksioni i nitrififikimit të ndodhë në fazën e nitritit.

Bazuar në ndryshimin në afinitetin e oksigjenit midis baktereve të nitritit dhe baktereve të nitritit, Laboratori i Ekologjisë Mikrobike Gent zhvilloi procesin OLAND për të arritur akumulimin e azotit të nitritit duke kontrolluar oksigjenin e tretur për të eliminuar bakteret e nitritit.

Rezultatet e testit pilot të trajtimit të ujërave të ndotura të koksit me anë të nitrifikimit dhe denitrifikimit me rreze të shkurtër tregojnë se kur përqendrimet e COD, azotit të amoniakut, TN dhe fenolit në ujërat hyrëse janë 1201.6, 510.4, 540.1 dhe 110.4 mg/L, përqendrimet mesatare të COD, azotit të amoniakut, TN dhe fenolit në ujërat e zeza janë përkatësisht 197.1, 14.2, 181.5 dhe 0.4 mg/L. Shkalla përkatëse e largimit ishte përkatësisht 83.6%, 97.2%, 66.4% dhe 99.6%.

Procesi i nitrifikimit dhe denitrifikimit me rreze të shkurtër nuk kalon nëpër fazën e nitratit, duke kursyer kështu burimin e karbonit të nevojshëm për heqjen biologjike të azotit. Ai ka disa përparësi për ujërat e ndotura të azotit amoniak me raport të ulët C/N. Nitrifikimi dhe denitrifikimi me rreze të shkurtër kanë avantazhet e më pak llumit, kohës së shkurtër të reagimit dhe kursimit të vëllimit të reaktorit. Megjithatë, nitrifikimi dhe denitrifikimi me rreze të shkurtër kërkojnë akumulim të qëndrueshëm dhe të qëndrueshëm të nitritit, kështu që mënyra e frenimit efektiv të aktivitetit të baktereve nitrifikuese bëhet çelësi.

④ Oksidimi anaerob i amoniakut

Amoksidimi anaerob është një proces i oksidimit të drejtpërdrejtë të azotit të amoniakut në azot nga bakteret autotrofe në kushtet e hipoksisë, me azot azotues ose azot azotues si pranues elektronesh.

U studiuan efektet e temperaturës dhe pH-it në aktivitetin biologjik të anammoX. Rezultatet treguan se temperatura optimale e reagimit ishte 30℃ dhe vlera e pH-it ishte 7.8. U studiua fizibiliteti i reaktorit anaerob ammoX për trajtimin e ujërave të ndotura me kripësi të lartë dhe përqendrim të lartë të azotit. Rezultatet treguan se kripësia e lartë pengoi ndjeshëm aktivitetin e anammoX, dhe ky frenim ishte i kthyeshëm. Aktiviteti anaerob ammox i llumit të paaklimatizuar ishte 67.5% më i ulët se ai i llumit të kontrollit nën kripësi prej 30g.L-1(NaC1). Aktiviteti anammoX i llumit të aklimatizuar ishte 45.1% më i ulët se ai i kontrollit. Kur llumi i aklimatizuar u transferua nga një mjedis me kripësi të lartë në një mjedis me kripësi të ulët (pa ujë të kripur), aktiviteti anaerob ammoX u rrit me 43.1%. Megjithatë, reaktori është i prirur të bjerë funksioni kur funksionon në kripësi të lartë për një kohë të gjatë.

Krahasuar me procesin tradicional biologjik, ammoksi anaerob është një teknologji më ekonomike për heqjen e azotit biologjik pa burim shtesë karboni, kërkesë të ulët për oksigjen, pa nevojë për reagentë për të neutralizuar dhe prodhim më të vogël të llumit. Disavantazhet e ammoksi anaerob janë se shpejtësia e reagimit është e ngadaltë, vëllimi i reaktorit është i madh dhe burimi i karbonit është i pafavorshëm për amMOksi anaerob, i cili ka rëndësi praktike për zgjidhjen e ujërave të ndotura të azotit të amoniakut me biodegradueshmëri të dobët.

4. Procesi i ndarjes dhe adsorbimit të heqjes së azotit

① metoda e ndarjes me membranë

Metoda e ndarjes me membranë është përdorimi i përshkueshmërisë selektive të membranës për të ndarë në mënyrë selektive përbërësit në lëng, në mënyrë që të arrihet qëllimi i heqjes së azotit të amoniakut. Përfshin osmozën e kundërt, nanofiltrimin, deamonizimin e membranës dhe elektrodializën. Faktorët që ndikojnë në ndarjen e membranës janë karakteristikat e membranës, presioni ose tensioni, vlera e pH-it, temperatura dhe përqendrimi i azotit të amoniakut.

Sipas cilësisë së ujit të ujërave të ndotura me azotin e amoniakut të shkarkuara nga shkritorja e metaleve të rralla, eksperimenti i osmozës së kundërt u krye me ujëra të ndotura të simuluara me NH4C1 dhe NaCI. U zbulua se në të njëjtat kushte, osmoza e kundërt ka një shkallë më të lartë të heqjes së NaCI, ndërsa NHCl ka një shkallë më të lartë të prodhimit të ujit. Shkalla e heqjes së NH4C1 është 77.3% pas trajtimit me osmozë të kundërt, e cila mund të përdoret si paratrajtim i ujërave të ndotura me azotin e amoniakut. Teknologjia e osmozës së kundërt mund të kursejë energji, stabilitet të mirë termik, por rezistenca ndaj klorit dhe ndotjes është e dobët.

Një proces ndarjeje me membranë nanofiltrimi biokimik u përdor për të trajtuar rrjedhjet e deponisë, në mënyrë që 85%~90% e lëngut të përshkueshëm nga uji të shkarkohej sipas standardit, dhe vetëm 0%~15% e lëngut të koncentruar të ujërave të zeza dhe baltës u kthyen në rezervuarin e mbeturinave. Ozturki et al. trajtuan rrjedhjet e deponisë së Odayeri në Turqi me membranë nanofiltrimi, dhe shkalla e heqjes së azotit të amoniakut ishte rreth 72%. Membrana e nanofiltrimit kërkon presion më të ulët se membrana e osmozës së kundërt, e lehtë për t'u përdorur.

Sistemi i membranës që largon amoniakun përdoret përgjithësisht në trajtimin e ujërave të ndotura me azot të lartë amoniaku. Azoti i amoniakut në ujë ka ekuilibrin e mëposhtëm: NH4- +OH-= NH3+H2O në funksionim, ujërat e ndotura që përmbajnë amoniak rrjedhin në guaskën e modulit të membranës, dhe lëngu që thith acidin rrjedh në tubin e modulit të membranës. Kur pH i ujërave të ndotura rritet ose temperatura rritet, ekuilibri do të zhvendoset djathtas, dhe joni i amonit NH4- bëhet NH3 i gaztë i lirë. Në këtë kohë, NH3 i gaztë mund të hyjë në fazën e lëngshme të thithjes së acidit në tub nga faza e ujërave të ndotura në guaskë përmes mikroporeve në sipërfaqen e fibrës së zbrazët, e cila thithet nga tretësira acidike dhe menjëherë bëhet NH4- jonik. Mbajeni pH të ujërave të ndotura mbi 10, dhe temperaturën mbi 35 °C (nën 50 °C), në mënyrë që NH4 në fazën e ujërave të ndotura të bëhet vazhdimisht NH3 drejt migrimit të fazës së lëngshme të thithjes. Si rezultat, përqendrimi i azotit të amoniakut në anën e ujërave të ndotura ulet vazhdimisht. Faza e lëngshme e thithjes së acidit, meqenëse ekziston vetëm acid dhe NH4-, formon një kripë amoniumi shumë të pastër dhe arrin një përqendrim të caktuar pas qarkullimit të vazhdueshëm, i cili mund të riciklohet. Nga njëra anë, përdorimi i kësaj teknologjie mund të përmirësojë shumë shkallën e heqjes së azotit të amoniakut në ujërat e zeza, dhe nga ana tjetër, mund të zvogëlojë koston totale operative të sistemit të trajtimit të ujërave të zeza.

②metoda e elektrodializës

Elektrodializa është një metodë për largimin e lëndëve të ngurta të tretura nga tretësirat ujore duke aplikuar një tension midis çifteve të membranës. Nën veprimin e tensionit, jonet e amoniakut dhe jonet e tjera në ujërat e ndotura amoniak-azot pasurohen përmes membranës në ujin e koncentruar që përmban amoniak, në mënyrë që të arrihet qëllimi i largimit.

Metoda e elektrodializës u përdor për të trajtuar ujërat e ndotura inorganike me përqendrim të lartë të azotit të amoniakut dhe arriti rezultate të mira. Për ujërat e ndotura me azot amoniak 2000-3000mg/L, shkalla e largimit të azotit të amoniakut mund të jetë më shumë se 85%, dhe uji i amoniakut i përqendruar mund të merret me 8.9%. Sasia e energjisë elektrike e konsumuar gjatë funksionimit të elektrodializës është proporcionale me sasinë e azotit të amoniakut në ujërat e ndotura. Trajtimi i ujërave të ndotura me elektrodializë nuk kufizohet nga vlera e pH-it, temperatura dhe presioni, dhe është i lehtë për t'u përdorur.

Avantazhet e ndarjes me membranë janë rikuperimi i lartë i azotit të amoniakut, funksionimi i thjeshtë, efekti i qëndrueshëm i trajtimit dhe mungesa e ndotjes dytësore. Megjithatë, në trajtimin e ujërave të ndotura të azotit të amoniakut me përqendrim të lartë, përveç membranës së deamonizuar, membranat e tjera formohen lehtësisht në shkallë dhe bllokohen, dhe rigjenerimi dhe shpëlarja e kundërt janë të shpeshta, duke rritur koston e trajtimit. Prandaj, kjo metodë është më e përshtatshme për paratrajtimin ose ujërat e ndotura të azotit të amoniakut me përqendrim të ulët.

③ Metoda e shkëmbimit jonik

Metoda e shkëmbimit jonik është një metodë për të hequr azotin e amoniakut nga ujërat e zeza duke përdorur materiale me adsorbim të fortë selektiv të joneve të amoniakut. Materialet e adsorbimit që përdoren zakonisht janë karboni i aktivizuar, zeoliti, montmorilloniti dhe rrëshira e shkëmbimit. Zeoliti është një lloj siliko-aluminati me strukturë hapësinore tre-dimensionale, strukturë të rregullt poresh dhe vrima, ndër të cilat klinoptiloliti ka një kapacitet të fortë selektiv adsorbimi për jonet e amoniakut dhe çmim të ulët, kështu që përdoret zakonisht si një material adsorbimi për ujërat e zeza të azotit të amoniakut në inxhinieri. Faktorët që ndikojnë në efektin e trajtimit të klinoptilolitit përfshijnë madhësinë e grimcave, përqendrimin e azotit të amoniakut ndikues, kohën e kontaktit, vlerën e pH-it e kështu me radhë.

Efekti i adsorbimit të zeolitit në azotin e amoniakut është i dukshëm, i ndjekur nga raniti, dhe efekti i tokës dhe qeramizitit është i dobët. Mënyra kryesore për të hequr azotin e amoniakut nga zeoliti është shkëmbimi jonik, dhe efekti fizik i adsorbimit është shumë i vogël. Efekti i shkëmbimit jonik të qeramitit, tokës dhe ranitit është i ngjashëm me efektin fizik të adsorbimit. Kapaciteti i adsorbimit të katër mbushësve u ul me rritjen e temperaturës në rangun 15-35℃, dhe u rrit me rritjen e vlerës së pH në rangun 3-9. Ekuilibri i adsorbimit u arrit pas lëkundjes 6-orëshe.

U studiua mundësia e heqjes së azotit të amoniakut nga rrjedhjet e deponisë me anë të adsorbimit të zeolit. Rezultatet eksperimentale tregojnë se çdo gram zeolit ​​ka një potencial të kufizuar adsorbimi prej 15.5 mg azot amoniaku, kur madhësia e grimcave të zeolit ​​është 30-16 mesh, shkalla e heqjes së azotit të amoniakut arrin 78.5%, dhe nën të njëjtën kohë adsorbimi, dozë dhe madhësi të grimcave të zeolit, sa më i lartë të jetë përqendrimi i azotit të amoniakut në influencë, aq më e lartë është shkalla e adsorbimit, dhe është e mundur që zeoliti si adsorbent të heqë azotin e amoniakut nga rrjedhjet. Në të njëjtën kohë, theksohet se shkalla e adsorbimit të azotit të amoniakut nga zeoliti është e ulët, dhe është e vështirë për zeolitin të arrijë kapacitetin e adsorbimit të ngopjes në funksionimin praktik.

U studiua efekti i largimit të shtratit biologjik të zeolit ​​mbi azotin, COD-in dhe ndotësit e tjerë në ujërat e zeza të fshatit të simuluara. Rezultatet tregojnë se shkalla e largimit të azotit të amoniakut nga shtrati biologjik i zeolit ​​është më shumë se 95%, dhe largimi i azotit të nitratit ndikohet shumë nga koha e qëndrimit hidraulik.

Metoda e shkëmbimit jonik ka avantazhet e investimit të vogël, procesit të thjeshtë, funksionimit të përshtatshëm, mungesës së ndjeshmërisë ndaj helmeve dhe temperaturës, si dhe ripërdorimit të zeolitit me anë të rigjenerimit. Megjithatë, kur trajtohen ujërat e ndotura të azotit amoniak me përqendrim të lartë, rigjenerimi është i shpeshtë, gjë që sjell shqetësime në funksionim, kështu që duhet të kombinohet me metoda të tjera të trajtimit të azotit amoniak, ose të përdoret për të trajtuar ujërat e ndotura të azotit amoniak me përqendrim të ulët.

Prodhues dhe Furnizues me Shumicë i Zeolitit 4A | EVERBRIGHT (cnchemist.com)