Zrozumieniestopień denitryfikacjiw zbiorniku beztlenowym ma kluczowe znaczenie dla optymalizacji oczyszczania ścieków, zapewnienia jakości ścieków i prawidłowego obliczeniadawkowanie źródła węgla. W tym przewodniku wyjaśniono procedurę laboratoryjną pomiaru szybkości denitryfikacji przy użyciu osadu czynnego, a także sposób zastosowania wyników w rzeczywistych operacjach instalacji.
Co to jest stopień denitryfikacji?
Szybkość denitryfikacji określa ilościowo ilość azotu azotanowego (NIE₃⁻-N) zużywany przez jeden gram osadu na godzinę. Czynniki wpływające na tę stawkę obejmują:
Temperatura wody
Wiek osadu
Rodzaj źródła węgla
Aktywność mikrobiologiczna osadów
Wartości projektowe są często teoretyczne (np. 0,05 mg NO₃⁻-N/g·h), ale rzeczywiste szybkości operacyjne mogą być znacznie niższe (np. 0,02 mg NO₃⁻-N/g·h), co sprawia, że precyzyjny pomiar jest niezbędny dooptymalizacja źródła węgla.
Wymagane materiały i sprzęt
Sprzęt laboratoryjny:
Kolby stożkowe (250–500 mL) z gumowymi korkami
Mieszadło magnetyczne lub ręczne
Regulator czasowy
Strzykawki i butelki na próbki o pojemności 50 ml
Konfiguracja filtracji (bibuła filtracyjna i lejek lub urządzenie próżniowe)
Spektrofotometr do pomiaru azotu azotanowego
Przenośny miernik tlenu rozpuszczonego (DO).
Odczynniki:
Azotan potasu (stopień analityczny)
Źródło węgla: octan sodu lub glukoza
Krok 1: Zbierz osad ze zbiornika beztlenowego
Próbka3–4 litry osadu czynnegozkoniec zbiornika beztlenowego. Nie stosować osadów ze zbiorników tlenowych i beztlenowych.
Transport osadu do laboratoriumw ciągu 1 godziny.
Zbierz próbki wody wpływającej i wypływającej ze zbiornika beztlenowego w celu wykonania podstawowych pomiarów azotanów.
Wskazówka:Osad na końcu zbiornika beztlenowego zawiera stabilizowane bakterie denitryfikacyjne, co zapewnia wiarygodne dane dotyczące szybkości denitryfikacji.
Krok 2: Przygotuj osad do pomiaru
MierzyćMLSS(LubMLVSSjeśli to możliwe) stosując standardowe metody laboratoryjne.
Osad przelać do kolby stożkowej, pozostawiając 1/3 objętości do wymieszania.
Wstępnie-mieszaj przez 30 minut, aby usunąć resztki azotu azotanowego (wstępne{{2}mieszanie).
Zmierzyć azot azotanowy w supernatancie; kontynuować mieszanie, jeśli poziom pozostaje wysoki.
Krok 3: Przeprowadź eksperyment denitryfikacyjny
Przygotuj Aroztwór azotanu o wysokim-stęeniu(np. 10 mg NO₃⁻-N/ml).
Dodaj wystarczającą ilość roztworu azotanu, aby osiągnąć30–40 mg/L azotu azotanowegow kolbie.
Natychmiast zamieszaj i weź apróbka w czasie zerowym- (0 min). Filtruj i nagrywaj.
Pobieraj dodatkowe próbki co 30 minut: 30, 60, 90 minut (opcjonalnie 120 min). Natychmiast przefiltruj.
Utrzymywaćniski DO (<0.1 mg/L)przez cały eksperyment. Dostosuj prędkość mieszania, aby uniknąć wprowadzenia powietrza.
Krok 4: Oblicz współczynnik denitryfikacji
Wykreśl stężenia azotu azotanowego w czterech punktach pobierania próbek w arkuszu kalkulacyjnym Excel-w czasie na osi x-i stężenie azotu azotanowego na osi y-. Zwykle pojawia się-nachylona w dół linia prosta. Nachylenie tej linii przedstawia tempo zmniejszania się azotu azotanowego w czasie, wyrażone w mg NO₃⁻-N/(L·h). Podziel to nachylenie przez stężenie osadu (MLSS lub MLVSS) w kolbie, aby otrzymać właściwą szybkość denitryfikacji.
Na przykład: Jeśli MLSS zmieszanej cieczy w kolbie wynosi 3500 mg/L (3,5 g/L), a nachylenie spadku azotu azotanowego wynosi 5,0 mg/(L·h), wówczas właściwa szybkość denitryfikacji wynosi 5,0 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻-N/(g MLSS·h). Przeliczając na MLVSS, jeśli stosunek MLVSS/MLSS wynosi 0,65, stopień denitryfikacji w oparciu o MLVSS wynosi 1,43 ÷ 0.65=2.2 mg/(g MLVSS·h). Wyrażony w jednostkach standardowych, jest to 2,2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h).
W rzeczywistej pracy normalny stopień denitryfikacji wynosi 2–5 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h). Wartości poniżej 2 wskazują na słabą aktywność osadu lub niską temperaturę wody, natomiast wartości powyżej 5 wskazują na bardzo aktywny osad.
Przykład:
MLSS=3,500 mg/L (3,5 g/L)
Spadek azotanów=5 mg/(L·h)
Specyficzna szybkość=5 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻-N/(g MLSS·h)
MLVSS/MLSS=0.65 → Szybkość=2.2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h)
Odniesienie:Normalne dawki wahają się od 2–5 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h).
Krok 5: Określ dawkę źródła węgla
Oblicz całkowitą liczbę aktywnych mikroorganizmów w zbiorniku beztlenowym:
Całkowita MLVSS (kg)=MLVSS (g/L)×Objętość zbiornika (m³)
Pomnóż przez zmierzony stopień denitryfikacji, aby otrzymaćdzienna zdolność usuwania azotanów(kg/dzień).
Porównaj z wymaganym usuwaniem azotanów (stężenie wlotowe – docelowe ścieki).
Dodaj źródło węgla, aby wypełnić lukę:
Octan sodu: 3,5–5 g/g NO₃⁻-N
Glukoza: 2,5–3,5 g/g NO₃⁻-N
Przykład:
Przepływ: 10 000 m³/d, MLVSS: 2500 mg/L, pojemność zbiornika: 2000 m³
Łącznie MLVSS: 5000 kg
Szybkość denitryfikacji: 2,2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h) → usuwanie 264 kg/dzień
W razie potrzeby usuwanie < 264 kg/dzień → dodać źródło węgla, aby osiągnąć cel.
Krok 6: Korekta sezonowa
Tempo denitryfikacji jest niższe zimą ze względu na zmniejszoną aktywność drobnoustrojów.
Przeprowadź eksperymenty wlato (stawka maksymalna)Izima (stawka minimalna).
Interpoluj stawki pośrednie, aby dostosować dawkowanie źródła węgla w ciągu roku.