Уснаас аммиакийн азотыг зайлуулах химийн бодис ба процесс

1. Аммиакийн азот гэж юу вэ?

Аммиакийн азот гэдэг нь чөлөөт аммиак (эсвэл ион бус аммиак, NH3) эсвэл ион аммиак (NH4+) хэлбэрээр байдаг аммиакийг хэлнэ. рН өндөр, чөлөөт аммиакийн эзлэх хувь өндөр байдаг; эсрэгээрээ аммонийн давсны эзлэх хувь өндөр байдаг.

Аммиакийн азот нь усан дахь шим тэжээл бөгөөд усны эвтрофикацид хүргэдэг бөгөөд загас болон зарим усны организмд хортой, хүчилтөрөгч хэрэглэдэг усан дахь гол бохирдуулагч юм.

Аммиакийн азотын усны организмд үзүүлэх гол хортой нөлөө нь чөлөөт аммиак бөгөөд түүний хоруу чанар нь аммонийн давсныхаас хэдэн арван дахин их бөгөөд шүлтлэг чанар нэмэгдэхийн хэрээр нэмэгддэг. Аммиакийн азотын хоруу чанар нь усан сангийн усны рН утга болон усны температуртай нягт холбоотой бөгөөд ерөнхийдөө рН утга болон усны температур өндөр байх тусам хоруу чанар нь хүчтэй байдаг.

Аммиакийг тодорхойлоход түгээмэл хэрэглэгддэг хоёр ойролцоо мэдрэмжийн колориметрийн арга бол сонгодог Несслерийн урвалжийн арга ба фенол-гипохлоритын арга юм. Аммиакийг тодорхойлоход титрлэлт болон цахилгаан аргыг мөн түгээмэл ашигладаг; Аммиакийн азотын агууламж өндөр үед нэрэлтийн титрлэлтийн аргыг мөн ашиглаж болно. (Үндэсний стандартад Нат урвалжийн арга, салицилийн хүчлийн спектрофотометр, нэрэлт-титрлэлтийн арга орно)

2. Физик ба химийн азотыг зайлуулах үйл явц

1 Химийн тунадасжуулалтын арга

Химийн тунадасны арга буюу MAP тунадасны арга нь аммонийн азот агуулсан бохир усанд магни, фосфорын хүчил эсвэл устөрөгчийн фосфат нэмэх бөгөөд ингэснээр бохир усанд агуулагдах NH4+ нь усан уусмалд Mg+ болон PO4-тэй урвалд орж аммонийн магнийн фосфатын тунадас үүсгэдэг бөгөөд молекулын томъёо нь MgNH4P04.6H20 бөгөөд ингэснээр аммиакийн азотыг зайлуулах зорилгод хүрнэ. Магнийн аммонийн фосфат буюу струвитийг барилгын бүтцийн бүтээгдэхүүнд бордоо, хөрсний нэмэлт эсвэл галд тэсвэртэй бодис болгон ашиглаж болно. Урвалын тэгшитгэл нь дараах байдалтай байна.

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04

Химийн тунадасны эмчилгээний үр нөлөөнд нөлөөлдөг гол хүчин зүйлүүд нь рН-ийн утга, температур, аммиакийн азотын агууламж болон молийн харьцаа (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)) юм. Үр дүнгээс харахад рН-ийн утга 10, магни, азот, фосфорын молийн харьцаа 1.2:1:1.2 байх үед эмчилгээний үр нөлөө илүү сайн байдаг.

Магнийн хлорид болон динатрийн гидроген фосфатыг тунадасжуулагч болгон ашигласнаар рН-ийн утга 9.5, магни, азот, фосфорын молийн харьцаа 1.2:1:1 байхад эмчилгээний үр нөлөө илүү сайн болохыг үр дүнгээс харж болно.

Үр дүнгээс харахад MgC12+Na3PO4.12H20 нь бусад тунадасжуулагч бодисын хослолоос илүү сайн байдаг. рН-ийн утга 10.0, температур 30℃, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)= 1:1:1 байх үед бохир ус дахь аммиакийн азотын массын агууламж 30 минутын турш хутгасны дараа боловсруулалтын өмнөх 222мг/л-ээс 17мг/л хүртэл буурч, зайлуулах түвшин 92.3% байна.

Өндөр агууламжтай үйлдвэрийн аммиакийн азотын бохир усыг цэвэрлэхэд химийн тунадасжуулалтын арга болон шингэн мембраны аргыг хослуулсан. Хур тунадасжуулалтын процессыг оновчтой болгох нөхцөлд аммиакийн азотыг зайлуулах хэмжээ 98.1%-д хүрч, дараа нь шингэн хальсан аргаар цаашид боловсруулснаар аммиакийн азотын агууламжийг 0.005г/л хүртэл бууруулж, улсын нэгдүгээр зэрэглэлийн ялгаруулалтын стандартад хүрсэн.

Фосфатын үйлчлэлээр Mg+-ээс бусад хоёр валенттай металлын ионууд (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+)-ийг аммиакийн азотод хэрхэн арилгах нөлөөг судалсан. Аммонийн сульфатын бохир усанд CaSO4 тунадасжилт-MAP тунадасжилтын шинэ аргыг санал болгосон. Үр дүнгээс харахад уламжлалт NaOH зохицуулагчийг шохойгоор сольж болно.

Химийн тунадасжуулалтын аргын давуу тал нь аммиакийн азотын бохир усны агууламж өндөр байх үед биологийн арга, хугарлын цэгийн хлоржуулалтын арга, мембран тусгаарлах арга, ион солилцооны арга гэх мэт бусад аргуудыг хэрэглэх нь хязгаарлагдмал байдаг. Энэ үед химийн тунадасжуулалтын аргыг урьдчилан цэвэрлэхэд ашиглаж болно. Химийн тунадасжуулалтын аргын зайлуулах үр ашиг нь илүү сайн бөгөөд температураар хязгаарлагдахгүй бөгөөд үйл ажиллагаа нь энгийн. Магнийн аммонийн фосфат агуулсан тунадасжсан лагийг хог хаягдлыг ашиглахын тулд нийлмэл бордоо болгон ашиглаж, улмаар зардлын нэг хэсгийг нөхөж болно; Хэрэв үүнийг фосфатын бохир ус үйлдвэрлэдэг зарим аж үйлдвэрийн аж ахуйн нэгжүүд болон давсны уусмал үйлдвэрлэдэг аж ахуйн нэгжүүдтэй нэгтгэж чадвал эмийн зардлыг хэмнэж, өргөн хүрээтэй хэрэглээг хөнгөвчлөх боломжтой.

Химийн тунадасжуулалтын аргын сул тал нь аммонийн магнийн фосфатын уусах чадварын бүтээгдэхүүний хязгаарлалтаас шалтгаалан бохир ус дахь аммиакийн азот тодорхой концентрацид хүрсний дараа зайлуулах нөлөө илэрхий биш бөгөөд оролтын зардал ихээхэн нэмэгддэг. Тиймээс химийн тунадасжуулалтын аргыг дэвшилтэт боловсруулалтад тохиромжтой бусад аргуудтай хослуулан хэрэглэх хэрэгтэй. Ашигласан урвалжийн хэмжээ их, үүссэн лаг их, боловсруулалтын зардал өндөр байдаг. Химийн бодисын тунгийн үед хлоридын ион болон үлдэгдэл фосфорыг нэвтрүүлэх нь хоёрдогч бохирдол үүсгэж болзошгүй.

Хөнгөн цагааны сульфатын бөөний худалдааны үйлдвэрлэгч ба нийлүүлэгч | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

Хоёр баазик натрийн фосфатын бөөний худалдаа | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

2 үлээлгэх арга

Аммиакийн азотыг үлээх аргаар зайлуулах нь рН-ийн утгыг шүлтлэг болгоход оршино. Ингэснээр бохир ус дахь аммиакийн ионыг аммиак болгон хувиргаж, голчлон чөлөөт аммиак хэлбэрээр оршдог бөгөөд дараа нь чөлөөт аммиакийг тээвэрлэгч хийгээр дамжуулан бохир уснаас гаргаж авдаг бөгөөд ингэснээр аммиакийн азотыг зайлуулах зорилгод хүрдэг. Үлээх үр ашигт нөлөөлдөг гол хүчин зүйлүүд нь рН-ийн утга, температур, хий-шингэний харьцаа, хийн урсгалын хурд, анхны концентраци гэх мэт юм. Одоогийн байдлаар үлээх аргыг аммиакийн азотын өндөр концентрацитай бохир усыг цэвэрлэхэд өргөн ашиглаж байна.

Хогийн цэгийн шүүрэлтээс аммиакийн азотыг үлээх аргаар зайлуулах аргыг судалсан. Үлээх үр ашгийг хянах гол хүчин зүйлүүд нь температур, хий-шингэний харьцаа, рН-ийн утга болохыг тогтоосон. Усны температур 2590-аас дээш, хий-шингэний харьцаа 3500 орчим, рН нь 10.5 орчим байх үед 2000-4000мг/л хүртэл аммиакийн азотын агууламжтай хогийн цэгийн шүүрэлтийн хувьд зайлуулах хурд 90%-иас дээш хүрч болно. Үр дүнгээс харахад рН=11.5, хуулах температур 80cC, хуулах хугацаа 120 минут байх үед бохир усанд аммиакийн азотыг зайлуулах хурд 99.2% хүрч болно.

Өндөр агууламжтай аммиакийн азотын бохир усны үлээх үр ашгийг эсрэг гүйдлийн үлээх цамхагаар гүйцэтгэсэн. Үр дүнгээс харахад рН-ийн утга нэмэгдэхийн хэрээр үлээх үр ашиг нэмэгдсэн байна. Хий-шингэний харьцаа их байх тусам аммиакийн хуулах массын шилжилтийн хөдөлгөгч хүч их байх бөгөөд хуулах үр ашиг мөн нэмэгддэг.

Аммиакийн азотыг үлээх аргаар зайлуулах нь үр дүнтэй, ажиллуулахад хялбар, хянахад хялбар байдаг. Үлээсэн аммиакийн азотыг хүхрийн хүчил шингээгч болгон ашиглаж болох бөгөөд үүссэн хүхрийн хүчлийн мөнгийг бордоо болгон ашиглаж болно. Үлээх арга нь одоогоор физик болон химийн азотыг зайлуулахад түгээмэл хэрэглэгддэг технологи юм. Гэсэн хэдий ч үлээх арга нь үлээх цамхагт байнга хайрс үүсэх, бага температурт аммиакийн азотыг зайлуулах үр ашиг бага, үлээх хийнээс үүдэлтэй хоёрдогч бохирдол зэрэг зарим сул талуудтай. Үлээх аргыг ерөнхийдөө өндөр агууламжтай аммиакийн азотын бохир усыг урьдчилан цэвэрлэхийн тулд бусад аммиакийн азотын бохир ус цэвэрлэх аргуудтай хослуулдаг.

③Хлоржуулалтын завсарлага

Аммиакийг таслах цэгийн хлоржуулалтаар зайлуулах механизм нь хлорын хий нь аммиактай урвалд орж хоргүй азотын хий үүсгэдэг бөгөөд N2 нь агаар мандалд гарч, урвалын эх үүсвэрийг баруун тийш үргэлжлүүлдэгт оршино. Урвалын томъёо нь:

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

Хлорын хий бохир ус руу тодорхой цэг хүртэл шилжихэд усан дахь чөлөөт хлорын агууламж бага, аммиакийн агууламж тэг болно. Хлорын хийн хэмжээ цэгээр дамжин өнгөрөхөд усан дахь чөлөөт хлорын хэмжээ нэмэгдэх тул цэгийг хугарлын цэг, энэ төлөвт хлоржуулалтыг хугарлын цэгийн хлоржуулалт гэж нэрлэдэг.

Аммиакийн азот үлээсний дараа өрөмдлөгийн бохир усыг цэвэрлэхэд хугарлын цэгийн хлоржуулалтын аргыг ашигладаг бөгөөд боловсруулалтын үр нөлөө нь урьдчилан боловсруулалтын аммиакийн азот үлээх процессоос шууд хамаардаг. Бохир ус дахь аммиакийн азотын 70%-ийг үлээх процессоор зайлуулж, дараа нь хугарлын цэгийн хлоржуулалтаар цэвэрлэхэд бохир ус дахь аммиакийн азотын массын агууламж 15мг/л-ээс бага байдаг. Жан Шэнли нар 100мг/л массын агууламжтай симуляцилагдсан аммиакийн азотын бохир усыг судалгааны объект болгон авсан бөгөөд судалгааны үр дүнгээс харахад натрийн гипохлоритын исэлдэлтээр аммиакийн азотыг зайлуулахад нөлөөлдөг гол ба хоёрдогч хүчин зүйлүүд нь хлорын аммиакийн азоттой харьцуулсан харьцаа, урвалын хугацаа, рН-ийн утга юм.

Хугарлын цэгийн хлоржуулалтын арга нь азотыг зайлуулах өндөр үр ашигтай, зайлуулах хурд нь 100% хүрч, бохир ус дахь аммиакийн агууламжийг тэг хүртэл бууруулж болно. Үр нөлөө нь тогтвортой бөгөөд температурт нөлөөлдөггүй; Тоног төхөөрөмжийн хөрөнгө оруулалт бага, хурдан бөгөөд бүрэн хариу үйлдэл үзүүлдэг; Усны биед ариутгах, халдваргүйжүүлэх нөлөө үзүүлдэг. Хугарлын цэгийн хлоржуулалтын аргын хэрэглээний хүрээ нь аммиакийн азотын бохир усны агууламж 40мг/л-ээс бага байдаг тул хугарлын цэгийн хлоржуулалтын аргыг ихэвчлэн аммиакийн азотын бохир усыг дэвшилтэт аргаар боловсруулахад ашигладаг. Аюулгүй ашиглах, хадгалах шаардлага өндөр, цэвэрлэх өртөг өндөр, дайвар бүтээгдэхүүн болох хлорамин болон хлоржуулсан органик бодисууд нь хоёрдогч бохирдол үүсгэдэг.

④каталитик исэлдэлтийн арга

Каталитик исэлдэлтийн арга нь катализаторын үйлчлэлээр тодорхой температур, даралтын дор агаарын исэлдэлтээр дамжуулан бохир усны органик бодис болон аммиакийг исэлдүүлж, CO2, N2, H2O зэрэг хоргүй бодис болгон задалж, цэвэршүүлэх зорилгод хүрэх явдал юм.

Каталитик исэлдэлтийн нөлөөнд нөлөөлдөг хүчин зүйлүүд нь катализаторын шинж чанар, температур, урвалын хугацаа, рН-ийн утга, аммиакийн азотын концентраци, даралт, хутгах эрчим гэх мэт орно.

Озонжуулсан аммиакийн азотын задралын процессыг судалсан. Үр дүнгээс харахад рН-ийн утга нэмэгдэхэд хүчтэй исэлдэлтийн чадвартай нэг төрлийн HO радикал үүсч, исэлдэлтийн хурд мэдэгдэхүйц хурдассан байна. Судалгаагаар озон нь аммиакийн азотыг нитрит, нитритийг нитрат болгон исэлдүүлж чаддаг болохыг харуулж байна. Усан дахь аммиакийн азотын агууламж цаг хугацаа өнгөрөх тусам буурч, аммиакийн азотын зайлуулах хурд ойролцоогоор 82% байна. CuO-Mn02-Ce02-ийг аммиакийн азотын бохир усыг цэвэрлэхэд нийлмэл катализатор болгон ашигласан. Туршилтын үр дүнгээс харахад шинээр бэлтгэсэн нийлмэл катализаторын исэлдэлтийн идэвхжил мэдэгдэхүйц сайжирч, тохиромжтой процессын нөхцөл нь 255℃, 4.2MPa ба рН=10.8 байна. Анхны концентраци нь 1023мг/л аммиакийн азотын бохир усыг цэвэрлэхэд аммиакийн азотын зайлуулах хурд 150 минутын дотор 98% хүрч, улсын хоёрдогч (50мг/л) ялгадасын стандартад хүрнэ.

Цеолитоор дэмжигдсэн TiO2 фотокатализаторын каталитик гүйцэтгэлийг хүхрийн хүчлийн уусмал дахь аммиакийн азотын задралын хурдыг судалснаар судалсан. Үр дүнгээс харахад TiO2/цеолит фотокатализаторын оновчтой тун нь 1.5г/л бөгөөд хэт ягаан туяаны нөлөөгөөр урвалд орох хугацаа 4 цаг байна. Бохир уснаас аммиакийн азотыг зайлуулах хурд 98.92% хүрч болно. Хэт ягаан туяаны нөлөөгөөр өндөр төмөр болон нано-чин давхар ислийг фенол болон аммиакийн азотод үзүүлэх нөлөөг судалсан. Үр дүнгээс харахад 50мг/л концентрацитай аммиакийн азотын уусмалд рН=9.0-ийг түрхэхэд аммиакийн азотыг зайлуулах хурд 97.5% байгаа нь зөвхөн өндөр төмөр эсвэл Хятадын давхар исэлтэй харьцуулахад 7.8% ба 22.5%-иар өндөр байна.

Каталитик исэлдэлтийн арга нь өндөр цэвэршүүлэх үр ашиг, энгийн процесс, жижиг ёроолын талбай гэх мэт давуу талуудтай бөгөөд ихэвчлэн өндөр агууламжтай аммиакийн азотын бохир усыг цэвэрлэхэд ашигладаг. Хэрэглээний хүндрэл нь катализатор алдагдахаас хэрхэн сэргийлэх, тоног төхөөрөмжийн зэврэлтээс хамгаалах явдал юм.

⑤электрохимийн исэлдэлтийн арга

Электрохимийн исэлдэлтийн арга гэдэг нь каталитик идэвхжилтэй электроисэлдэлтийн аргаар усан дахь бохирдуулагчийг зайлуулах аргыг хэлнэ. Нөлөөлөх хүчин зүйлүүд нь гүйдлийн нягтрал, оролтын урсгалын хурд, гаралтын хугацаа болон цэгийн уусмалын хугацаа юм.

Эргэлтийн урсгалын электролитийн элементэд аммиак-азотын бохир усны электрохимийн исэлдэлтийг судалсан бөгөөд эерэг нь Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 сүлжээний цахилгаан, сөрөг нь Ti сүлжээний цахилгаан байна. Үр дүнгээс харахад хлоридын ионы концентраци 400мг/л байх үед анхны аммиакийн азотын концентраци 40мг/л, нөлөөллийн урсгалын хурд 600мл/мин, гүйдлийн нягтрал 20мА/см3, электролитийн хугацаа 90мин, аммиакийн азотыг зайлуулах хурд 99.37% байна. Энэ нь аммиак-азотын бохир усны электролитийн исэлдэлт нь хэрэглээний сайн ирээдүйтэй болохыг харуулж байна.

3. Биохимийн азотыг зайлуулах үйл явц

① бүхэл бүтэн нитрификаци ба денитрификаци

Бүхэл бүтэн процессын нитрификаци ба денитрификаци нь одоогоор удаан хугацаанд өргөн хэрэглэгдэж ирсэн биологийн аргын нэг төрөл юм. Энэ нь бохир ус цэвэрлэх зорилгод хүрэхийн тулд янз бүрийн бичил биетний үйлчлэлээр нитрификаци ба денитрификаци зэрэг цуврал урвалаар бохир ус дахь аммиакийн азотыг азот болгон хувиргадаг. Аммиакийн азотыг зайлуулах нитрификаци ба денитрификацийн үйл явц нь хоёр үе шаттайгаар явагдах ёстой.

Нитрификацийн урвал: Нитрификацийн урвалыг аэроб автотроф бичил биетнүүд гүйцэтгэдэг. Аэробын төлөвт органик бус азотыг NH4+-ийг NO2- болгон хувиргахын тулд азотын эх үүсвэр болгон ашиглаж, дараа нь NO3- болгон исэлдүүлдэг. Нитрификацийн процессыг хоёр үе шатанд хувааж болно. Хоёр дахь шатанд нитритийг нитрифик бактери нитрат (NO3-) болгон хувиргадаг бөгөөд нитритийг нитрифик бактери нитрат (NO3-) болгон хувиргадаг.

Денитрификация урвал: Денитрификация урвал гэдэг нь денитрифжих бактери нь гипоксийн төлөв байдалд нитрит азот болон нитратын азотыг хийн азот (N2) болгон бууруулдаг үйл явц юм. Денитрификациялах бактери нь гетеротроф бичил биетэн бөгөөд ихэнх нь амфик бактерид хамаардаг. Гипоксийн төлөв байдалд тэд нитрат дахь хүчилтөрөгчийг электрон хүлээн авагч, органик бодисыг (бохир усны BOD бүрэлдэхүүн хэсэг) электрон донор болгон ашиглан энерги өгч, исэлдэж, тогтворжуулдаг.

Нитрификаци ба денитрификацийн инженерчлэлийн бүх үйл явцын хэрэглээнд голчлон AO, A2O, исэлдэлтийн суваг гэх мэт орно, энэ нь биологийн азот зайлуулах салбарт хэрэглэгддэг илүү боловсронгуй арга юм.

Нитрификаци ба денитрификацийн бүхэл бүтэн арга нь тогтвортой үр нөлөө, энгийн ажиллагаа, хоёрдогч бохирдолгүй, бага өртөгтэй байх зэрэг давуу талуудтай. Энэ арга нь мөн зарим сул талуудтай, тухайлбал бохир усны C/N харьцаа бага, температурын шаардлага харьцангуй хатуу, бага температурт үр ашиг бага, талбай том, хүчилтөрөгчийн хэрэгцээ их, хүнд металлын ионууд зэрэг зарим хортой бодисууд нь бичил биетэнд дарамт үзүүлэх нөлөө үзүүлдэг тул биологийн аргыг хэрэгжүүлэхээс өмнө зайлуулах шаардлагатай байдаг. Үүнээс гадна бохир усны аммиакийн азотын өндөр агууламж нь нитрификацийн процесст дарангуйлах нөлөө үзүүлдэг. Тиймээс өндөр агууламжтай аммиакийн азотын бохир усыг боловсруулахаас өмнө урьдчилан боловсруулалт хийх хэрэгтэй бөгөөд ингэснээр аммиакийн азотын бохир усны агууламж 500мг/л-ээс бага байх болно. Уламжлалт биологийн арга нь ахуйн бохир ус, химийн бохир ус гэх мэт органик бодис агуулсан бага агууламжтай аммиакийн азотын бохир усыг цэвэрлэхэд тохиромжтой.

2 Нитрификаци ба денитрификаци (SND) зэрэг

Нитрификация ба денитрификацийг нэг реакторт хамт явуулах үед үүнийг нэгэн зэрэг задлах денитрификац (SND) гэж нэрлэдэг. Бохир усанд ууссан хүчилтөрөгч нь диффузийн хурдаар хязгаарлагдаж, бичил биетний флок эсвэл био хальсан дээрх бичил орчны хэсэгт ууссан хүчилтөрөгчийн градиент үүсгэдэг бөгөөд энэ нь бичил биетний флок эсвэл био хальсны гаднах гадаргуу дээрх ууссан хүчилтөрөгчийн градиентийг аэроб нитрификация бактери ба аммонжуулалтын бактерийн өсөлт, тархалтад таатай болгодог. Флок эсвэл мембран руу гүн орох тусам ууссан хүчилтөрөгчийн концентраци багасч, денитрифификация бактери давамгайлдаг исэлдээгүй бүс үүсдэг. Ингэснээр нэгэн зэрэг задлах ба денитрификацын процесс үүсдэг. Нэг зэрэг задлах ба денитрификацад нөлөөлдөг хүчин зүйлүүд нь рН утга, температур, шүлтлэг чанар, органик нүүрстөрөгчийн эх үүсвэр, ууссан хүчилтөрөгч болон лагны насжилт юм.

Каруселийн исэлдэлтийн сувагт нэгэн зэрэг нитрификация/денитрификаци явагдаж байсан бөгөөд Каруселийн исэлдэлтийн суваг дахь агааржуулсан сэнсний хоорондох ууссан хүчилтөрөгчийн концентраци аажмаар буурч, Каруселийн исэлдэлтийн сувгийн доод хэсэгт ууссан хүчилтөрөгч дээд хэсгийнхээс бага байв. Сувгийн хэсэг бүрт нитрат азотын үүсэлт ба хэрэглээний хурд бараг тэнцүү бөгөөд суваг дахь аммиакийн азотын концентраци үргэлж маш бага байдаг нь Каруселийн исэлдэлтийн сувагт нитрификация ба денитрификацийн урвал нэгэн зэрэг явагддаг болохыг харуулж байна.

Ахуйн бохир усыг цэвэрлэх судалгаагаар CODCr өндөр байх тусам денитрификаци бүрэн гүйцэд явагдаж, TN-ийг илүү сайн зайлуулдаг болохыг харуулж байна. Ууссан хүчилтөрөгч нь нэгэн зэрэг нитрификаци ба денитрификацид үзүүлэх нөлөө маш сайн байдаг. Ууссан хүчилтөрөгчийг 0.5~2мг/л-д хянах үед нийт азотыг зайлуулах нөлөө сайн байдаг. Үүний зэрэгцээ нитрификаци ба денитрификацийн арга нь реакторыг хэмнэж, урвалын хугацааг богиносгож, эрчим хүчний хэрэглээ багатай, хөрөнгө оруулалтыг хэмнэж, рН-ийн утгыг тогтвортой байлгахад хялбар байдаг.

③Богино хугацааны боловсруулалт ба денитрификаци

Үүнтэй ижил реакторт аммиакийн исэлдүүлэгч бактерийг аэробикийн нөхцөлд аммиакийг нитрит болгон исэлдүүлэхэд ашигладаг бөгөөд дараа нь нитритийг гипоксийн нөхцөлд электрон донор болгон органик бодис эсвэл гадаад нүүрстөрөгчийн эх үүсвэрээр азот үүсгэхийн тулд шууд денитрифжүүлдэг. Богино хугацааны нитрификаци ба денитрифицийн нөлөөллийн хүчин зүйлүүд нь температур, чөлөөт аммиак, рН-ийн утга болон ууссан хүчилтөрөгч юм.

Далайн усгүй хотын бохир ус болон 30% далайн устай хотын бохир усыг богино зайн нитрификжуулахад температурын нөлөө. Туршилтын үр дүнгээс харахад: далайн усгүй хотын бохир усны хувьд температурыг нэмэгдүүлэх нь богино зайн нитрификжүүлэлтэд хувь нэмэр оруулдаг. Ахуйн бохир ус дахь далайн усны эзлэх хувь 30% байх үед дунд зэргийн температурын нөхцөлд богино зайн нитрификжүүлэлтийг илүү сайн хийж болно. Делфтийн Технологийн Их Сургууль нь SHARON процессыг боловсруулсан бөгөөд өндөр температур (ойролцоогоор 30-4090) ашиглах нь нитрит бактерийн үржилд хувь нэмэр оруулдаг тул нитрит бактери өрсөлдөөнөө алдаж, харин лагны насыг хянаж нитрит бактериудыг устгаснаар нитритийн үе шатанд нитрификжүүлэлт явагддаг.

Нитрит бактери ба нитрит бактерийн хоорондох хүчилтөрөгчийн хамаарлын зөрүүг үндэслэн Gent Microbial Ecology Laboratory нь нитрит бактериудыг устгахын тулд ууссан хүчилтөрөгчийг хянах замаар нитрит азотын хуримтлалыг бий болгох OLAND процессыг боловсруулсан.

Коксжих бохир усыг богино хугацааны нитрификация ба денитрификацийн аргаар цэвэрлэх туршилтын үр дүнгээс харахад нөлөөллийн COD, аммиакийн азот, TN болон фенолын агууламж 1201.6,510.4,540.1 ба 110.4 мг/л байх үед бохир усны COD, аммиакийн азот, TN болон фенолын дундаж агууламж тус тус 197.1,14.2,181.5 ба 0.4 мг/л байна. Харгалзах зайлуулах хэмжээ тус тус 83.6%, 97.2%, 66.4% ба 99.6% байв.

Богино хугацааны нитрификаци ба денитрификацийн процесс нь нитрат үе шатаар дамждаггүй тул биологийн азотыг зайлуулахад шаардлагатай нүүрстөрөгчийн эх үүсвэрийг хэмнэдэг. Энэ нь бага C/N харьцаатай аммиакийн азотын бохир усанд тодорхой давуу талтай. Богино хугацааны нитрификаци ба денитрификаци нь лаг багатай, урвалын хугацаа богино, реакторын эзэлхүүн хэмнэх давуу талтай. Гэсэн хэдий ч богино хугацааны нитрификаци ба денитрификаци нь нитритийн тогтвортой, удаан хугацааны хуримтлалыг шаарддаг тул нитрификацийн бактерийн үйл ажиллагааг хэрхэн үр дүнтэй дарангуйлах нь гол түлхүүр болдог.

④ Агааргүй аммиакийн исэлдэлт

Анаэробын амоксидаци гэдэг нь гипоксийн нөхцөлд автотроф бактериуд аммиакийн азотыг азот болгон шууд исэлдүүлэх үйл явц бөгөөд электрон акцептор болгон азотын азот эсвэл азотын азотыг ашигладаг.

Температур болон рН-ийн anammoX-ийн биологийн идэвхжилд үзүүлэх нөлөөллийг судалсан. Үр дүнгээс харахад хамгийн оновчтой урвалын температур 30℃, рН-ийн утга 7.8 байв. Өндөр давсжилттай болон өндөр агууламжтай азотын бохир усыг цэвэрлэхэд агааргүй аммокс реакторын хэрэгжих боломжийг судалсан. Үр дүнгээс харахад өндөр давсжилт нь анаммокс-ийн идэвхжилийг мэдэгдэхүйц дарангуйлдаг бөгөөд энэхүү дарангуйлал нь эргэлт буцалтгүй байв. 30г.Л-1(NaC1) давсжилттай үед дасан зохицоогүй лагны агааргүй аммокс-ийн идэвхжил нь хяналтын лагныхаас 67.5%-иар бага байв. Дасан зохицсон лагны анаммокс-ийн идэвхжил нь хяналтын лагныхаас 45.1%-иар бага байв. Дасан зохицсон лагийг өндөр давсжилттай орчноос бага давсжилттай орчинд (давсны уусмалгүй) шилжүүлэхэд агааргүй аммокс-ийн идэвхжил 43.1%-иар нэмэгдсэн. Гэсэн хэдий ч реактор нь өндөр давсжилттай орчинд удаан хугацаанд ажиллахад үйл ажиллагаа нь буурах хандлагатай байдаг.

Уламжлалт биологийн процесстой харьцуулахад агааргүй аммокс нь нэмэлт нүүрстөрөгчийн эх үүсвэргүй, хүчилтөрөгчийн хэрэгцээ багатай, саармагжуулах урвалж шаардлагагүй, лаг үүсэх нь багатай, илүү хэмнэлттэй биологийн азот зайлуулах технологи юм. Анаэроб аммоксийн сул талууд нь урвалын хурд удаан, реакторын эзэлхүүн их, нүүрстөрөгчийн эх үүсвэр нь агааргүй аммоксд тааламжгүй байдаг бөгөөд энэ нь био задрал муутай аммиакийн азотын бохир усыг шийдвэрлэхэд практик ач холбогдолтой юм.

4. Азотыг ялгах ба адсорбцийн аргаар зайлуулах үйл явц

1 Мембран тусгаарлах арга

Мембраныг салгах арга нь мембраны сонгомол нэвчилтийг ашиглан шингэн дэх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг сонгон ялгаж, аммиакийн азотыг зайлуулах зорилгод хүрэх явдал юм. Үүнд урвуу осмос, нанофильтрация, деамминаци мембран болон электродиализ орно. Мембраныг салгахад нөлөөлдөг хүчин зүйлүүд нь мембраны шинж чанар, даралт эсвэл хүчдэл, рН-ийн утга, температур болон аммиакийн азотын концентраци юм.

Ховор шороон ус хайлуулах үйлдвэрээс гарсан аммиакийн азотын бохир усны чанарын дагуу урвуу осмос туршилтыг NH4C1 болон NaCI симуляцитай бохир устай хийсэн. Үүнтэй ижил нөхцөлд урвуу осмос нь NaCI-г зайлуулах түвшин өндөр, харин NHCl нь ус үйлдвэрлэх түвшин өндөр байгааг тогтоожээ. Урвуу осмос боловсруулсны дараа NH4C1-ийг зайлуулах түвшин 77.3% байдаг бөгөөд үүнийг аммиакийн азотын бохир усыг урьдчилан боловсруулахад ашиглаж болно. Урвуу осмос технологи нь эрчим хүч хэмнэх, дулааны тогтвортой байдал сайтай боловч хлорын эсэргүүцэл, бохирдлын эсэргүүцэл муу байдаг.

Ландфиллийн шүүрэлийг цэвэрлэхэд биохимийн нано шүүлтүүрийн мембраныг ялгах процессыг ашигласан бөгөөд ингэснээр нэвчилттэй шингэний 85%~90% нь стандартын дагуу хаягдаж, төвлөрсөн бохир усны шингэн болон шаврын зөвхөн 0%~15% нь хогийн саванд буцаагдсан. Озтурки нар Туркийн Одайери хотын ландфиллийн шүүрэлийг нано шүүлтүүрийн мембранаар цэвэрлэсэн бөгөөд аммиакийн азотыг зайлуулах хэмжээ ойролцоогоор 72% байв. Нано шүүлтүүрийн мембран нь урвуу осмос мембранаас бага даралт шаарддаг бөгөөд ажиллуулахад хялбар.

Аммиакийн ялгаруулдаг мембраны системийг ерөнхийдөө өндөр аммиакийн азоттой бохир усыг цэвэрлэхэд ашигладаг. Усан дахь аммиакийн азот нь дараах тэнцвэртэй байдаг: NH4- +OH-= NH3+H2O ажиллаж байх үед аммиак агуулсан бохир ус нь мембран модулийн бүрхүүлд урсаж, хүчил шингээгч шингэн нь мембран модулийн хоолойд урсдаг. Бохир усны рН нэмэгдэх эсвэл температур нэмэгдэхэд тэнцвэрт байдал баруун тийш шилжиж, аммонийн ион NH4 нь чөлөөт хийн NH3 болдог. Энэ үед хийн NH3 нь бүрхүүл дэх бохир усны фазаас хөндий ширхэгийн гадаргуу дээрх микро нүхээр дамжин хоолой дахь хүчил шингээх шингэн фаз руу орж, хүчиллэг уусмалаар шингэж, тэр даруй ион NH4- болдог. Бохир усны рН-ийг 10-аас дээш, температурыг 35°C (50°C-аас доош)-аас дээш байлгаснаар бохир усны фаз дахь NH4 нь шингээлтийн шингэн фаз руу тасралтгүй шилжих NH3 болж хувирна. Үүний үр дүнд бохир усны тал дахь аммиакийн азотын агууламж тасралтгүй буурсан. Хүчил шингээлтийн шингэн үе шат нь зөвхөн хүчил ба NH4- байдаг тул маш цэвэр аммонийн давс үүсгэдэг бөгөөд тасралтгүй эргэлтийн дараа тодорхой концентрацид хүрдэг бөгөөд үүнийг дахин боловсруулж болно. Нэг талаас, энэ технологийг ашигласнаар бохир уснаас аммиакийн азотыг зайлуулах хурдыг ихээхэн сайжруулж, нөгөө талаас бохир ус цэвэрлэх системийн нийт ашиглалтын зардлыг бууруулж чадна.

2 электродиализийн арга

Электродиализ гэдэг нь мембраны хосуудын хооронд хүчдэл өгөх замаар усан уусмалаас ууссан хатуу бодисыг зайлуулах арга юм. Хүчдэлийн нөлөөн дор аммиак-азотын бохир усны аммиакийн ионууд болон бусад ионууд нь аммиак агуулсан баяжуулсан усанд мембранаар дамжин баяжиж, зайлуулах зорилгод хүрдэг.

Органик бус бохир усыг өндөр концентрацитай аммиакийн азотоор цэвэрлэхэд электродиализийн аргыг ашигласан бөгөөд сайн үр дүнд хүрсэн. 2000-3000мг/л аммиакийн азотын бохир усыг цэвэрлэхэд аммиакийн азотын хэмжээ 85%-иас дээш, концентрацитай аммиакийн усыг 8.9%-иар авах боломжтой. Электродиализийн ажиллагааны явцад зарцуулсан цахилгаан эрчим хүчний хэмжээ нь бохир ус дахь аммиакийн азотын хэмжээтэй пропорциональ байна. Бохир усыг электродиализийн аргаар цэвэрлэх нь рН-ийн утга, температур, даралтаар хязгаарлагдахгүй бөгөөд ажиллуулахад хялбар.

Мембран тусгаарлах давуу талууд нь аммиакийн азотыг өндөр хэмжээгээр нөхөн сэргээх, энгийн ажиллагаа, тогтвортой боловсруулалтын үр нөлөө, хоёрдогч бохирдолгүй байх явдал юм. Гэсэн хэдий ч аммиакгүйжүүлсэн мембранаас бусад өндөр агууламжтай аммиакийн азотын бохир усыг цэвэрлэхэд бусад мембранууд амархан хагарч, бөглөрдөг бөгөөд нөхөн төлжих, буцааж угаах нь байнга тохиолддог тул боловсруулалтын зардлыг нэмэгдүүлдэг. Тиймээс энэ арга нь урьдчилан боловсруулах эсвэл бага агууламжтай аммиакийн азотын бохир усанд илүү тохиромжтой.

3 Ион солилцооны арга

Ионы солилцооны арга нь аммиакийн ионуудыг хүчтэй сонгомол шингээлттэй материал ашиглан бохир уснаас аммиакийн азотыг зайлуулах арга юм. Түгээмэл хэрэглэгддэг шингээлтийн материалууд нь идэвхжүүлсэн нүүрс, цеолит, монтмориллонит болон солилцооны давирхай юм. Цеолит нь гурван хэмжээст орон зайн бүтэцтэй, ердийн нүх сүвтэй бүтэцтэй, нүхтэй нэг төрлийн силикоалюминат бөгөөд үүнд клиноптилолит нь аммиакийн ионуудыг сонгомол шингээх хүчтэй чадвартай, хямд үнэтэй тул инженерийн салбарт аммиакийн азотын бохир усыг шингээх материал болгон өргөн хэрэглэгддэг. Клиноптилолитын боловсруулалтын үр нөлөөнд нөлөөлдөг хүчин зүйлүүд нь бөөмийн хэмжээ, аммиакийн азотын нөлөөллийн концентраци, холбоо барих хугацаа, рН-ийн утга гэх мэт орно.

Цеолитын аммиакийн азотод үзүүлэх адсорбцийн нөлөө илэрхий бөгөөд дараа нь ранит, хөрс болон керамизитын нөлөө муу байна. Цеолитоос аммиакийн азотыг зайлуулах гол арга бол ионы солилцоо бөгөөд физик адсорбцийн нөлөө маш бага байдаг. Керамит, хөрс болон ранитын ионы солилцооны нөлөө нь физик адсорбцийн нөлөөтэй төстэй. Дөрвөн дүүргэгчийн адсорбцийн чадвар нь 15-35°C-ийн хүрээнд температур нэмэгдэхийн хэрээр буурч, рН-ийн утга 3-9-ийн хүрээнд нэмэгдэхийн хэрээр нэмэгдсэн. Адсорбцийн тэнцвэрт байдалд 6 цагийн хэлбэлзлийн дараа хүрсэн.

Лаазлах шорооноос аммиакийн азотыг цеолитын адсорбцоор зайлуулах боломжийг судалсан. Туршилтын үр дүнгээс харахад цеолитын грамм бүр нь 15.5 мг аммиакийн азотын хязгаарлагдмал адсорбцийн потенциалтай бөгөөд цеолитын ширхэгийн хэмжээ 30-16 тор байх үед аммиакийн азотын зайлуулах хурд 78.5% хүрдэг бөгөөд ижил адсорбцийн хугацаа, тун, цеолитын ширхэгийн хэмжээтэй үед аммиакийн азотын нөлөөллийн концентраци өндөр байх тусам адсорбцийн хурд өндөр байдаг бөгөөд адсорбент болгон цеолитыг адсорбент болгон шүүрлийн шорооноос аммиакийн азотыг зайлуулах боломжтой байдаг. Үүний зэрэгцээ, цеолитоор аммиакийн азотын адсорбцийн хурд бага бөгөөд практик ашиглалтад цеолит ханасан адсорбцийн хүчин чадалд хүрэхэд хэцүү байдаг болохыг онцолсон.

Биологийн цеолит давхаргын тосгоны бохир усны загварчилсан азот, COD болон бусад бохирдуулагч бодисуудад үзүүлэх нөлөөг судалсан. Үр дүнгээс харахад биологийн цеолит давхаргаар аммиакийн азотыг зайлуулах хэмжээ 95%-иас дээш бөгөөд нитратын азотыг зайлуулах нь гидравлик оршин тогтнох хугацаанаас ихээхэн хамаардаг.

Ионы солилцооны арга нь бага хөрөнгө оруулалт, энгийн процесс, тохиромжтой ажиллагаа, хор болон температурт мэдрэмтгий бус байдал, цеолитийг нөхөн төлжүүлэх замаар дахин ашиглах зэрэг давуу талуудтай. Гэсэн хэдий ч өндөр агууламжтай аммиакийн азотын бохир усыг цэвэрлэх үед нөхөн төлжилт байнга явагддаг тул үйл ажиллагаанд таагүй байдал үүсгэдэг тул үүнийг аммиакийн азотын бусад цэвэрлэх аргуудтай хослуулах эсвэл бага агууламжтай аммиакийн азотын бохир усыг цэвэрлэхэд ашиглах шаардлагатай.

Бөөний 4А цеолит үйлдвэрлэгч ба нийлүүлэгч | EVERBRIGHT (cnchemist.com)