Суудан аммиак азотун алып салуунун химиялык ыкмасы жана процесси

1. Аммиак азоту деген эмне?

Аммиак азоту эркин аммиак (же иондук эмес аммиак, NH3) же иондук аммиак (NH4+) түрүндөгү аммиакты билдирет. рН жогору жана эркин аммиактын үлүшү жогору; тескерисинче, аммоний тузунун үлүшү жогору.

Аммиак азоту суудагы азык зат болуп саналат, ал суунун эвтрофикациясына алып келиши мүмкүн жана суудагы кычкылтекти керектөөчү негизги булгоочу зат болуп саналат, ал балыктар жана кээ бир суу организмдери үчүн уулуу.

Аммиак азотунун суу организмдерине тийгизген негизги зыяндуу таасири - эркин аммиак, анын уулуулугу аммоний тузуна караганда ондогон эсе жогору жана щелочтуулугу жогорулаган сайын көбөйөт. Аммиак азотунун уулуулугу бассейн суунун рН мааниси жана суунун температурасы менен тыгыз байланышта, жалпысынан алганда, рН мааниси жана суунун температурасы канчалык жогору болсо, уулуулугу ошончолук күчтүү.

Аммиакты аныктоо үчүн кеңири колдонулган эки болжолдуу сезгичтик колориметриялык ыкма - бул классикалык Несслер реагент ыкмасы жана фенол-гипохлорит ыкмасы. Аммиакты аныктоо үчүн титрлөө жана электрдик ыкмалар да кеңири колдонулат; Аммиак азотунун курамы жогору болгондо, дистилляциялык титрлөө ыкмасын да колдонсо болот. (Улуттук стандарттарга Нат реагент ыкмасы, салицил кислотасынын спектрофотометриясы, дистилляция-титрлөө ыкмасы кирет)

2. Физикалык жана химиялык азотту алып салуу процесси

① Химиялык жаан-чачын ыкмасы

Химиялык жаан-чачын ыкмасы, ошондой эле MAP жаан-чачын ыкмасы деп да аталат, бул аммиак азотун камтыган агынды сууларга магний жана фосфор кислотасын же суутек фосфатын кошуудан турат, ошондуктан агынды суулардагы NH4+ суу эритмесинде Mg+ жана PO4- менен реакцияга кирип, аммоний магний фосфатынын жаан-чачынын пайда кылат, молекулярдык формуласы MgNH4P04.6H20, ошентип аммиак азотун алып салуу максатына жетет. Магний аммоний фосфаты, көбүнчө струвит деп аталат, курулуш конструкциялары үчүн компост, топурак кошулмасы же өрткө каршы каражат катары колдонулушу мүмкүн. Реакция теңдемеси төмөнкүдөй:

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04

Химиялык чөкмөлөрдүн тазалоо таасирине таасир этүүчү негизги факторлор рН мааниси, температура, аммиак азотунун концентрациясы жана молярдык катышы (n(Mg+): n(NH4+): n(P04-)) болуп саналат. Жыйынтыктар көрсөткөндөй, рН мааниси 10го жана магний, азот жана фосфордун молярдык катышы 1,2:1:1,2ге жеткенде, дарылоо таасири жакшыраак болот.

Магний хлоридин жана динатрий водород фосфатын чөктүрүүчү агенттер катары колдонуунун жыйынтыктары көрсөткөндөй, рН мааниси 9,5 жана магний, азот жана фосфордун молярдык катышы 1,2:1:1 болгондо дарылоо эффектиси жакшыраак болот.

Жыйынтыктар көрсөткөндөй, MgC12+Na3PO4.12H20 башка чөктүрүүчү агенттердин айкалыштарына караганда жогору турат. рН мааниси 10.0 болгондо, температура 30℃, n(Mg+): n(NH4+): n(P04-)= 1:1:1 болгондо, 30 мүнөт аралаштыргандан кийин агынды суулардагы аммиак азотунун массалык концентрациясы тазалоого чейинки 222 мг/лден 17 мг/лге чейин төмөндөйт жана жок кылуу ылдамдыгы 92,3% түзөт.

Химиялык жаан-чачын ыкмасы жана суюк мембраналык ыкма өнөр жайлык аммиак азотунун жогорку концентрациядагы агынды сууларын тазалоо үчүн айкалыштырылган. Жаан-чачын процессин оптималдаштыруу шарттарында аммиак азотунун бөлүнүп чыгуу ылдамдыгы 98,1% га жеткен, андан кийин суюк пленка ыкмасы менен андан ары иштетүү аммиак азотунун концентрациясын 0,005 г/л га чейин төмөндөтүп, улуттук биринчи класстагы эмиссия стандартына жеткен.

Фосфаттын таасири астында Mg+ тан башка эки валенттүү металл иондорунун (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) аммиак азотуна тийгизген таасири изилденген. Аммоний сульфатынын агын суулары үчүн CaSO4 жаан-чачынынын жаңы процесси сунушталган. Жыйынтыктар көрсөткөндөй, салттуу NaOH жөнгө салуучусун акиташ менен алмаштырууга болот.

Химиялык жаан-чачын ыкмасынын артыкчылыгы - аммиак азотунун агынды сууларынын концентрациясы жогору болгондо, башка ыкмаларды, мисалы, биологиялык ыкманы, үзүлүү чекитин хлордоо ыкмасын, мембрананы бөлүү ыкмасын, ион алмашуу ыкмасын ж.б. колдонуу чектелүү. Бул учурда химиялык жаан-чачын ыкмасын алдын ала тазалоо үчүн колдонсо болот. Химиялык жаан-чачын ыкмасынын алып салуу натыйжалуулугу жакшыраак жана ал температура менен чектелбейт жана иштөө жөнөкөй. Магний аммоний фосфатын камтыган чөкмө шламды калдыктарды кайра иштетүү үчүн курама жер семирткич катары колдонсо болот, ошону менен чыгымдардын бир бөлүгүн компенсациялайт; Эгерде аны фосфат агынды сууларын чыгаруучу айрым өнөр жай ишканалары жана туздуу туздуу сууларды чыгаруучу ишканалар менен айкалыштырса, ал фармацевтикалык чыгымдарды үнөмдөөгө жана кеңири масштабда колдонууга көмөктөшөт.

Химиялык чөктүрүү ыкмасынын кемчилиги, аммоний магний фосфатынын эригичтигинин чектелүүлүгүнөн улам, агынды суулардагы аммиак азоту белгилүү бир концентрацияга жеткенден кийин, жок кылуу эффектиси байкалбайт жана киргизүү баасы бир топ жогорулайт. Ошондуктан, химиялык чөктүрүү ыкмасын өркүндөтүлгөн тазалоого ылайыктуу башка ыкмалар менен бирге колдонуу керек. Колдонулган реагенттин көлөмү көп, пайда болгон лай көп жана тазалоо баасы жогору. Химиялык заттарды дозалоо учурунда хлорид иондорунун жана калдык фосфордун кириши экинчилик булганууга оңой эле алып келиши мүмкүн.

Дүңүнөн алюминий сульфатын өндүрүүчү жана жеткирүүчү | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

Дүңүнөн сатуу эки негиздүү натрий фосфатын өндүрүүчү жана жеткирүүчү | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

2 үйлөмө ыкмасы

Аммиак азотун үйлөө ыкмасы менен алып салуу рН маанисин щелочтуу абалга келтирүү үчүн жасалат, ошондо агынды суулардагы аммиак иону аммиакка айланат, ошондуктан ал негизинен эркин аммиак түрүндө болот, андан кийин эркин аммиак агынды суулардан ташуучу газ аркылуу чыгарылат, ошентип аммиак азотун алып салуу максатына жетишилет. Үйлөөнүн натыйжалуулугуна таасир этүүчү негизги факторлор рН мааниси, температура, газ-суюктук катышы, газ агымынын ылдамдыгы, баштапкы концентрация ж.б. болуп саналат. Учурда үйлөө ыкмасы аммиак азотунун жогорку концентрациясы бар агынды сууларды тазалоодо кеңири колдонулат.

Полигондук фильтраттан аммиак азотун үйлөө ыкмасы менен алып салуу изилденген. Үйлөөнүн натыйжалуулугун жөнгө салуучу негизги факторлор температура, газ-суюктук катышы жана рН мааниси экени аныкталган. Суунун температурасы 2590дон жогору, газ-суюктук катышы болжол менен 3500, ал эми рН болжол менен 10,5 болгондо, полигондук фильтрат үчүн аммиак азотунун концентрациясы 2000-4000 мг/л болгондо, алып салуу ылдамдыгы 90% дан ашыкка жетиши мүмкүн. Жыйынтыктар көрсөткөндөй, рН=11,5, тазалоо температурасы 80cC жана тазалоо убактысы 120 мүнөт болгондо, агынды суулардагы аммиак азотунун алып салуу ылдамдыгы 99,2% га жетиши мүмкүн.

Жогорку концентрациядагы аммиак азоту бар агынды сууларды үйлөөнүн эффективдүүлүгү каршы ток менен үйлөө мунарасынын жардамы менен аныкталды. Жыйынтыктар көрсөткөндөй, үйлөөнүн эффективдүүлүгү рН маанисинин жогорулашы менен жогорулаган. Газ-суюктук катышы канчалык чоң болсо, аммиакты бөлүп алуу массасынын өтүшүнүн кыймылдаткыч күчү ошончолук чоң болот жана бөлүп алуу эффективдүүлүгү да жогорулайт.

Аммиак азотун үйлөө ыкмасы менен алып салуу натыйжалуу, иштетүүгө оңой жана башкарууга оңой. Үйлөнгөн аммиак азотун күкүрт кислотасы менен сиңирүүчү катары колдонсо болот, ал эми пайда болгон күкүрт кислотасынын акчасын жер семирткич катары колдонсо болот. Үйлөө ыкмасы учурда физикалык жана химиялык азотту алып салуу үчүн кеңири колдонулган технология болуп саналат. Бирок, үйлөө ыкмасынын кээ бир кемчиликтери бар, мисалы, үйлөө мунарасында тез-тез кабырчыктардын пайда болушу, төмөн температурада аммиак азотун алып салуунун төмөн натыйжалуулугу жана үйлөө газынан улам пайда болгон экинчилик булгануу. Үйлөө ыкмасы, адатта, жогорку концентрациядагы аммиак азоту агынды сууларын алдын ала тазалоо үчүн аммиак азотунун башка агынды сууларын тазалоо ыкмалары менен айкалыштырылат.

③Тынчтык чекитин хлордоо

Аммиакты үзүлүү чекитинде хлордоо менен бөлүп чыгаруу механизми хлор газы аммиак менен реакцияга кирип, зыянсыз азот газын пайда кылат, ал эми N2 атмосферага чыгып, реакция булагын оңго карай улантат. Реакция формуласы төмөнкүдөй:

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

Хлор газы агынды сууларга белгилүү бир чекитке чейин которулганда, суудагы эркин хлордун курамы аз болот, ал эми аммиактын концентрациясы нөлгө барабар болот. Хлор газынын көлөмү чекиттен өткөндө, суудагы эркин хлордун көлөмү көбөйөт, ошондуктан ал чекит үзүлүү чекити деп аталат, ал эми бул абалдагы хлордоо үзүлүү чекити хлордоо деп аталат.

Аммиак азоту үйлөгөндөн кийин бургулоочу агынды сууларды тазалоо үчүн үзүлүү чекитиндеги хлордоо ыкмасы колдонулат жана тазалоонун эффектисине түздөн-түз аммиак азоту үйлөө процесси таасир этет. Агын суулардагы аммиак азотунун 70% үйлөө процесси менен алынып, андан кийин үзүлүү чекитиндеги хлордоо менен иштетилгенде, агынды суулардагы аммиак азотунун массалык концентрациясы 15 мг/лден аз болот. Чжан Шенли жана башкалар изилдөө объектиси катары массалык концентрациясы 100 мг/л болгон симуляцияланган аммиак азоту агынды сууларын алышкан жана изилдөөнүн жыйынтыктары натрий гипохлоритин кычкылдандыруу менен аммиак азотун алып салууга таасир этүүчү негизги жана экинчилик факторлор хлордун аммиак азотуна болгон сандык катышы, реакция убактысы жана рН мааниси экенин көрсөттү.

Үзүлүү чекитиндеги хлорлоо ыкмасы азотту кетирүүнүн жогорку натыйжалуулугуна ээ, кетирүү ылдамдыгы 100% га жетиши мүмкүн жана агынды суулардагы аммиактын концентрациясын нөлгө чейин төмөндөтүүгө болот. Таасири туруктуу жана температурага таасир этпейт; жабдууларга аз инвестиция, тез жана толук жооп; суу объектисине стерилдөө жана дезинфекциялоо таасирин тийгизет. Үзүлүү чекитиндеги хлорлоо ыкмасын колдонуу чөйрөсү аммиак азотунун агынды сууларынын концентрациясы 40 мг/л дан аз болгондуктан, үзүлүү чекитиндеги хлорлоо ыкмасы көбүнчө аммиак азотунун агынды сууларын өркүндөтүлгөн тазалоо үчүн колдонулат. Коопсуз колдонуу жана сактоо талабы жогору, тазалоонун баасы жогору жана кошумча продуктулар болгон хлораминдер жана хлордолгон органикалык заттар экинчилик булганууга алып келет.

④каталитикалык кычкылдануу ыкмасы

Каталитикалык кычкылдануу ыкмасы катализатордун таасири астында, белгилүү бир температурада жана басымда, абанын кычкылдануусу аркылуу агынды суулардагы органикалык заттар жана аммиак кычкылданып, CO2, N2 жана H2O сыяктуу зыянсыз заттарга ажыроо менен тазалоо максатына жетишүүгө болот.

Каталитикалык кычкылдануунун таасирине таасир этүүчү факторлор катализатордун мүнөздөмөлөрү, температура, реакция убактысы, рН мааниси, аммиак азотунун концентрациясы, басым, аралаштыруу интенсивдүүлүгү жана башкалар болуп саналат.

Озондолгон аммиак азотунун деградация процесси изилденген. Жыйынтыктар көрсөткөндөй, рН мааниси жогорулаганда, күчтүү кычкылдануу жөндөмүнө ээ болгон HO радикалынын бир түрү пайда болуп, кычкылдануу ылдамдыгы бир кыйла тездеген. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, озон аммиак азотун нитритке жана нитритти нитратка чейин кычкылдандыра алат. Суудагы аммиак азотунун концентрациясы убакыттын өтүшү менен төмөндөйт жана аммиак азотунун бөлүнүп чыгуу ылдамдыгы болжол менен 82% түзөт. CuO-Mn02-Ce02 аммиак азотунун агынды сууларын тазалоо үчүн курама катализатор катары колдонулган. Эксперименталдык жыйынтыктар жаңы даярдалган курама катализатордун кычкылдануу активдүүлүгү бир кыйла жакшырганын жана ылайыктуу процесс шарттары 255℃, 4.2MPa жана рН=10.8 экенин көрсөтүп турат. Баштапкы концентрациясы 1023 мг/л болгон аммиак азотунун агынды сууларын тазалоодо, аммиак азотунун бөлүнүп чыгуу ылдамдыгы 150 мүнөттүн ичинде 98% га жетип, улуттук экинчилик (50 мг/л) чыгаруу стандартына жетет.

Цеолит менен колдоого алынган TiO2 фотокатализаторунун каталитикалык көрсөткүчтөрү күкүрт кислотасынын эритмесиндеги аммиак азотунун ажыроо ылдамдыгын изилдөө менен изилденген. Жыйынтыктар көрсөткөндөй, TiO2/цеолит фотокатализаторунун оптималдуу дозасы 1,5 г/л, ал эми ультрафиолет нурлануусунун астында реакция убактысы 4 саат. Агын суулардан аммиак азотунун бөлүнүп чыгуу ылдамдыгы 98,92% га жетиши мүмкүн. Фенол жана аммиак азотуна ультрафиолет нурунун астында жогорку темир жана нано-чин диоксидинин бөлүнүп чыгуу таасири изилденген. Жыйынтыктар көрсөткөндөй, рН=9,0 50 мг/л концентрациясындагы аммиак азотунун эритмесине колдонулганда аммиак азотунун бөлүнүп чыгуу ылдамдыгы 97,5% түзөт, бул жогорку темир же жалгыз кытай диоксидине караганда 7,8% жана 22,5% жогору.

Каталитикалык кычкылдануу ыкмасы жогорку тазалоо натыйжалуулугу, жөнөкөй процесс, кичинекей түбүнүн аянты ж.б. сыяктуу артыкчылыктарга ээ жана көбүнчө жогорку концентрациядагы аммиак азоту бар агынды сууларды тазалоо үчүн колдонулат. Колдонуунун татаалдыгы - катализатордун жоголушунун алдын алуу жана жабдуулардын коррозиядан коргоосу.

⑤электрохимиялык кычкылдануу ыкмасы

Электрохимиялык кычкылдануу ыкмасы каталитикалык активдүүлүккө ээ электрокычкылданууну колдонуу менен суудагы булгоочу заттарды жок кылуу ыкмасын билдирет. Таасир этүүчү факторлор токтун тыгыздыгы, кирүүчү агымдын ылдамдыгы, чыгуу убактысы жана чекиттик эритме убактысы болуп саналат.

Айланма агым электролиттик клеткасында аммиак-азот агынды сууларынын электрохимиялык кычкылдануусу изилденген, мында оң жагы Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 тармактык электр энергиясы, ал эми терс жагы Ti тармактык электр энергиясы болгон. Жыйынтыктар көрсөткөндөй, хлорид ионунун концентрациясы 400 мг/л болгондо, аммиак азотунун баштапкы концентрациясы 40 мг/л, таасирдүү агым ылдамдыгы 600 мл/мүн, токтун тыгыздыгы 20 мА/см3 жана электролиттик убакыт 90 мүнөт болгондо, аммиак азотун бөлүп алуу ылдамдыгы 99,37% түзөт. Бул аммиак-азот агынды сууларынын электролиттик кычкылдануусу жакшы колдонуу келечегине ээ экенин көрсөтүп турат.

3. Биохимиялык азотту алып салуу процесси

①бүтүндөй нитрификация жана денитрификация

Толук процесстик нитрификация жана денитрификация - бул көптөн бери кеңири колдонулуп келе жаткан биологиялык ыкманын бир түрү. Ал агынды суулардагы аммиак азотун ар кандай микроорганизмдердин таасири астында нитрификация жана денитрификация сыяктуу бир катар реакциялар аркылуу азотко айландырат, ошентип агынды сууларды тазалоо максатына жетет. Аммиак азотун алып салуу үчүн нитрификация жана денитрификация процесси эки этаптан өтүшү керек:

Нитрификация реакциясы: Нитрификация реакциясы аэробдук автотрофтук микроорганизмдер тарабынан аяктайт. Аэробдук абалда органикалык эмес азот NH4+ ды NO2- га айландыруу үчүн азот булагы катары колдонулат, андан кийин ал NO3- га чейин кычкылданат. Нитрификация процессин эки этапка бөлүүгө болот. Экинчи этапта нитрит нитрификациялоочу бактериялар тарабынан нитратка (NO3-), ал эми нитрит нитрификациялоочу бактериялар тарабынан нитратка (NO3-) айланат.

Денитрификация реакциясы: Денитрификация реакциясы - бул денитрификациялоочу бактериялар гипоксия абалында нитрит азотун жана нитрат азотун газ түрүндөгү азотко (N2) чейин калыбына келтирүүчү процесс. Денитрификациялоочу бактериялар - гетеротрофтук микроорганизмдер, алардын көпчүлүгү амфиктикалык бактерияларга кирет. Гипоксия абалында алар нитраттагы кычкылтекти электрон акцептору катары жана органикалык заттарды (канализациядагы BOD компоненти) энергия менен камсыз кылуу жана кычкылдануу жана турукташтыруу үчүн электрон донору катары колдонушат.

Нитрификация жана денитрификация инженериясынын бүтүндөй процессине негизинен AO, A2O, кычкылдануу арыгы ж.б. кирет, бул биологиялык азотту алып салуу тармагында колдонулган жетилген ыкма.

Нитрификация жана денитрификация ыкмасынын туруктуу таасири, жөнөкөй иштеши, экинчилик булгануунун жоктугу жана арзандыгы сыяктуу артыкчылыктары бар. Бул ыкманын дагы бир катар кемчиликтери бар, мисалы, агынды суулардагы C/N катышы төмөн болгондо, температура талабы салыштырмалуу катуу болгондо, төмөн температурада натыйжалуулук төмөн болгондо, аянт чоң болгондо, кычкылтек муктаждыгы чоң болгондо жана оор металл иондору сыяктуу кээ бир зыяндуу заттар микроорганизмдерге басым жасоочу таасир этет, аларды биологиялык ыкманы колдонуудан мурун жок кылуу керек. Мындан тышкары, агынды суулардагы аммиак азотунун жогорку концентрациясы нитрификация процессине да ингибирлөөчү таасир этет. Ошондуктан, аммиак азотунун агынды сууларынын концентрациясы 500 мг/лден аз болушу үчүн, жогорку концентрациядагы аммиак азотунун агынды сууларын тазалоодон мурун алдын ала тазалоо жүргүзүлүшү керек. Салттуу биологиялык ыкма тиричилик агынды суулары, химиялык агынды суулар ж.б. сыяктуу органикалык заттарды камтыган аз концентрациядагы аммиак азотунун агынды сууларын тазалоо үчүн ылайыктуу.

②Бир эле учурда нитрификациялоо жана денитрификациялоо (SND)

Нитрификация жана денитрификация бир реактордо чогуу жүргүзүлгөндө, ал бир убакта сиңирүү денитрификациясы (SND) деп аталат. Агын суулардагы эриген кычкылтек диффузия ылдамдыгы менен чектелип, микробдук флоктун же биофильмдин микрочөйрө аймагында эриген кычкылтек градиентин пайда кылат, бул микробдук флоктун же биофильмдин сырткы бетиндеги эриген кычкылтек градиентин аэробдук нитрификациялоочу бактериялардын жана аммиактоочу бактериялардын өсүшүнө жана көбөйүшүнө шарт түзөт. Флокко же мембранага канчалык терең кирген сайын, эриген кычкылтектин концентрациясы ошончолук төмөн болот, натыйжада денитрификациялоочу бактериялар басымдуулук кылган аноксикалык зона пайда болот. Ошентип, бир убакта сиңирүү жана денитрификация процесси пайда болот. Бир убакта сиңирүүгө жана денитрификацияга таасир этүүчү факторлор - рН мааниси, температура, щелочтуулук, органикалык көмүртек булагы, эриген кычкылтек жана лайдын жашы.

Карусель кычкылдануу каналында бир эле учурда нитрификация/денитрификация болгон жана Карусель кычкылдануу каналындагы аэрацияланган дөңгөлөктүн ортосундагы эриген кычкылтектин концентрациясы акырындык менен төмөндөгөн, ал эми Карусель кычкылдануу каналынын төмөнкү бөлүгүндөгү эриген кычкылтек жогорку бөлүгүндөгүгө караганда төмөн болгон. Каналдын ар бир бөлүгүндө нитрат азотунун пайда болуу жана керектөө ылдамдыгы дээрлик бирдей, ал эми каналдагы аммиак азотунун концентрациясы ар дайым өтө төмөн, бул нитрификация жана денитрификация реакциялары Карусель кычкылдануу каналында бир убакта жүрөрүн көрсөтүп турат.

Тиричилик агынды сууларын тазалоо боюнча изилдөө көрсөткөндөй, CODCr канчалык жогору болсо, денитрификация ошончолук толук жана TNди кетирүү ошончолук жакшы болот. Эриген кычкылтектин бир эле учурда нитрификацияга жана денитрификацияга тийгизген таасири чоң. Эриген кычкылтек 0,5~2 мг/л деңгээлинде көзөмөлдөнгөндө, жалпы азотту кетирүү эффектиси жакшы болот. Ошол эле учурда, нитрификация жана денитрификация ыкмасы реакторду үнөмдөйт, реакция убактысын кыскартат, энергияны аз сарптайт, инвестицияны үнөмдөйт жана рН маанисин туруктуу кармоо оңой.

③Кыска аралыктагы сиңирүү жана денитрификация

Ошол эле реактордо аммиакты кычкылдандыруучу бактериялар аэробдук шарттарда аммиакты нитритке чейин кычкылдандыруу үчүн колдонулат, андан кийин нитрит түздөн-түз денитрификацияланып, гипоксия шарттарында электрон донору катары органикалык заттар же тышкы көмүртек булагы менен азот өндүрүлөт. Кыска аралыктагы нитрификациянын жана денитрификациянын таасир этүүчү факторлору температура, эркин аммиак, рН мааниси жана эриген кычкылтек болуп саналат.

Деңиз суусу жок муниципалдык агынды суулардын жана 30% деңиз суусу бар муниципалдык агынды суулардын кыска аралыктагы нитрификациясына температуранын таасири. Эксперименталдык жыйынтыктар көрсөткөндөй: деңиз суусу жок муниципалдык агынды суулар үчүн температураны жогорулатуу кыска аралыктагы нитрификацияга жетүүгө өбөлгө түзөт. Тиричилик агынды сууларындагы деңиз суусунун үлүшү 30% болгондо, кыска аралыктагы нитрификацияга орточо температура шарттарында жакшыраак жетишүүгө болот. Делфт технологиялык университети SHARON процессин иштеп чыккан, жогорку температураны (болжол менен 30-4090) колдонуу нитрит бактерияларынын көбөйүшүнө өбөлгө түзөт, ошондуктан нитрит бактериялары атаандаштыгын жоготот, ал эми ылайдын жашын көзөмөлдөө менен нитрит бактерияларын жок кылуу, ошондуктан нитрит стадиясында нитрификация реакциясы жүрөт.

Нитрит бактериялары менен нитрит бактерияларынын ортосундагы кычкылтек жакындыгынын айырмачылыгына таянып, Gent Microbial Ecology лабораториясы нитрит бактерияларын жок кылуу үчүн эриген кычкылтекти көзөмөлдөө менен нитрит азотунун топтолушуна жетүү үчүн OLAND процессин иштеп чыккан.

Кокстолуучу агынды сууларды кыска аралыктагы нитрификация жана денитрификация аркылуу тазалоонун пилоттук сыноосунун жыйынтыктары көрсөткөндөй, таасирдүү COD, аммиак азотунун, TN жана фенолдун концентрациясы 1201,6,510,4,540,1 жана 110,4 мг/л болгондо, агынды суулардын COD, аммиак азотунун, TN жана фенолдун орточо концентрациясы тиешелүү түрдө 197,1,14,2,181,5 жана 0,4 мг/л түзөт. Тиешелүү алып салуу көрсөткүчтөрү тиешелүү түрдө 83,6%, 97,2%, 66,4% жана 99,6% түзгөн.

Кыска аралыктагы нитрификация жана денитрификация процесси нитрат этабынан өтпөйт, бул биологиялык азотту алып салуу үчүн зарыл болгон көмүртек булагын үнөмдөйт. Ал C/N катышы төмөн болгон аммиак азотунун агынды суулары үчүн белгилүү бир артыкчылыктарга ээ. Кыска аралыктагы нитрификация жана денитрификациянын азыраак лай, кыска реакция убактысы жана реактордун көлөмүн үнөмдөө артыкчылыктары бар. Бирок, кыска аралыктагы нитрификация жана денитрификация нитриттин туруктуу жана узак мөөнөттүү топтолушун талап кылат, андыктан нитрификациялоочу бактериялардын активдүүлүгүн кантип натыйжалуу басаңдатуу керектиги негизги маселе болуп калат.

④ Анаэробдук аммиак кычкылдануусу

Анаэробдук амоксиддешүү - бул гипоксия шартында автотрофтук бактериялар тарабынан аммоний азотунун азотко түз кычкылдануу процесси, мында электрон акцептору катары азоттуу азот же азоттуу азот колдонулат.

Температуранын жана рНнын anammoXтин биологиялык активдүүлүгүнө тийгизген таасири изилденген. Жыйынтыктар оптималдуу реакция температурасы 30℃ жана рН мааниси 7,8 экенин көрсөттү. Анаэробдук ammoX реакторунун жогорку туздуулуктагы жана жогорку концентрациядагы азот агынды сууларын тазалоо үчүн колдонуу мүмкүнчүлүгү изилденген. Жыйынтыктар көрсөткөндөй, жогорку туздуулук anammoX активдүүлүгүн бир топ басаңдатат жана бул басаңдоо кайтарымдуу. 30 г.L-1(NaC1) туздуулугунда акклиматташпаган лайдын анаэробдук аммокс активдүүлүгү контролдук лайга караганда 67,5% төмөн болгон. Акклиматташтырылган лайдын anammoX активдүүлүгү контролдук лайга караганда 45,1% төмөн болгон. Акклиматташтырылган лай жогорку туздуулуктагы чөйрөдөн төмөн туздуулуктагы чөйрөгө (туздуу суусуз) которулганда, анаэробдук ammoX активдүүлүгү 43,1% га жогорулаган. Бирок, реактор узак убакыт бою жогорку туздуулукта иштегенде функциянын төмөндөшүнө жакын.

Салттуу биологиялык процесс менен салыштырганда, анаэробдук аммокс кошумча көмүртек булагы жок, кычкылтекке аз муктаждык, нейтралдаштыруу үчүн реагенттердин кереги жок жана лайдын аз пайда болушу менен үнөмдүү биологиялык азотту алып салуу технологиясы болуп саналат. Анаэробдук аммокстун кемчиликтери реакциянын ылдамдыгы жай, реактордун көлөмү чоң жана көмүртек булагы анаэробдук амМОКС үчүн жагымсыз, бул биоажыроочулугу начар аммиак азотунун агын сууларын чечүү үчүн практикалык мааниге ээ.

4. азотту бөлүү жана адсорбциялоо процесси

① мембрананы бөлүү ыкмасы

Мембрананы бөлүү ыкмасы - бул мембрананын селективдүү өткөрүмдүүлүгүн колдонуп, суюктуктагы компоненттерди тандап бөлүү, ошентип аммиак азотун алып салуу максатына жетишүү. Тескери осмос, нанофильтрация, деаммиактоочу мембрана жана электродиализди камтыйт. Мембрананын бөлүнүүсүнө таасир этүүчү факторлор - мембрананын мүнөздөмөлөрү, басым же чыңалуу, рН мааниси, температура жана аммиак азотунун концентрациясы.

Сейрек кездешүүчү жер эритүүчү завод чыгарган аммиак азотунун агынды сууларынын суунун сапатына ылайык, тескери осмос эксперименти NH4C1 жана NaCI симуляцияланган агынды суулар менен жүргүзүлдү. Ошол эле шарттарда тескери осмосто NaCIди алып салуу ылдамдыгы жогору, ал эми NHClде суу өндүрүү ылдамдыгы жогору экени аныкталды. Тескери осмос менен иштетүүдөн кийин NH4C1ди алып салуу ылдамдыгы 77,3% түзөт, аны аммиак азотунун агынды сууларын алдын ала тазалоо катары колдонсо болот. Тескери осмос технологиясы энергияны үнөмдөйт, жылуулук туруктуулугу жакшы, бирок хлорго туруктуулугу, булганууга туруктуулугу начар.

Таштанды төгүүчү жайдагы агынды сууларды тазалоо үчүн биохимиялык нанофильтрациялык мембрананы бөлүү процесси колдонулган, ошондуктан өткөргүч суюктуктун 85% ~ 90% стандартка ылайык агызылып, концентрацияланган саркынды суулардын суюктугунун жана баткактын 0% ~ 15% гана таштанды төгүүчү жайга кайтарылган. Озтурки жана башкалар Түркиядагы Одайеридеги таштанды төгүүчү жайдагы агынды сууларды нанофильтрациялык мембрана менен тазалашкан, ал эми аммиак азотунун алынып салынуу ылдамдыгы болжол менен 72% түзгөн. Нанофильтрациялык мембрана тескери осмос мембранасына караганда төмөнкү басымды талап кылат, аны иштетүү оңой.

Аммиакты кетирүүчү мембраналык система, адатта, жогорку аммиак азоту менен агынды сууларды тазалоодо колдонулат. Суудагы аммиак азоту төмөнкүдөй тең салмактуулукка ээ: NH4- +OH-= NH3+H2O иштеп жатканда, аммиак камтыган агынды суулар мембраналык модулдун кабыгында агат, ал эми кислотаны сиңирүүчү суюктук мембраналык модулдун түтүгүндө агат. Агын суулардын рН жогорулаганда же температура көтөрүлгөндө, тең салмактуулук оңго жылып, аммоний иону NH4- эркин газ түрүндөгү NH3кө айланат. Бул учурда, газ түрүндөгү NH3 кабыктагы агынды суу фазасынан түтүктөгү кислотаны сиңирүүчү суюктук фазасына көңдөй буланын бетиндеги микротешикчелер аркылуу кире алат, ал кислота эритмеси тарабынан сиңип, дароо иондук NH4-кө айланат. Агын суулардын рН деңгээлин 10дон жогору, ал эми температураны 35°Cден жогору (50°Cден төмөн) кармаңыз, ошондо агынды суу фазасындагы NH4 тынымсыз сиңирүүчү суюктук фазасына өтүүчү NH3кө айланат. Натыйжада, агынды суу тарабындагы аммиак азотунун концентрациясы тынымсыз төмөндөйт. Кычкылдуулукту сиңирүү суюк фазасы, анткени ал жерде кислота жана NH4- гана бар, абдан таза аммоний тузун түзөт жана үзгүлтүксүз айлануудан кийин белгилүү бир концентрацияга жетет, аны кайра иштетүүгө болот. Бир жагынан, бул технологияны колдонуу агынды суулардагы аммиак азотунун жок кылынуу ылдамдыгын бир топ жакшырта алат, экинчи жагынан, агынды сууларды тазалоо системасынын жалпы эксплуатациялык чыгымдарын азайта алат.

2) электродиализ ыкмасы

Электродиализ - бул мембрана жуптарынын ортосуна чыңалууну колдонуу менен суу эритмелеринен эриген катуу заттарды алып салуу ыкмасы. Чыңалуунун таасири астында аммиак-азот агынды сууларындагы аммиак иондору жана башка иондор аммиак камтыган концентрацияланган суудагы мембрана аркылуу байытылып, алып салуу максатына жетет.

Органикалык эмес агынды сууларды аммиак азотунун жогорку концентрациясы менен тазалоо үчүн электродиализ ыкмасы колдонулуп, жакшы натыйжаларга жетишилди. 2000-3000 мг/л аммиак азоту бар агынды суулар үчүн аммиак азотунун бөлүнүп чыгуу ылдамдыгы 85% дан ашышы мүмкүн, ал эми концентрацияланган аммиак суусун 8,9% алууга болот. Электродиализ учурунда керектелген электр энергиясынын көлөмү агынды суулардагы аммиак азотунун көлөмүнө пропорционалдуу. Агын сууларды электродиализ менен тазалоо рН мааниси, температура жана басым менен чектелбейт жана аны иштетүү оңой.

Мембрананы бөлүүнүн артыкчылыктары - аммиак азотунун жогорку калыбына келүүсү, жөнөкөй иштеши, туруктуу тазалоо эффектиси жана экинчилик булгануунун жоктугу. Бирок, жогорку концентрациядагы аммиак азоту бар агынды сууларды тазалоодо, деамминациленген мембранадан тышкары, башка мембраналар оңой эле кабырчыктанып, бүтөлүп калат, ал эми регенерация жана кайра жуу көп болуп, тазалоо баасын жогорулатат. Ошондуктан, бул ыкма алдын ала тазалоо же аз концентрациядагы аммиак азоту бар агынды суулар үчүн көбүрөөк ылайыктуу.

③ Ион алмашуу ыкмасы

Ион алмашуу ыкмасы - аммиак иондорун күчтүү селективдүү адсорбциялоочу материалдарды колдонуу менен агынды суулардан аммиак азотун алып салуу ыкмасы. Көп колдонулган адсорбциялык материалдар - активдештирилген көмүр, цеолит, монтмориллонит жана алмашуу чайыры. Цеолит - үч өлчөмдүү мейкиндик түзүлүшү, кадимки тешикчелүү түзүлүшү жана тешиктери бар силикоалюминаттын бир түрү, алардын арасында клиноптилолит аммиак иондору үчүн күчтүү селективдүү адсорбциялоо жөндөмдүүлүгүнө жана арзан баасына ээ, ошондуктан ал инженерияда аммиак азотунун агынды суулары үчүн адсорбциялык материал катары кеңири колдонулат. Клиноптилолиттин тазалоо таасирине таасир этүүчү факторлорго бөлүкчөлөрдүн өлчөмү, аммиак азотунун таасирдүү концентрациясы, байланыш убактысы, рН мааниси жана башкалар кирет.

Цеолиттин аммиак азотуна адсорбциялык таасири айдан ачык, андан кийин ранит, ал эми топурак менен керамизиттин таасири начар. Цеолиттен аммиак азотун бөлүп алуунун негизги жолу - ион алмашуу, ал эми физикалык адсорбциялык таасири өтө аз. Керамиттин, топурактын жана раниттин ион алмашуу эффектиси физикалык адсорбциялык эффектке окшош. Төрт толтургучтун адсорбциялык кубаттуулугу 15-35℃ диапазонунда температуранын жогорулашы менен төмөндөп, рН маанисинин 3-9 диапазонунда жогорулаган. Адсорбциялык тең салмактуулукка 6 сааттык термелүүдөн кийин жеткен.

Цеолит адсорбциясы менен полигондогу калдыктардан аммиак азотун алып салуунун мүмкүнчүлүгү изилденген. Эксперименталдык жыйынтыктар көрсөткөндөй, цеолиттин ар бир граммынын адсорбциялык потенциалы 15,5 мг аммиак азотуна барабар, цеолиттин бөлүкчөлөрүнүн өлчөмү 30-16 меш болгондо, аммиак азотунун алып салуу ылдамдыгы 78,5% га жетет жана адсорбция убактысы, дозасы жана цеолит бөлүкчөлөрүнүн өлчөмү бирдей болгондо, аммиак азотунун таасирдүү концентрациясы канчалык жогору болсо, адсорбция ылдамдыгы ошончолук жогору болот жана цеолиттин адсорбент катары калдыктардан аммиак азотун алып салууга мүмкүнчүлүгү бар. Ошол эле учурда, цеолиттин аммиак азотунун адсорбция ылдамдыгы төмөн экени жана цеолиттин практикалык колдонууда каныккан адсорбциялык кубаттуулукка жетүү кыйын экени белгиленет.

Биологиялык цеолит катмарынын азотко, CODго жана айылдык агынды суулардын симуляцияланган түрүндөгү башка булгоочу заттарга тийгизген таасири изилденген. Жыйынтыктар көрсөткөндөй, биологиялык цеолит катмары менен аммиак азотунун алынып салынуу ылдамдыгы 95% дан жогору, ал эми нитрат азотунун алынып салынышына гидравликалык жашоо убактысы чоң таасир этет.

Ион алмашуу ыкмасынын артыкчылыктары аз инвестиция, жөнөкөй процесс, ыңгайлуу иштетүү, ууга жана температурага сезгич эместик жана цеолитти регенерация жолу менен кайра колдонуу болуп саналат. Бирок, жогорку концентрациядагы аммиак азоту бар агынды сууларды тазалоодо регенерация көп болот, бул операцияга ыңгайсыздык жаратат, ошондуктан аны башка аммиак азотун тазалоо ыкмалары менен айкалыштыруу же аз концентрациядагы аммиак азоту бар агынды сууларды тазалоо үчүн колдонуу керек.

Дүңүнөн 4A цеолитин өндүрүүчү жана жеткирүүчү | EVERBRIGHT (cnchemist.com)