Судан аммиак азотын кетірудің химиялық және процесі

1. Аммиак азоты дегеніміз не?

Аммиак азоты бос аммиак (немесе иондық емес аммиак, NH3) немесе иондық аммиак (NH4+) түріндегі аммиакты білдіреді. рН жоғары және бос аммиактың үлесі жоғары; керісінше, аммоний тұзының үлесі жоғары.

Аммиак азоты судағы қоректік зат болып табылады, ол судың эвтрофикациясына әкелуі мүмкін және судағы оттегіні тұтынатын негізгі ластаушы зат болып табылады, ол балықтар мен кейбір су организмдері үшін улы.

Аммиак азотының су организмдеріне негізгі зиянды әсері - бос аммиак, оның уыттылығы аммоний тұзына қарағанда ондаған есе жоғары және сілтіліктің артуымен артады. Аммиак азотының уыттылығы бассейн суының рН мәнімен және су температурасымен тығыз байланысты, жалпы алғанда, рН мәні мен су температурасы неғұрлым жоғары болса, уыттылығы соғұрлым күшті болады.

Аммиакты анықтау үшін жиі қолданылатын екі жуық сезімталдық колориметриялық әдісі - классикалық Несслер реагент әдісі және фенол-гипохлорит әдісі. Аммиакты анықтау үшін титрлеу және электрлік әдістер де жиі қолданылады; Аммиак азотының мөлшері жоғары болған кезде айдау титрлеу әдісін де қолдануға болады. (Ұлттық стандарттарға Nath реагент әдісі, салицил қышқылының спектрофотометриясы, айдау-титрлеу әдісі кіреді)

2. Азотты физикалық және химиялық жолмен жою процесі

① Химиялық тұндыру әдісі

Химиялық тұндыру әдісі, сондай-ақ MAP тұндыру әдісі деп те аталады, аммиак азоты бар ағынды суларға магний және фосфор қышқылын немесе сутегі фосфатын қосу арқылы ағынды сулардағы NH4+ сулы ерітіндіде Mg+ және PO4- бен әрекеттесіп, аммоний магний фосфаты тұндыруын тудырады, молекулалық формуласы MgNH4P04.6H20, осылайша аммиак азотын кетіру мақсатына қол жеткізіледі. Магний аммоний фосфаты, әдетте струвит деп аталады, оны құрылыс конструкциялары үшін компост, топырақ қоспасы немесе отқа төзімді зат ретінде пайдалануға болады. Реакция теңдеуі келесідей:

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04

Химиялық тұнбаның өңдеу әсеріне әсер ететін негізгі факторлар - рН мәні, температура, аммиак азотының концентрациясы және молярлық қатынас (n(Mg+): n(NH4+): n(P04-)). Нәтижелер рН мәні 10-ға және магний, азот және фосфордың молярлық қатынасы 1,2:1:1,2-ге тең болғанда, өңдеу әсері жақсырақ болатынын көрсетеді.

Магний хлориді мен динатрий гидрофосфатын тұндырғыш ретінде қолдану нәтижелері рН мәні 9,5 және магний, азот және фосфордың молярлық қатынасы 1,2:1:1 болған кезде өңдеу әсері жақсырақ болатынын көрсетеді.

Нәтижелер MgC12+Na3PO4.12H20 басқа тұндырғыш агенттердің комбинацияларына қарағанда жоғары екенін көрсетеді. рН мәні 10,0 болғанда, температура 30℃, n(Mg+): n(NH4+): n(P04-)= 1:1:1 болғанда, ағынды сулардағы аммиак азотының массалық концентрациясы 30 минут араластырғаннан кейін өңдеу алдындағы 222 мг/л-ден 17 мг/л-ге дейін төмендейді, ал жою жылдамдығы 92,3% құрайды.

Жоғары концентрациялы өнеркәсіптік аммиак азотының ағынды суларын тазарту үшін химиялық тұндыру әдісі мен сұйық мембраналық әдіс біріктірілді. Тұндыру процесін оңтайландыру жағдайында аммиак азотының жойылу жылдамдығы 98,1%-ға жетті, содан кейін сұйық пленка әдісімен әрі қарай өңдеу аммиак азотының концентрациясын 0,005 г/л дейін төмендетіп, ұлттық бірінші класты шығарындылар стандартына жетті.

Фосфаттың әсерінен Mg+-тан басқа екі валентті металл иондарының (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) аммиак азотына әсері зерттелді. Аммоний сульфатының ағынды сулары үшін CaSO4 тұндыру-MAP тұндыруының жаңа процесі ұсынылды. Нәтижелер дәстүрлі NaOH реттегішін әкпен алмастыруға болатынын көрсетеді.

Химиялық тұндыру әдісінің артықшылығы - аммиак азотының ағынды суларының концентрациясы жоғары болған кезде, биологиялық әдіс, сыну нүктесін хлорлау әдісі, мембраналық бөлу әдісі, ион алмасу әдісі және т.б. сияқты басқа әдістерді қолдану шектеулі. Қазіргі уақытта химиялық тұндыру әдісін алдын ала тазарту үшін қолдануға болады. Химиялық тұндыру әдісінің жою тиімділігі жақсырақ және ол температурамен шектелмейді және жұмыс қарапайым. Магний аммоний фосфаты бар тұнба қалдықтарды кәдеге жарату үшін құрама тыңайтқыш ретінде пайдаланылуы мүмкін, осылайша шығындардың бір бөлігін өтейді; егер оны фосфат ағынды суларын шығаратын кейбір өнеркәсіптік кәсіпорындармен және тұзды тұзды суларды шығаратын кәсіпорындармен біріктіруге болатын болса, бұл фармацевтикалық шығындарды үнемдеуге және кең көлемде қолдануды жеңілдетуге мүмкіндік береді.

Химиялық тұндыру әдісінің кемшілігі - аммоний магний фосфатының ерігіштігінің шектелуіне байланысты, ағынды сулардағы аммиак азоты белгілі бір концентрацияға жеткеннен кейін, жою әсері байқалмайды және кіріс құны айтарлықтай артады. Сондықтан химиялық тұндыру әдісін озық өңдеуге жарамды басқа әдістермен бірге қолдану керек. Қолданылатын реагент мөлшері көп, түзілетін шлам көп және өңдеу құны жоғары. Химиялық заттарды мөлшерлеу кезінде хлорид иондары мен қалдық фосфордың енгізілуі екінші реттік ластануды оңай тудыруы мүмкін.

Көтерме алюминий сульфатын өндіруші және жеткізуші | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

Көтерме екі негізді натрий фосфатын өндіруші және жеткізуші | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

2 үрлеу әдісі

Аммиак азотын үрлеу әдісімен жою рН мәнін сілтілі деңгейге келтіру болып табылады, осылайша ағынды сулардағы аммиак ионы аммиакқа айналады, осылайша ол негізінен бос аммиак түрінде болады, содан кейін бос аммиак ағынды судан тасымалдаушы газ арқылы шығарылады, осылайша аммиак азотын жою мақсатына қол жеткізіледі. Үрлеу тиімділігіне әсер ететін негізгі факторлар - рН мәні, температура, газ-сұйықтық қатынасы, газ ағынының жылдамдығы, бастапқы концентрация және т.б. Қазіргі уақытта үрлеу әдісі аммиак азотының жоғары концентрациясы бар ағынды суларды тазартуда кеңінен қолданылады.

Полигондағы лайлы судан аммиак азотын үрлеу әдісімен алу зерттелді. Үрлеу тиімділігін басқаратын негізгі факторлар температура, газ-сұйықтық қатынасы және рН мәні екені анықталды. Су температурасы 2590-тан жоғары, газ-сұйықтық қатынасы шамамен 3500, ал рН шамамен 10,5 болғанда, полигондағы лайлы судың аммиак азотының концентрациясы 2000-4000 мг/л болғанда, жою жылдамдығы 90%-дан астамға жетуі мүмкін. Нәтижелер рН=11,5, тазарту температурасы 80 cC және тазарту уақыты 120 мин болғанда, ағынды сулардағы аммиак азотын жою жылдамдығы 99,2%-ға жетуі мүмкін екенін көрсетеді.

Жоғары концентрациялы аммиак азоты бар ағынды суларды үрлеу тиімділігі қарсы ток үрлеу мұнарасы арқылы жүзеге асырылды. Нәтижелер үрлеу тиімділігінің рН мәні артқан сайын артатынын көрсетті. Газ-сұйықтық қатынасы неғұрлым үлкен болса, аммиакты бөлшектеу массасының тасымалдануының қозғаушы күші соғұрлым жоғары болады және бөлшектеу тиімділігі де артады.

Аммиак азотын үрлеу әдісімен жою тиімді, басқару оңай және басқару оңай. Үрленген аммиак азотын күкірт қышқылымен сіңіргіш ретінде пайдалануға болады, ал түзілген күкірт қышқылы ақшасын тыңайтқыш ретінде пайдалануға болады. Үрлеу әдісі қазіргі уақытта азотты физикалық және химиялық жолмен жою үшін кеңінен қолданылатын технология болып табылады. Дегенмен, үрлеу әдісінің кейбір кемшіліктері бар, мысалы, үрлеу мұнарасында жиі қабыршақтану, төмен температурада аммиак азотын жою тиімділігінің төмендігі және үрлеу газынан туындаған екінші реттік ластану. Үрлеу әдісі әдетте жоғары концентрациялы аммиак азоты ағынды суларын алдын ала тазарту үшін аммиак азоты ағынды суларын тазартудың басқа әдістерімен біріктіріледі.

③ Үзіліс нүктесін хлорлау

Аммиакты үзіліс нүктесінде хлорлау арқылы жою механизмі хлор газының аммиакпен әрекеттесіп, зиянсыз азот газын түзуінде, ал N2 атмосфераға шығып, реакция көзін оңға қарай жалғастыруында. Реакция формуласы:

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

Хлор газы ағынды суларға белгілі бір нүктеге дейін ауысқанда, судағы бос хлордың мөлшері төмен болады, ал аммиак концентрациясы нөлге тең болады. Хлор газының мөлшері нүктеден өткенде, судағы бос хлордың мөлшері артады, сондықтан нүкте сыну нүктесі деп аталады, ал бұл күйдегі хлорлау сыну нүктесі хлорлау деп аталады.

Бұрғылау ағынды суларын аммиак азотымен үрлегеннен кейін тазарту үшін үзіліс нүктесін хлорлау әдісі қолданылады, ал тазарту әсеріне алдын ала өңдеуден өткен аммиак азотын үрлеу процесі тікелей әсер етеді. Ағынды сулардағы аммиак азотының 70%-ы үрлеу процесімен жойылып, содан кейін үзіліс нүктесін хлорлау арқылы тазартылған кезде, ағынды сулардағы аммиак азотының массалық концентрациясы 15 мг/л-ден аз болады. Чжан Шенли және т.б. зерттеу нысаны ретінде массалық концентрациясы 100 мг/л болатын модельденген аммиак азотының ағынды суларын алды, ал зерттеу нәтижелері натрий гипохлоритін тотығу арқылы аммиак азотын жоюға әсер ететін негізгі және қосымша факторлар хлордың аммиак азотына сандық қатынасы, реакция уақыты және рН мәні екенін көрсетті.

Үзіліс нүктесін хлорлау әдісінің азотты кетіру тиімділігі жоғары, кетіру жылдамдығы 100%-ға жетуі мүмкін, ал ағынды сулардағы аммиак концентрациясын нөлге дейін төмендетуге болады. Әсері тұрақты және температураға әсер етпейді; жабдықтарға аз инвестиция, жылдам және толық жауап; су айдынына зарарсыздандыру және дезинфекциялау әсері бар. Үзіліс нүктесін хлорлау әдісінің қолданылу аясы - аммиак азотының ағынды суларының концентрациясы 40 мг/л-ден аз, сондықтан үзіліс нүктесін хлорлау әдісі негізінен аммиак азотының ағынды суларын озық өңдеу үшін қолданылады. Қауіпсіз пайдалану және сақтау талабы жоғары, өңдеу құны жоғары, ал хлораминдер мен хлорланған органикалық қосылыстар екінші реттік ластануды тудырады.

④каталитикалық тотығу әдісі

Каталитикалық тотығу әдісі катализатордың әрекеті арқылы, белгілі бір температура мен қысым кезінде, ауаның тотығуы арқылы ағынды сулардағы органикалық заттар мен аммиак тотығуға және CO2, N2 және H2O сияқты зиянсыз заттарға ыдырауға, тазарту мақсатына жетуге мүмкіндік береді.

Каталитикалық тотығудың әсеріне әсер ететін факторларға катализатордың сипаттамалары, температура, реакция уақыты, рН мәні, аммиак азотының концентрациясы, қысым, араластыру қарқындылығы және т.б. жатады.

Озондалған аммиак азотының ыдырау процесі зерттелді. Нәтижелер рН мәні жоғарылаған кезде күшті тотығу қабілеті бар HO радикалының бір түрі пайда болатынын және тотығу жылдамдығының айтарлықтай жылдамдағанын көрсетті. Зерттеулер озонның аммиак азотын нитритке, ал нитритті нитратқа дейін тотықтыра алатынын көрсетеді. Судағы аммиак азотының концентрациясы уақыт өте келе төмендейді, ал аммиак азотының жойылу жылдамдығы шамамен 82% құрайды. CuO-Mn02-Ce02 аммиак азотының ағынды суларын тазарту үшін композиттік катализатор ретінде пайдаланылды. Тәжірибелік нәтижелер жаңадан дайындалған композиттік катализатордың тотығу белсенділігі айтарлықтай жақсарғанын және қолайлы процесс жағдайлары 255℃, 4,2MPa және рН=10,8 екенін көрсетеді. Бастапқы концентрациясы 1023 мг/л аммиак азотының ағынды суларын тазарту кезінде аммиак азотының жойылу жылдамдығы 150 минут ішінде 98%-ға жетіп, ұлттық екінші реттік (50 мг/л) шығару стандартына жетеді.

Цеолитпен қолдау көрсетілетін TiO2 фотокатализаторының каталитикалық өнімділігі күкірт қышқылы ерітіндісіндегі аммиак азотының ыдырау жылдамдығын зерттеу арқылы зерттелді. Нәтижелер TiO2/цеолит фотокатализаторының оңтайлы дозасы 1,5 г/л екенін және ультракүлгін сәулелену кезінде реакция уақыты 4 сағат екенін көрсетеді. Ағынды сулардан аммиак азотын жою жылдамдығы 98,92%-ға жетуі мүмкін. Ультракүлгін сәулелену кезінде жоғары темір мен нано-чин диоксидінің фенол мен аммиак азотына жою әсері зерттелді. Нәтижелер рН=9,0 50 мг/л концентрациясы бар аммиак азоты ерітіндісіне қолданылған кезде аммиак азотын жою жылдамдығы 97,5% болатынын көрсетеді, бұл тек жоғары темір немесе чин диоксидіне қарағанда 7,8% және 22,5%-ға жоғары.

Каталитикалық тотығу әдісінің жоғары тазарту тиімділігі, қарапайым процесс, кішігірім түбі және т.б. артықшылықтары бар және көбінесе жоғары концентрациялы аммиак азоты бар ағынды суларды тазарту үшін қолданылады. Қолдану қиындығы - катализатордың жоғалуын және жабдықтың коррозиядан қорғануын қалай болдырмау.

⑤электрохимиялық тотығу әдісі

Электрохимиялық тотығу әдісі каталитикалық белсенділігі бар электрототықтыруды қолдану арқылы судағы ластаушы заттарды кетіру әдісін білдіреді. Әсер ететін факторлар - ток тығыздығы, кіріс ағынының жылдамдығы, шығыс уақыты және нүктелік ерітінді уақыты.

Айналымдағы ағынды электролиттік ұяшықтағы аммиак-азот ағынды суларының электрохимиялық тотығуы зерттелді, мұндағы оң нәтиже Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 желілік электр энергиясы, ал теріс нәтиже Ti желілік электр энергиясы болып табылады. Нәтижелер хлорид иондарының концентрациясы 400 мг/л болғанда, бастапқы аммиак азотының концентрациясы 40 мг/л, әсер ету ағынының жылдамдығы 600 мл/мин, ток тығыздығы 20 мА/см3 және электролиттік уақыт 90 мин болғанда, аммиак азотын кетіру жылдамдығы 99,37% болатынын көрсетеді. Бұл аммиак-азот ағынды суларының электролиттік тотығуының жақсы қолдану перспективасы бар екенін көрсетеді.

3. Биохимиялық азотты жою процесі

①толық нитрификация және денитрификация

Тұтас процесс бойынша нитрификация және денитрификация - қазіргі уақытта кеңінен қолданылып келе жатқан биологиялық әдістің бір түрі. Ол ағынды сулардағы аммиак азотын әртүрлі микроорганизмдердің әсерінен нитрификация және денитрификация сияқты бірқатар реакциялар арқылы азотқа айналдырады, осылайша ағынды суларды тазарту мақсатына қол жеткізеді. Аммиак азотын кетіру үшін нитрификация және денитрификация процесі екі кезеңнен өтуі керек:

Нитрификация реакциясы: Нитрификация реакциясы аэробты автотрофты микроорганизмдермен аяқталады. Аэробты күйде бейорганикалық азот NH4+-ты NO2--ға айналдыру үшін азот көзі ретінде пайдаланылады, содан кейін ол NO3--ға дейін тотығады. Нитрификация процесін екі кезеңге бөлуге болады. Екінші кезеңде нитрит нитрификациялаушы бактериялар арқылы нитратқа (NO3-), ал нитрит нитрификациялаушы бактериялар арқылы нитратқа (NO3-) айналады.

Денитрификация реакциясы: Денитрификация реакциясы - денитрификациялаушы бактериялардың гипоксия жағдайында нитрит азоты мен нитрат азотын газ тәрізді азотқа (N2) дейін тотықсыздандыратын процесі. Денитрификациялаушы бактериялар - гетеротрофты микроорганизмдер, олардың көпшілігі амфиктикалық бактерияларға жатады. Гипоксия жағдайында олар нитраттағы оттегіні электрон акцепторы ретінде, ал органикалық заттарды (ағынды сулардағы BOD компоненті) электрон доноры ретінде энергиямен қамтамасыз ету және тотығу және тұрақтандыру үшін пайдаланады.

Нитрификация және денитрификация инженериясының барлық процестеріне негізінен AO, A2O, тотығу арығы және т.б. кіреді, бұл биологиялық азотты кетіру өнеркәсібінде қолданылатын жетілдірілген әдіс.

Нитрификация және денитрификация әдісінің тұрақты әсер, қарапайым жұмыс, қайталама ластанудың болмауы және арзан құны сияқты артықшылықтары бар. Бұл әдістің кейбір кемшіліктері де бар, мысалы, ағынды сулардағы C/N қатынасы төмен болған кезде көміртегі көзін қосу керек, температура талабы салыстырмалы түрде қатаң, төмен температурада тиімділік төмен, аумақ үлкен, оттегіге деген сұраныс жоғары және ауыр металл иондары сияқты кейбір зиянды заттар микроорганизмдерге қысым жасайды, оларды биологиялық әдісті қолданар алдында алып тастау керек. Сонымен қатар, ағынды сулардағы аммиак азотының жоғары концентрациясы нитрификация процесіне тежегіш әсер етеді. Сондықтан, аммиак азотының жоғары концентрациясы бар ағынды суларды тазартпас бұрын алдын ала өңдеу жүргізілуі керек, сонда аммиак азотының ағынды суларының концентрациясы 500 мг/л-ден аз болады. Дәстүрлі биологиялық әдіс тұрмыстық ағынды сулар, химиялық ағынды сулар және т.б. сияқты органикалық заттар бар төмен концентрациялы аммиак азотының ағынды суларын тазартуға жарамды.

②Бір мезгілде нитрификация және денитрификация (SND)

Нитрификация және денитрификация бір реакторда бірге жүргізілгенде, бұл бір мезгілде ас қорыту денитрификациясы (SND) деп аталады. Ағынды сулардағы еріген оттегі диффузия жылдамдығымен шектеліп, микробтық флок немесе биоүлбірдегі микроорта аймағында еріген оттегі градиентін тудырады, бұл микробтық флок немесе биоүлбірдің сыртқы бетіндегі еріген оттегі градиентін аэробты нитрификациялаушы бактериялар мен аммиактаушы бактериялардың өсуі мен таралуына қолайлы етеді. Флок немесе мембранаға неғұрлым терең енсе, еріген оттегінің концентрациясы соғұрлым төмен болады, нәтижесінде денитрификациялаушы бактериялар басым болатын оксидсіз аймақ пайда болады. Осылайша, бір мезгілде ас қорыту және денитрификация процесі қалыптасады. Бір мезгілде ас қорыту мен денитрификацияға әсер ететін факторлар - рН мәні, температура, сілтілік, органикалық көміртек көзі, еріген оттегі және шлам жасы.

Карусель тотығу науасында бір мезгілде нитрификация/денитрификация болды, ал Карусель тотығу науасында аэрацияланған дөңгелек арасындағы еріген оттегінің концентрациясы біртіндеп төмендеді, ал Карусель тотығу науасының төменгі бөлігіндегі еріген оттегі жоғарғы бөлігіндегіден төмен болды. Арнаның әр бөлігінде нитрат азотының түзілуі мен шығыны шамамен бірдей, ал арнадағы аммиак азотының концентрациясы әрқашан өте төмен, бұл нитрификация және денитрификация реакцияларының Карусель тотығу каналында бір мезгілде жүретінін көрсетеді.

Тұрмыстық ағынды суларды тазарту бойынша жүргізілген зерттеу CODCr неғұрлым жоғары болса, денитрификация соғұрлым толық және TN-ді кетіру соғұрлым жақсы болатынын көрсетеді. Еріген оттегінің бір мезгілде нитрификациялау мен денитрификациялауға әсері өте жақсы. Еріген оттегі 0,5 ~ 2 мг/л деңгейінде бақыланған кезде, жалпы азотты кетіру әсері жақсы болады. Сонымен қатар, нитрификациялау және денитрификациялау әдісі реакторды үнемдейді, реакция уақытын қысқартады, энергияны аз тұтынады, инвестицияны үнемдейді және рН мәнін тұрақты ұстау оңай.

③Қысқа мерзімді қорыту және денитрификация

Сол реакторда аммиакты тотықтыратын бактериялар аэробты жағдайда аммиакты нитритке дейін тотықтыру үшін қолданылады, содан кейін нитрит гипоксия жағдайында электрон доноры ретінде органикалық заттармен немесе сыртқы көміртек көзімен азот алу үшін тікелей денитрификацияланады. Қысқа қашықтықтағы нитрификация мен денитрификацияның әсер ету факторлары температура, бос аммиак, рН мәні және еріген оттегі болып табылады.

Теңіз суынсыз қалалық ағынды суларды және 30% теңіз суы бар қалалық ағынды суларды қысқа қашықтықтағы нитрификациялауға температураның әсері. Тәжірибелік нәтижелер мынаны көрсетеді: теңіз суынсыз қалалық ағынды сулар үшін температураны көтеру қысқа қашықтықтағы нитрификациялауға қол жеткізуге көмектеседі. Тұрмыстық ағынды сулардағы теңіз суының үлесі 30% болғанда, орташа температура жағдайында қысқа қашықтықтағы нитрификациялауға жақсырақ қол жеткізуге болады. Делфт технологиялық университеті SHARON процесін әзірледі, жоғары температураны (шамамен 30-4090) пайдалану нитрит бактерияларының көбеюіне ықпал етеді, сондықтан нитрит бактериялары бәсекелестігін жоғалтады, ал шламның жасын бақылау арқылы нитрит бактерияларын жою арқылы нитрит сатысында нитрификация реакциясы жүреді.

Нитрит бактериялары мен нитрит бактериялары арасындағы оттегіге жақындықтың айырмашылығына сүйене отырып, Gent Microbial Ecology зертханасы нитрит бактерияларын жою үшін еріген оттегін бақылау арқылы нитрит азотының жиналуына қол жеткізу үшін OLAND процесін жасады.

Кокстелетін ағынды суларды қысқа мерзімді нитрификация және денитрификация арқылы тазартудың пилоттық сынақ нәтижелері әсер ететін COD, аммиак азоты, TN және фенол концентрациялары 1201,6,510,4,540,1 және 110,4 мг/л болған кезде, ағынды сулардың COD, аммиак азоты, TN және фенолдың орташа концентрациялары сәйкесінше 197,1,14,2,181,5 және 0,4 мг/л болатынын көрсетеді. Тиісті жою жылдамдығы сәйкесінше 83,6%, 97,2%, 66,4% және 99,6% болды.

Қысқа қашықтықтағы нитрификация және денитрификация процесі нитрат сатысынан өтпейді, бұл биологиялық азотты кетіру үшін қажетті көміртегі көзін үнемдейді. Оның C/N қатынасы төмен аммиак азотының ағынды сулары үшін белгілі бір артықшылықтары бар. Қысқа қашықтықтағы нитрификация және денитрификацияның шламды азайту, реакция уақытын қысқарту және реактор көлемін үнемдеу сияқты артықшылықтары бар. Дегенмен, қысқа қашықтықтағы нитрификация және денитрификация нитриттің тұрақты және ұзақ мерзімді жиналуын қажет етеді, сондықтан нитрификациялайтын бактериялардың белсенділігін қалай тиімді тежеу ​​​​керектігі маңызды мәселеге айналады.

④ Анаэробты аммиактың тотығуы

Анаэробты амоксидация - бұл гипоксия жағдайында автотрофты бактериялардың аммиак азотын азотқа тікелей тотығу процесі, электрон акцепторы ретінде азотты азот немесе азотты азот қолданылады.

Температура мен рН-ның anammoX биологиялық белсенділігіне әсері зерттелді. Нәтижелер оңтайлы реакция температурасының 30℃, ал рН мәні 7,8 екенін көрсетті. Анаэробты аммоX реакторының жоғары тұздылық пен жоғары концентрациялы азотты ағынды суларды тазарту мүмкіндігі зерттелді. Нәтижелер жоғары тұздылық анаммоX белсенділігін айтарлықтай тежейтінін және бұл тежеуді қайтымды ететінін көрсетті. 30 г.L-1(NaC1) тұздылығы кезінде бейімделмеген шламның анаэробты аммокс белсенділігі бақылау шламына қарағанда 67,5%-ға төмен болды. Бейімделмеген шламның анаммокс белсенділігі бақылау шламына қарағанда 45,1%-ға төмен болды. Бейімделмеген шлам жоғары тұздылық ортасынан төмен тұздылық ортасына (тұзды сусыз) ауыстырылған кезде, анаэробты аммоX белсенділігі 43,1%-ға артты. Дегенмен, реактор ұзақ уақыт бойы жоғары тұздылықта жұмыс істегенде функцияның төмендеуіне бейім.

Дәстүрлі биологиялық процесспен салыстырғанда, анаэробты аммокс - қосымша көміртек көзінсіз, оттегіге деген сұраныстың төмендігімен, бейтараптандыру үшін реагенттерді қажет етпейтін және шлам түзілуінің аздығымен азотты биологиялық жолмен кетірудің үнемді технологиясы. Анаэробты аммокстың кемшіліктері - реакция жылдамдығының баяулығы, реактор көлемінің үлкендігі және көміртек көзі анаэробты аммокс үшін қолайсыз, бұл биоыдырауы нашар аммиак азотының ағынды суларын шешу үшін практикалық маңызға ие.

4. азотты бөлу және адсорбциялау процесі

① мембрананы бөлу әдісі

Мембрананы бөлу әдісі - сұйықтықтағы компоненттерді таңдамалы түрде бөлу үшін мембрананың селективті өткізгіштігін пайдалану, осылайша аммиак азотын кетіру мақсатына жету. Кері осмос, нанофильтрация, деамминативті мембрана және электродиализді қамтиды. Мембрананы бөлуге әсер ететін факторлар - мембрананың сипаттамалары, қысым немесе кернеу, рН мәні, температура және аммиак азотының концентрациясы.

Сирек кездесетін жер балқыту зауыты шығаратын аммиак азоты ағынды суларының су сапасына сәйкес, кері осмос эксперименті NH4C1 және NaCI модельденген ағынды сулармен жүргізілді. Дәл осындай жағдайларда кері осмос кезінде NaCI жоғары кетіру жылдамдығы, ал NHCl су өндіру жылдамдығы жоғары екені анықталды. Кері осмоспен өңдеуден кейін NH4C1 кетіру жылдамдығы 77,3% құрайды, оны аммиак азоты ағынды суларын алдын ала өңдеу ретінде пайдалануға болады. Кері осмос технологиясы энергияны үнемдеуге, жақсы термиялық тұрақтылыққа, бірақ хлорға төзімділікке, ластануға төзімділікке нашар.

Қоқыс полигонындағы сүзінділерді тазарту үшін биохимиялық нанофильтрациялық мембрананы бөлу процесі қолданылды, осылайша өткізгіш сұйықтықтың 85% ~ 90% стандартқа сәйкес ағызылды, ал концентрацияланған ағынды сулар мен балшықтың тек 0% ~ 15% ғана қоқыс контейнеріне қайтарылды. Озтурки және т.б. Түркиядағы Одайери полигонындағы сүзінділерді нанофильтрациялық мембранамен өңдеді, ал аммиак азотын кетіру жылдамдығы шамамен 72% құрады. Нанофильтрациялық мембрана кері осмос мембранасына қарағанда төмен қысымды қажет етеді, оны пайдалану оңай.

Аммиак кетіретін мембраналық жүйе әдетте ағынды суларды жоғары аммиак азотымен тазартуда қолданылады. Судағы аммиак азоты келесі тепе-теңдікке ие: NH4- +OH-= NH3+H2O жұмыс істеп тұрғанда, аммиак бар ағынды сулар мембраналық модульдің қабығында ағады, ал қышқыл сіңіретін сұйықтық мембраналық модульдің құбырында ағады. Ағынды судың рН мәні жоғарылағанда немесе температура көтерілгенде, тепе-теңдік оңға қарай ығысады, ал аммоний ионы NH4- бос газ тәрізді NH3-ке айналады. Бұл кезде газ тәрізді NH3 қабықтағы ағынды су фазасынан қуыс талшық бетіндегі микрокеуектер арқылы құбырдағы қышқыл сіңіру сұйық фазасына ене алады, ол қышқыл ерітіндісімен сіңіп, бірден иондық NH4-ке айналады. Ағынды судың рН мәнін 10-нан жоғары, ал температураны 35°C-тан жоғары (50°C-тан төмен) ұстаңыз, сонда ағынды су фазасындағы NH4 үздіксіз сіңіру сұйық фазасына ауысады. Нәтижесінде ағынды су жағындағы аммиак азотының концентрациясы үздіксіз төмендеді. Қышқыл сіңіру сұйық фазасы, тек қышқыл және NH4- болғандықтан, өте таза аммоний тұзын түзеді және үздіксіз айналымнан кейін белгілі бір концентрацияға жетеді, оны қайта өңдеуге болады. Бір жағынан, бұл технологияны қолдану ағынды сулардағы аммиак азотын жою жылдамдығын айтарлықтай жақсарта алады, ал екінші жағынан, ағынды суларды тазарту жүйесінің жалпы пайдалану құнын төмендете алады.

2) электродиализ әдісі

Электродиализ - мембраналық жұптар арасында кернеу қолдану арқылы сулы ерітінділерден еріген қатты заттарды кетіру әдісі. Кернеудің әсерінен аммиак-азот ағынды суларындағы аммиак иондары және басқа иондар аммиак бар концентрацияланған судағы мембрана арқылы байытылып, кетіру мақсатына қол жеткізіледі.

Электродиализ әдісі бейорганикалық ағынды суларды аммиак азотының жоғары концентрациясымен тазарту үшін қолданылды және жақсы нәтижелерге қол жеткізілді. 2000-3000 мг/л аммиак азоты бар ағынды сулар үшін аммиак азотының жойылу жылдамдығы 85%-дан астам болуы мүмкін, ал концентрацияланған аммиак суын 8,9%-ға алуға болады. Электродиализ жұмысы кезінде тұтынылатын электр энергиясының мөлшері ағынды сулардағы аммиак азотының мөлшеріне пропорционалды. Ағынды суларды электродиализбен тазарту рН мәнімен, температурамен және қысыммен шектелмейді және оны пайдалану оңай.

Мембраналық бөлудің артықшылықтары - аммиак азотының жоғары қалпына келуі, қарапайым жұмыс істеуі, тұрақты өңдеу әсері және қайталама ластанудың болмауы. Дегенмен, аммиак азотының жоғары концентрациялы ағынды суларын тазарту кезінде, деамминациленген мембранадан басқа, басқа мембраналар оңай қабыршақтанып, бітеліп қалады, ал регенерация және кері жуу жиі кездеседі, бұл өңдеу құнын арттырады. Сондықтан, бұл әдіс алдын ала өңдеу немесе төмен концентрациялы аммиак азотының ағынды суларына қолайлырақ.

③ Ион алмасу әдісі

Ион алмасу әдісі - аммиак иондарының күшті селективті адсорбциясы бар материалдарды пайдалану арқылы ағынды сулардан аммиак азотын кетіру әдісі. Жиі қолданылатын адсорбциялық материалдар - белсендірілген көмір, цеолит, монтмориллонит және алмасу шайыры. Цеолит - үш өлшемді кеңістіктік құрылымы, тұрақты кеуекті құрылымы және тесіктері бар силикоалюминаттың бір түрі, олардың ішінде клиноптилолит аммиак иондары үшін күшті селективті адсорбциялық қабілетке және төмен бағаға ие, сондықтан ол инженерияда аммиак азотының ағынды сулары үшін адсорбциялық материал ретінде кеңінен қолданылады. Клиноптилолиттің өңдеу әсеріне әсер ететін факторларға бөлшектердің мөлшері, аммиак азотының әсер ететін концентрациясы, жанасу уақыты, рН мәні және т.б. жатады.

Цеолиттің аммиак азотына адсорбциялық әсері айқын, одан кейін ранит, ал топырақ пен керамизиттің әсері нашар. Цеолиттен аммиак азотын алудың негізгі жолы - ион алмасу, ал физикалық адсорбциялық әсері өте аз. Керамиттің, топырақтың және раниттің ион алмасу әсері физикалық адсорбциялық әсерге ұқсас. Төрт толтырғыштың адсорбциялық сыйымдылығы температураның 15-35℃ диапазонында жоғарылауымен төмендеді және рН мәні 3-9 диапазонында жоғарылауымен артты. Адсорбциялық тепе-теңдікке 6 сағаттық тербелістен кейін қол жеткізілді.

Цеолит адсорбциясы арқылы полигон сілтілеуінен аммиак азотын алу мүмкіндігі зерттелді. Тәжірибелік нәтижелер цеолиттің әрбір граммының 15,5 мг аммиак азотының адсорбциялық потенциалы шектеулі екенін көрсетеді, цеолит бөлшектерінің өлшемі 30-16 меш болғанда, аммиак азотын алу жылдамдығы 78,5%-ға жетеді, ал адсорбция уақыты, мөлшері және цеолит бөлшектерінің өлшемі бірдей болған кезде, әсер ететін аммиак азотының концентрациясы неғұрлым жоғары болса, адсорбция жылдамдығы соғұрлым жоғары болады және цеолиттің адсорбент ретінде сілтілеуден аммиак азотын алуы мүмкін. Сонымен қатар, цеолиттің аммиак азотын адсорбциялау жылдамдығы төмен екендігі және цеолиттің практикалық жұмыста қанығу адсорбциялық қабілетіне жетуі қиын екендігі атап өтілді.

Биологиялық цеолит қабатының азотқа, COD-ға және ауыл ағынды суларындағы басқа да ластаушы заттарға әсерін зерттеу жүргізілді. Нәтижелер биологиялық цеолит қабатымен аммиак азотын жою жылдамдығы 95%-дан астам екенін және нитрат азотын жоюға гидравликалық тұру уақыты үлкен әсер ететінін көрсетеді.

Ион алмасу әдісінің артықшылықтары аз инвестиция, қарапайым процесс, ыңғайлы пайдалану, улар мен температураға сезімталдықтың болмауы және цеолитті регенерация арқылы қайта пайдалану болып табылады. Дегенмен, жоғары концентрациялы аммиак азоты бар ағынды суларды тазартқан кезде регенерация жиі болады, бұл жұмысқа қолайсыздық тудырады, сондықтан оны басқа аммиак азотын тазарту әдістерімен біріктіру немесе төмен концентрациялы аммиак азоты бар ағынды суларды тазарту үшін пайдалану қажет.

Көтерме 4A цеолит өндірушісі және жеткізушісі | EVERBRIGHT (cnchemist.com)