Prensip Biyolojik Azòt ak Fosfò retire nan dlo ize

Twòp polyan nitwojèn ak fosfò nan kò dlo yo se kòz prensipal pwoblèm anviwònman dlo tankou eutrofizasyon, fleri alg, ak mare wouj, ki mennen nan yon seri pwoblèm tankou deteryorasyon kalite dlo, dezekilib ekosistèm akwatik, ak menas pou sekirite dlo potab. Konpare ak pwosesis tretman chimik ak fizik, azòt byolojik ak teknoloji retire fosfò te vin pwosesis debaz pou tretman dlo ize avanse nan plant tretman dlo ize aktyèl akòz avantaj li yo tankou efè tretman ki estab, depans fonksyònman ki ba, pa gen okenn polisyon segondè, ak adaptabilite nan senaryo tretman dlo ize minisipal ak endistriyèl. Prensip debaz pou retire nitwojèn byolojik ak fosfò nan dlo ize se sèvi ak aktivite metabolik diferan mikwo-òganis fonksyonèl nan yon anviwònman kontwole anaerobik, anoksik ak aerobic pou konvèti piti piti polyan tankou nitwojèn òganik, nitwojèn amonyak, ak fosfò total nan dlo ize a nan sibstans gaze ki chape oswa solidifye nan kò a nan dlo. pirifikasyon dlo.

Azòt nan dlo ize egziste nan fòm konplèks, sitou ki gen ladan nitwojèn òganik, nitwojèn amonyak, nitwojèn nitrit, ak nitwojèn nitrat. Retire nitwojèn byolojik se pa yon sèl pwosesis reyaksyon, men pito yon twa-reaksyon mikwòb byochimik-amonyasyon, nitrifikasyon, ak denitrifikasyon-ki finalman konvèti divès fòm nitwojèn nan gaz nitwojèn, retire li nan kò dlo a epi reyalize retire nitwojèn total. Tout pwosesis la depann sou aktivite metabolik diferan kominote bakteri nan anviwònman espesifik yo.

(I) Reyaksyon Amonyaj (Konvèsyon Azòt òganik)

Anba kondisyon aerobic oswa anaerobik, polyan òganik nitwojèn nan dlo ize, tankou pwoteyin, ure, ak asid amine, yo idrolize ak soksid nan nitwojèn amonyak inòganik (NH₃-N) atravè dekonpozisyon ak metabolis nan bakteri amonifyan. Reyaksyon sa a se reyaksyon fondamantal pre-nan retire nitwojèn byolojik, trè adaptab nan anviwònman an, epi li pa mande pou kontwòl strik nan paramèt tankou oksijèn ki fonn ak tanperati, ki pèmèt li kontinye san pwoblèm nan kondisyon tretman dlo ize konvansyonèl yo. Pwosesis reyaksyon an konvèti nitwojèn òganik konplèks nan nitwojèn inòganik senp, bay substrats pou reyaksyon nitrifikasyon ak denitrifikasyon ki vin apre, epi li se premye etap la nan retire nitwojèn.

(II) Nitrifikasyon (Oksidasyon Amonyak Azòt)

Nitrifikasyon se yon reyaksyon oksidasyon domine pa mikwo-òganis aerobic ototwofik, ki gen ladan de etap: nitrifikasyon ak nitrifikasyon. Yo mande ase oksijèn pandan tout pwosesis la, ak mikwo-òganis yo montre to kwasans dousman, sik jenerasyon long, ak gwo sansiblite nan tanperati anviwònman an, pH, ak oksijèn ki fonn. Premye etap la se nitrifikasyon, kote bakteri nitrifyan oksidasyon amonyak nitwojèn nitrit nitwojèn; dezyèm etap la se nitrifikasyon, kote bakteri nitrifyan plis soksid nitwojèn nitrite nan nitwojèn nitrat ki estab.

Bakteri nitrifyan yo ototwofik, sa vle di yo pa konsome polyan òganik nan dlo ize. Olye de sa, yo sèvi ak enèji chimik ki pwodui nan oksidasyon nitwojèn amonyak kòm yon sous enèji pou ranje gaz kabonik ak sentèz pwòp sibstans pa yo. Pwosesis sa a se yon etap oksidasyon kle nan retire nitwojèn, reyalize konvèsyon nan diminye nitwojèn nan oksidasyon nitwojèn ak bay substrats reyaksyon pou denitrifikasyon ki vin apre.

(III) Denitrifikasyon (Retire Nitrat Azòt)

Denitrifikasyon se yon reyaksyon rediksyon domine pa mikwo-òganis anaerobik eterotwofik epi li se etap debaz final la nan retire nitwojèn byolojik. Nan yon anviwònman anaerobik ki manke oksijèn molekilè men ki gen nitwojèn nitrat, bakteri denitrifyan itilize sous kabòn òganik nan dlo ize kòm donatè elèktron pou diminye piti piti nitwojèn nitrat ak nitwojèn nitrit ki pwodui nan reyaksyon nitrifikasyon an, finalman jenere gaz nitwojèn (N₂) ki chape nan sifas dlo a, konplètman retire nitwojèn nan dlo ize a.

Pwosesis denitrifikasyon an dwe estrikteman distenge ant anviwònman anaerobik ak anoksik: yon anviwònman anaerobik manke oksijèn molekilè men li gen oksijèn konbine (azòt nitrat), ki pèmèt reyaksyon an denitrifikasyon rive nòmalman; pandan y ap yon anviwònman anaerobik manke oksijèn konbine, anpeche reyaksyon an denitrifikasyon. Ansanm, yon sous kabòn òganik se yon kondisyon debaz pou denitrifikasyon; sous kabòn ensifizan dirèkteman mennen nan yon diminisyon enpòtan nan efikasite retire nitwojèn. Nan jeni pratik, yo souvan itilize sipleman ak sous kabòn ekzojèn pou asire efikasite retire nitwojèn.

Gwoup bakteri fonksyonèl debaz pou retire fosfò byolojik la se bakteri ki akimile polyfosfat-(PAO). Mikwo-òganis sa yo posede karakteristik metabolik inik, ki pèmèt yo ranpli yon sik "lage fosfò-absorpsyon fosfò" nan altène anviwònman anaerobik ak aerobic, finalman reyalize retire fosfò total nan kò dlo a atravè egzeyat labou depase. Kontrèman ak denitrifikasyon, retire fosfò byolojik pa pwodui pa pwodui gaz. Olye de sa, li solidifye fosfat nan dlo a nan mikwo-òganis, lage yo kòm depo.

(I) Etap lage fosfò anaerobik

Nan yon anviwònman anaerobik ki pa gen oksijèn molekilè ak nitrat nitrat, bakteri ki akimile polifosfat-(PAB) pa ka itilize oksijèn ekstèn pou respirasyon aerobic, sa ki limite sous enèji metabolik yo. Nan eta sa a, PPA yo dekonpoze polifosfat ki estoke nan selil yo, yo lage enèji pou absòbe sous kabòn òganik ki ba-molekilè-tankou asid gra temèt (VFA) ki soti nan dlo ize, konvèti yo an poliidroksialkanoat (PHA) pou estoke nan selil yo. Pandan pwosesis sa a, fosfat intraselilè yo lage nan dlo ize a, sa ki lakòz yon ogmantasyon momantan nan kontni fosfò dlo a -sa a se pwosesis lage fosfò anaerobik la.

(II) Etap absòpsyon aerobic fosfò twòp

Lè anviwònman an chanje nan yon eta aerobic, PPA yo pa absòbe sous kabòn òganik men olye dekonpoze PHA yo ki estoke nan etap anaerobik la, jwenn yon gwo kantite enèji atravè oksidasyon ak dekonpozisyon matyè òganik yo. Sèvi ak enèji sa a, polifosfat-akimile bakteri (PACs) twòp absòbe fosfat nan dlo ize, sa ki depase kantite lajan ki lage pandan etap anaerobik la. Lè sa a, fosfat depase an estoke nan selil yo kòm polifosfat, reyalize anrichisman fosfò ak retire nan dlo a.

Finalman, PAC ki rich-fosfò yo rezoud ak depo a epi yo konplètman retire nan sistèm dlo ize atravè egzeyat labou fatra sistèm lan, konsa konplete tout pwosesis la retire fosfò byolojik. Karakteristik metabolik altène nan PAC yo se nwayo a nan retire fosfò byolojik, epi yon chanjman nan anviwònman anaerobik -aerobik ki estab se esansyèl pou asire efikasite retire fosfò.

Efikasite nan retire nitwojèn ak fosfò byolojik depann antyèman sou aktivite mikwòb. Karakteristik metabolik mikwo-òganis yo detèmine paramèt kontwòl debaz yo nan operasyon pwosesis la. Faktè prensipal yo gen ladan de kategori: paramèt anviwònman ak paramèt bon jan kalite dlo.

1. Oksijèn ki fonn: Nitrifikasyon ak absòpsyon aerobic fosfò mande pou ase oksijèn ki fonn; denitrifikasyon anoksik mande pou yon anviwonman ki ba-oksijèn; ak lage fosfò anaerobik mande pou yon anviwònman absoliman anaerobik. Dezòd nan anviwònman oksijèn an pral dirèkteman mennen nan echèk nan retire nitwojèn ak fosfò.

2. Kontni Sous Kabòn: Tou de bakteri denitrifye ak bakteri polifosfat-akimile yo depann sou sous kabòn òganik pou metabolis. Lè rapò kabòn-a-azòt ak rapò kabòn-a{-fosfò dlo ize a twò ba, yo bezwen ajoute sous kabòn ekzojèn tankou acetate sodyòm ak glikoz; otreman, retire nitwojèn enkonplè ak efikasite retire fosfò ki ba yo pral rive.

3. pH ak Tanperati: pH optimal pou bakteri nitrifying se 7.5-8.5, pandan y ap pH optimal pou bakteri ki akimile polifosfat se 6.5-8.0. Tanperati a pi bon pou mikwo-òganis se 20-30 degre. Tanperati ki ba yo pral siyifikativman redwi aktivite bakteri ak efikasite tretman.

4. laj boue: Nitrifying bakteri gen yon sik jenerasyon long, ki mande yon laj boue pi long asire siviv bakteri. Polifosfat-akimile bakteri, nan lòt men an, gen yon laj boue ki pi kout; laj boue twòp long ka mennen nan lage fosfò nan depo a. Se poutèt sa, pwosesis aktyèl la bezwen balanse laj la boue asire tou de efikasite retire nitwojèn ak fosfò.

Ki baze sou prensip debaz ki anwo yo nan retire nitwojèn ak fosfò, endistri a te devlope divès pwosesis ki gen matirite, tout nan yo ki vize kreye altène anviwònman reyaksyon anaerobik, anoksik ak aerobic. Pwosesis A²/O se pwosesis similtane ki pi klasik pou retire nitwojèn ak fosfò. Li sekans konplete lage fosfò ak depo kabòn pa polifosfat-akimile bakteri nan zòn anaerobik la, denitrifikasyon nan zòn anoksik la, ak nitrifikasyon ak absòpsyon fosfò twòp pa polifosfat-akimile bakteri nan zòn aerobic la. Finalman, retire nitwojèn ak fosfò similtane atravè sedimantasyon boue ak egzeyat. Anplis de sa, modifye A²/O, SBR, ak pwosesis fos oksidasyon yo tout baze sou prensip debaz byochimik, optimize estrikti tank ak sekans opere pou adapte yo ak diferan bezwen tretman kalite dlo.

Sans nan retire nitwojèn ak fosfò byolojik nan dlo ize se itilize karakteristik metabolik diferansye nan mikwo-òganis fonksyonèl ak atifisyèlman kontwole anviwònman an akwatik reyalize transfòmasyon nan polyan nitwojèn ak fosfò ak retire yo nan kò dlo a. Retire nitwojèn depann sou reyaksyon pa etap nan amonifikasyon, nitrifikasyon, ak denitrifikasyon pou reyalize retire gaz, pandan y ap retire fosfò depann sou metabolis siklik nan polifosfat -akimile bakteri- anaerobik lage fosfò ak aerobic absòpsyon fosfò ak reyalize solidifikasyon retire -. Yon bon konpreyansyon sou prensip byochimik li yo se fondasyon debaz la pou optimize pwosesis tretman dlo ize, amelyore efikasite retire nitwojèn ak fosfò, ak rezoud pwoblèm nan eutrophication nan kò dlo. Li bay tou sipò teyorik enpòtan pou konsèvasyon enèji, rediksyon emisyon, ak amelyore tretman dlo ize.