Kîmyewî û pêvajoya rakirina nîtrojena amonyakê ji avê

1. Nîtrojena amonyakê çi ye?

Nîtrojena amonyakê ji bo amonyakê di forma amonyaka azad (an amonyaka ne-îyonîk, NH3) an amonyaka îyonîk (NH4+) de tê bikaranîn. pH bilindtir û rêjeyek bilindtir a amonyaka azad; Berevajî vê, rêjeya xwêya amonyakê bilind e.

Nîtrojena amonyakê xurekek di avê de ye, ku dikare bibe sedema ewtrofîkirina avê, û gemarê sereke yê oksîjenê di avê de ye, ku ji bo masiyan û hin organîzmayên avî jehrîn e.

Bandora sereke ya zirardar a nîtrojena amonyakê li ser organîzmayên avî amonyaka azad e, ku jehrîbûna wê bi dehan caran ji ya xwêya amonyakê mezintir e, û bi zêdebûna alkalînîteyê re zêde dibe. Jehrîbûna nîtrojena amonyakê bi nirxa pH û germahiya ava hewzê ve girêdayî ye, bi gelemperî, nirxa pH û germahiya avê çiqas bilind be, jehrîbûn ewqas xurttir dibe.

Du rêbazên kolorimetrik ên hesasiyeta texmînî ku bi gelemperî ji bo destnîşankirina amonyakê têne bikar anîn, rêbaza reaktîfa Nessler a klasîk û rêbaza fenol-hîpoklorît in. Tîtrîasyon û rêbazên elektrîkî jî bi gelemperî ji bo destnîşankirina amonyakê têne bikar anîn; Dema ku rêjeya nîtrojena amonyakê zêde be, rêbaza tîtrîasyona distîlasyonê jî dikare were bikar anîn. (Standardên neteweyî rêbaza reaktîfa Nath, spektrofotometriya asîda salîsîlîk, rêbaza distîlasyon-tîtrîasyonê vedihewîne)

2. Pêvajoya rakirina nîtrojenê ya fîzîkî û kîmyewî

① Rêbaza barîna kîmyayî

Rêbaza barîna kîmyayî, ku wekî rêbaza barîna MAP jî tê zanîn, ew e ku magnezyûm û asîda fosforîk an jî hîdrojen fosfat li ava qirêj a ku amonyak nîtrojen tê de heye were zêdekirin, da ku NH4+ di ava qirêj de bi Mg+ û PO4- re di çareseriyek avî de reaksiyonê bike da ku barîna amonyak fosfata magnezyûm çêbike, formula molekulî MgNH4P04.6H20 e, da ku armanca rakirina amonyak nîtrojenê were bidestxistin. Fosfata magnezyûm amonyak, ku bi gelemperî wekî struvît tê zanîn, dikare wekî kompost, lêzêdekirina axê an jî agirkuj ji bo avakirina berhemên avahîsaziyê were bikar anîn. Hevkêşeya reaksiyonê wiha ye:

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04

Faktorên sereke yên ku bandorê li bandora dermankirinê ya barîna kîmyewî dikin nirxa pH, germahî, rêjeya nîtrojena amonyakê û rêjeya molar (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)) ne. Encam nîşan didin ku dema nirxa pH 10 be û rêjeya molar a magnezyûm, nîtrojen û fosforê 1.2:1:1.2 be, bandora dermankirinê çêtir e.

Bi karanîna klorîda magnezyûmê û hîdrojen fosfata dîsodyûmê wekî ajanên rêjîner, encam nîşan didin ku bandora dermankirinê çêtir e dema ku nirxa pH 9.5 be û rêjeya molar a magnezyûm, nîtrojen û fosforê 1.2:1:1 be.

Encam nîşan didin ku MgC12+Na3PO4.12H20 ji kombînasyonên din ên madeyên pêkhatina madeyan çêtir e. Dema ku nirxa pH-ê 10.0 be, germahî 30℃ be, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)= 1:1:1, rêjeya girseyî ya nîtrojena amonyakê di ava qirêj de piştî tevdanê ji 222mg/L berî dermankirinê dadikeve 17mg/L, û rêjeya rakirinê %92.3 e.

Rêbaza barîna kîmyewî û rêbaza parzûna şil ji bo dermankirina ava qirêj a nîtrojena amonyakê ya pîşesaziyê ya bi rêjeyek bilind hatin hevgirtin. Di bin şert û mercên baştirkirina pêvajoya barînê de, rêjeya rakirina nîtrojena amonyakê gihîşt %98.1, û dûv re dermankirina din bi rêbaza fîlma şil rêjeya nîtrojena amonyakê daxist 0.005g/L, gihîşt standarda emîsyonê ya pola yekem a neteweyî.

Bandora rakirina îyonên metalên duvalent (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) ji bilî Mg+ li ser nîtrojena amonyakê di bin bandora fosfatê de hate lêkolînkirin. Ji bo ava qirêj a amonyûm sulfat pêvajoyek nû ya barîna CaSO4-barîna MAP hate pêşniyar kirin. Encam nîşan didin ku rêkxerê NaOH yê kevneşopî dikare bi lîmê were guhertin.

Awantaja rêbaza barîna kîmyayî ew e ku dema ku rêjeya ava qirêj a amonyak nîtrojenê zêde be, sepandina rêbazên din bi sînor e, wek rêbaza biyolojîk, rêbaza klorîna xala şikestinê, rêbaza veqetandina membranê, rêbaza danûstandina îyonê, û hwd. Di vê demê de, rêbaza barîna kîmyayî dikare ji bo pêş-dermankirinê were bikar anîn. Bandora rakirina rêbaza barîna kîmyayî çêtir e, û bi germahiyê ve nayê sînordarkirin, û operasyon hêsan e. Çîpa barînê ya ku tê de fosfata magnezyûm amonyûm heye dikare wekî gubreyek tevlihev were bikar anîn da ku karanîna bermayiyan pêk bîne, bi vî rengî beşek ji lêçûnê telafî bike; Ger ew dikare bi hin pargîdaniyên pîşesaziyê yên ku ava qirêj a fosfatê hildiberînin û pargîdaniyên ku şorba xwê hildiberînin re were hev kirin, ew dikare lêçûnên dermanan teserûf bike û sepandina di pîvanek mezin de hêsan bike.

Dezavantaja rêbaza barîna kîmyayî ew e ku ji ber sînordarkirina berhema çareserbûnê ya fosfata amonyûm-magnezyûmê, piştî ku nîtrojena amonyakê di ava qirêj de digihîje rêjeyek diyarkirî, bandora rakirinê ne diyar e û lêçûna têketinê pir zêde dibe. Ji ber vê yekê, rêbaza barîna kîmyayî divê bi rêbazên din ên guncaw ji bo dermankirina pêşkeftî re were bikar anîn. Mîqdara reaktîfê ku tê bikar anîn mezin e, çilmisîna ku tê hilberandin mezin e, û lêçûna dermankirinê jî zêde ye. Danasîna îyonên klorîd û fosfora mayî di dema dozkirina kîmyewiyan de dikare bi hêsanî bibe sedema qirêjiya duyemîn.

Hilberîner û Pêşkêşvanê Sulfata Aluminiumê ya Bi Komî | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

Hilberîner û Pêşkêşvanê Fosfata Sodyûmê ya Dibasîk a Bi Komî | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

② rêbaza avêtinê

Rakirina nîtrojena amonyakê bi rêbaza bakirinê ew e ku nirxa pH-ê were sererastkirin bo alkalîn, da ku îyona amonyakê di ava qirêj de were veguheztin amonyakê, da ku ew bi giranî bi şiklê amonyaka azad hebe, û dûv re amonyaka azad bi rêya gaza hilgir ji ava qirêj were derxistin, da ku armanca rakirina nîtrojena amonyakê were bidestxistin. Faktorên sereke yên ku bandorê li ser karîgeriya bakirinê dikin ev in: nirxa pH, germahî, rêjeya gaz-şile, rêjeya herikîna gazê, konsantrasyona destpêkê û hwd. Niha, rêbaza bakirinê bi berfirehî di dermankirina ava qirêj de bi konsantrasyona bilind a nîtrojena amonyakê tê bikar anîn.

Rakirina nîtrojena amonyakê ji şopa çopê ya depoyê bi rêbaza teqandinê hate lêkolînkirin. Hat dîtin ku faktorên sereke yên ku karîgeriya teqandinê kontrol dikin germahî, rêjeya gaz-şile û nirxa pH ne. Dema ku germahiya avê ji 2590 mezintir be, rêjeya gaz-şile nêzîkî 3500 be, û pH nêzîkî 10.5 be, rêjeya rakirinê dikare ji bo şopa çopê ya depoyê bi rêjeya nîtrojena amonyakê ya bilind bigihîje ji %90î zêdetir. Encam nîşan didin ku dema pH=11.5, germahiya rakirinê 80cC û dema rakirinê 120 deqe be, rêjeya rakirina nîtrojena amonyakê di ava qirêj de dikare bigihîje %99.2î.

Karîgeriya avêtina ava qirêj a nîtrojena amonyakê ya bi konsantrasyona bilind bi bircê avêtina berevajî ve hate ceribandin. Encam nîşan dan ku karîgeriya avêtina avê bi zêdebûna nirxa pH-ê re zêde dibe. Rêjeya gaz-şile çiqas mezintir be, hêza ajotinê ya veguhastina girseya rakirina amonyakê jî ewqas mezintir dibe, û karîgeriya rakirinê jî zêde dibe.

Rakirina nîtrojena amonyakê bi rêbaza bakirinê bi bandor, hêsan tê bikaranîn û kontrolkirin. Nîtrojena amonyakê ya bakirî dikare wekî vegirek bi asîda sulfurîk re were bikar anîn, û pereyê asîda sulfurîk a ku çêdibe dikare wekî gubre were bikar anîn. Rêbaza bakirinê niha teknolojiyek gelemperî ye ji bo rakirina nîtrojena fîzîkî û kîmyewî. Lêbelê, rêbaza bakirinê hin dezavantajên wê hene, wekî rijandina pir caran di bircê bakirinê de, karîgeriya kêm a rakirina nîtrojena amonyakê di germahiya nizm de, û qirêjiya duyemîn a ji ber gaza bakirinê çêdibe. Rêbaza bakirinê bi gelemperî bi rêbazên din ên dermankirina ava qirêj a nîtrojena amonyakê re tê hev kirin da ku ava qirêj a nîtrojena amonyakê ya bi konsantrasyona bilind pêş-derman bike.

③ Klorkirina xala şikestinê

Mekanîzma rakirina amonyakê bi rêya klorîna xala şikestinê ew e ku gaza klorê bi amonyakê re reaksiyon dike û gaza nîtrojenê ya bêzerar çêdike, û N2 direve atmosferê, û dibe sedem ku çavkaniya reaksiyonê ber bi rastê ve berdewam bike. Formula reaksiyonê ev e:

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

Dema gaza klorê heta xalek diyarkirî tê nav ava qirêj, rêjeya klorê ya azad di nav avê de kêm e, û rêjeya amonyakê jî sifir e. Dema ku mîqdara gaza klorê ji xalê derbas bibe, rêjeya klorê ya azad di nav avê de zêde dibe, ji ber vê yekê, xal wekî xala şikestinê tê binavkirin, û klorkirinê di vê rewşê de wekî klorkirina xala şikestinê tê binavkirin.

Rêbaza klorkirina xala şikestinê ji bo dermankirina ava qirêj a sondajê piştî rijandina nîtrojena amonyakê tê bikar anîn, û bandora dermankirinê rasterast ji hêla pêvajoya rijandina nîtrojena amonyakê ya pêş-dermankirinê ve bandor dibe. Dema ku %70ê nîtrojena amonyakê di ava qirêj de bi pêvajoya rijandinê tê rakirin û dûv re bi klorkirina xala şikestinê tê dermankirin, rêjeya girseyî ya nîtrojena amonyakê di ava qirêj de ji 15mg/L kêmtir e. Zhang Shengli û hevkarên wî ava qirêj a nîtrojena amonyakê ya simulasyonkirî bi rêjeya girseyî ya 100mg/L wekî armanca lêkolînê girtin, û encamên lêkolînê nîşan dan ku faktorên sereke û duyemîn ên ku bandorê li rakirina nîtrojena amonyakê bi oksîdasyona hîpoklorîta sodyûmê dikin, rêjeya mîqdara klorê ji nîtrojena amonyakê re, dema reaksiyonê û nirxa pH-ê ne.

Rêbaza klorkirina xala şikestinê xwedî karîgeriya rakirina nîtrojenê ya bilind e, rêjeya rakirinê dikare bigihîje %100, û rêjeya amonyakê di ava qirêj de dikare were daxistin sifirê. Bandor sabît e û ji germahiyê bandor nabe; Veberhênana alavên kêmtir, bersiva bilez û bêkêmasî; Bandora sterîlîzasyon û dezenfektekirinê li ser laşê avê dike. Qada sepandina rêbaza klorkirina xala şikestinê ew e ku rêjeya ava qirêj a amonyak nîtrojen ji 40mg/L kêmtir e, ji ber vê yekê rêbaza klorkirina xala şikestinê bi piranî ji bo dermankirina pêşkeftî ya ava qirêj a amonyak nîtrojen tê bikar anîn. Pêdiviya karanîna ewle û hilanînê zêde ye, lêçûna dermankirinê zêde ye, û berhemên alîgir ên kloramîn û organîkên klorîkirî dê bibin sedema qirêjiya duyemîn.

④ rêbaza oksîdasyona katalîtîk

Rêbaza oksîdasyona katalîzatorî, bi rêya çalakiya katalîzatorê, di bin germahî û zextek diyarkirî de, bi rêya oksîdasyona hewayê, madeya organîk û amonyaka di kanalîzasyonê de dikare were oksîdkirin û di nav madeyên bê zirar ên wekî CO2, N2 û H2O de were hilweşandin, da ku bigihîje armanca paqijkirinê.

Faktorên ku bandorê li bandora oksîdasyona katalîtîk dikin, taybetmendiyên katalîzator, germahî, dema reaksiyonê, nirxa pH, rêjeya nîtrojena amonyakê, zext, şiddeta tevdanê û hwd. ne.

Pêvajoya hilweşandina nîtrojena amonyakê ya ozonkirî hate lêkolînkirin. Encam nîşan dan ku dema nirxa pH zêde dibe, cureyek radîkal a H2O bi şiyana oksîdasyonê ya bihêz çêdibe, û rêjeya oksîdasyonê bi girîngî zûtir dibe. Lêkolîn nîşan didin ku ozon dikare nîtrojena amonyakê veguherîne nîtrît û nîtrîtê veguherîne nîtrat. Têkeliya nîtrojena amonyakê di avê de bi zêdebûna demê re kêm dibe, û rêjeya rakirina nîtrojena amonyakê nêzîkî %82 e. CuO-Mn02-Ce02 wekî katalîzatorek pêkhatî ji bo dermankirina ava qirêj a nîtrojena amonyakê hate bikar anîn. Encamên ceribandinê nîşan didin ku çalakiya oksîdasyonê ya katalîzatora pêkhatî ya nû amadekirî bi girîngî çêtir dibe, û şert û mercên pêvajoyê yên guncaw 255℃, 4.2MPa û pH=10.8 in. Di dermankirina ava qirêj a nîtrojena amonyakê de bi têkeliyek destpêkê ya 1023mg/L, rêjeya rakirina nîtrojena amonyakê dikare di nav 150 hûrdeman de bigihîje %98, digihîje standarda derxistina duyemîn a neteweyî (50mg/L).

Performansa katalîtîk a fotokatalîzatorê TiO2 ya bi zeolît ve hatî piştgirîkirin bi lêkolîna rêjeya hilweşandina nîtrojena amonyakê di çareseriya asîda sulfûrîk de hate lêkolînkirin. Encam nîşan didin ku doza çêtirîn a fotokatalîzatorê TiO2/zeolît 1.5g/L ye û dema reaksiyonê di bin tîrêjên ultraviyole de 4 demjimêr e. Rêjeya rakirina nîtrojena amonyakê ji ava qirêj dikare bigihîje 98.92%. Bandora rakirina hesinê bilind û nano-çînî dîoksîtê di bin ronahiya ultraviyole de li ser fenol û nîtrojena amonyakê hate lêkolînkirin. Encam nîşan didin ku rêjeya rakirina nîtrojena amonyakê 97.5% e dema ku pH=9.0 bi rêjeya 50mg/L li çareseriya nîtrojena amonyakê tê sepandin, ku 7.8% û 22.5% ji ya hesinê bilind an jî dîoksîta Çînî bi tenê bilindtir e.

Rêbaza oksîdasyona katalîtîk xwedî avantajên wekî karîgeriya paqijkirina bilind, pêvajoya hêsan, qada jêrîn a piçûk û hwd. ye, û pir caran ji bo dermankirina ava qirêj a nîtrojena amonyakê ya bi konsantrasyona bilind tê bikar anîn. Zehmetiya serîlêdanê ew e ku meriv çawa pêşî li windabûna katalîzator û parastina ji korozyonê ya alavan bigire.

⑤ rêbaza oksîdasyona elektroşîmîkî

Rêbaza oksîdasyona elektrokîmyayî rêbaza rakirina gemarên di nav avê de bi karanîna elektrooksîdasyona bi çalakiya katalîtîk vedibêje. Faktorên bandorker dendika herikê, rêjeya herikîna ketinê, dema derketinê û dema çareseriya xalî ne.

Oksîdasyona elektroşîmyayî ya ava qirêj a amonyak-nîtrojenê di şaneyek elektrolîtîk a herikîna gerok de hate lêkolîn kirin, ku tê de erênî elektrîka tora Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 ye û neyînî jî elektrîka tora Ti ye. Encam nîşan didin ku dema ku rêjeya îyonên klorîd 400mg/L be, rêjeya destpêkê ya nîtrojena amonyak 40mg/L ye, rêjeya herikîna bandorker 600mL/min e, dendika herikê 20mA/cm ye, û dema elektrolîzê 90min e, rêjeya rakirina nîtrojena amonyak %99.37 e. Ev nîşan dide ku oksîdasyona elektrolîtîk a ava qirêj a amonyak-nîtrojenê xwedî perspektîfek baş a serîlêdanê ye.

3. Pêvajoya rakirina nîtrojenê ya biyokîmyayî

① nitrîfîkasyon û denîtrîfîkasyona tevahî

Nîtrîfîkasyon û denîtrîfîkasyona tevahiya pêvajoyê cureyek rêbaza biyolojîk e ku niha demek dirêj e bi berfirehî tê bikar anîn. Ew nîtrojena amonyakê ya di ava qirêj de bi rêya rêze reaksiyonên wekî nîtrîfîkasyon û denîtrîfîkasyon di bin bandora mîkroorganîzmayên cûrbecûr de vediguherîne nîtrojenê, da ku bigihîje armanca paqijkirina ava qirêj. Pêvajoya nîtrîfîkasyon û denîtrîfîkasyonê ji bo rakirina nîtrojena amonyakê divê di du qonaxan re derbas bibe:

Reaksiyona nîtrîfîkasyonê: Reaksiyona nîtrîfîkasyonê ji hêla mîkroorganîzmayên ototrof ên aerobîk ve tê temamkirin. Di rewşa aerobîk de, nîtrojena neorganîk wekî çavkaniya nîtrojenê tê bikar anîn da ku NH4+ veguherîne NO2-, û dûv re ew tê oksîdkirin bo NO3-. Pêvajoya nîtrîfîkasyonê dikare li du qonaxan were dabeş kirin. Di qonaxa duyemîn de, nîtrît ji hêla bakteriya nîtrîfîkasyonê ve vediguhere nîtrat (NO3-), û nîtrît ji hêla bakteriya nîtrîfîkasyonê ve vediguhere nîtrat (NO3-).

Reaksiyona denîtrîfîkasyonê: Reaksiyona denîtrîfîkasyonê ew pêvajo ye ku tê de bakteriyên denîtrîfîkasyonê di rewşa hîpoksiyê de nîtrojena nîtrît û nîtrojena nîtrat vediguherînin nîtrojena gaz (N2). Bakteriyên denîtrîfîkasyonê mîkroorganîzmayên heterotrofîk in, ku piraniya wan aîdî bakteriyên amfîktîk in. Di rewşa hîpoksiyê de, ew oksîjena di nîtratê de wekî qebûlkerê elektronan û madeya organîk (pêkhateya BOD di kanalîzasyonê de) wekî donorê elektronan bikar tînin da ku enerjiyê peyda bikin û oksîdasyon û stabîlîze bibin.

Serlêdanên endezyariya nitrîfîkirin û denîtrîfîkasyonê yên tevahiya pêvajoyê bi giranî AO, A2O, xenda oksîdasyonê, û hwd. vedihewîne, ku ev rêbazek gihîştîtir e ku di pîşesaziya rakirina nîtrojena biyolojîkî de tê bikar anîn.

Rêbaza nîtrîfîkasyon û denîtrîfîkasyonê bi tevahî xwedî avantajên bandora stabîl, xebitandina hêsan, bê qirêjiya duyemîn û lêçûna kêm e. Ev rêbaz her wiha hin kêmasiyên wê hene, wekî çavkaniya karbonê divê were zêdekirin dema ku rêjeya C/N di ava qirêj de kêm be, pêdiviya germahiyê nisbeten hişk be, karîgerî di germahiya nizm de kêm be, dever mezin be, daxwaza oksîjenê mezin be, û hin madeyên zirardar ên wekî îyonên metalên giran bandorek zextê li ser mîkroorganîzmayan dikin, ku divê berî ku rêbaza biyolojîkî were pêkanîn werin rakirin. Wekî din, rêjeya bilind a nîtrojena amonyakê di ava qirêj de bandorek astengker li ser pêvajoya nîtrîfîkasyonê jî dike. Ji ber vê yekê, divê pêşdermankirin berî dermankirina ava qirêj a nîtrojena amonyakê ya bi konsantrasyona bilind were kirin da ku rêjeya ava qirêj a nîtrojena amonyakê ji 500mg/L kêmtir be. Rêbaza biyolojîk a kevneşopî ji bo dermankirina ava qirêj a nîtrojena amonyakê ya bi konsantrasyona nizm a ku madeyên organîk dihewîne, wekî kanalîzasyona navmalî, ava qirêj a kîmyewî, hwd. guncaw e.

②Nîtrîfîkasyon û denîtrîfîkasyon (SND) ya hevdem

Dema ku nîtrîfîkasyon û denîtrîfîkasyon di heman reaktorê de bi hev re têne kirin, jê re denîtrîfîkasyona helandina hevdem (SND) tê gotin. Oksîjena helandî ya di ava qirêj de ji hêla rêjeya belavbûnê ve tê sînordarkirin da ku gradyanatek oksîjena helandî li herêma mîkrojîngehê li ser floka mîkrobî an jî biyofîlmê çêbike, ku gradyanatek oksîjena helandî li ser rûyê derve yê floka mîkrobî an jî biyofîlmê ji bo mezinbûn û belavbûna bakteriyên nîtrîfîkasyonê yên aerobîk û bakteriyên amonyakker guncan dike. Her ku di nav flok an jî parzûnê de kûrtir bibin, rêjeya oksîjena helandî kêmtir dibe, di encamê de herêmek anoksîk çêdibe ku bakteriyên denîtrîfîkker lê serdest in. Bi vî rengî pêvajoya helandin û denîtrîfîkasyonê ya hevdem çêdibe. Faktorên ku bandorê li helandin û denîtrîfîkasyonê ya hevdem dikin nirxa PH, germahî, alkalînîtî, çavkaniya karbona organîk, oksîjena helandî û temenê şiliyê ne.

Di xendeka oksîdasyonê ya Carrousel de nîtrîfîkasyon/denîtrîfîkirineke hevdem hebû, û rêjeya oksîjena çareserbûyî di navbera împelera hewakirî ya di xendeka oksîdasyonê ya Carrousel de hêdî hêdî kêm dibû, û oksîjena çareserbûyî ya li beşa jêrîn a xendeka oksîdasyonê ya Carrousel ji ya li beşa jorîn kêmtir bû. Rêjeyên çêbûn û xerckirina nîtrojena nîtratê li her beşek ji kanalê hema hema wekhev in, û rêjeya nîtrojena amonyakê di kanalê de her gav pir kêm e, ku ev nîşan dide ku reaksiyonên nîtrîfîkasyon û denîtrîfîkasyonê di heman demê de di kanala oksîdasyonê ya Carrousel de çêdibin.

Lêkolîna li ser dermankirina ava kanalîzasyonê ya navmalî nîşan dide ku her ku CODCr bilindtir be, denîtrîfîkasyon temamtir dibe û rakirina TN jî çêtir dibe. Bandora oksîjena çareserbûyî li ser nîtrîfîkasyon û denîtrîfîkasyona hevdem pir mezin e. Dema ku oksîjena çareserbûyî li ser 0.5~2mg/L tê kontrol kirin, bandora rakirina nîtrojena giştî baş e. Di heman demê de, rêbaza nîtrîfîkasyon û denîtrîfîkasyonê reaktorê teserûf dike, dema reaksiyonê kurttir dike, xerckirina enerjiyê kêm e, veberhênanê teserûf dike, û hêsan e ku nirxa pH-ê sabît bimîne.

③Heriskirin û denîtrîfîkasyon di menzîla kurt de

Di heman reaktorê de, bakteriyên oksîdker ên amonyakê ji bo oksîdkirina amonyakê bo nîtrîtê di bin şert û mercên aerobîk de têne bikar anîn, û dûv re nîtrît rasterast tê denîtrîfîkasyon kirin da ku nîtrojenê bi madeya organîk an çavkaniya karbonê ya derveyî wekî donorê elektronê di bin şert û mercên hîpoksiyê de hilberîne. Faktorên bandorê yên nîtrîfîkasyon û denîtrîfîkasyonê yên menzîla kurt germahî, amonyaka azad, nirxa pH û oksîjena çareserbûyî ne.

Bandora germahiyê li ser nîtrîfîkasyona menzîla kurt a kanalîzasyona şaredariyê bêyî ava deryayê û kanalîzasyona şaredariyê bi %30 ava deryayê. Encamên ceribandinê nîşan didin ku: ji bo kanalîzasyona şaredariyê bêyî ava deryayê, zêdekirina germahiyê ji bo bidestxistina nîtrîfîkasyona menzîla kurt guncan e. Dema ku rêjeya ava deryayê di kanalîzasyona navmalî de %30 be, nîtrîfîkasyona menzîla kurt di bin şert û mercên germahiya navîn de çêtir dikare were bidestxistin. Zanîngeha Teknolojiyê ya Delft pêvajoya SHARON pêşxist, karanîna germahiya bilind (nêzîkî 30-4090) ji bo zêdebûna bakteriyên nîtrît guncan e, da ku bakteriyên nîtrît pêşbaziyê winda bikin, di heman demê de bi kontrolkirina temenê şilbûnê bakteriyên nîtrît ji holê radikin, da ku reaksiyona nîtrîfîkasyonê di qonaxa nîtrît de pêk were.

Li ser bingeha cudahiya girêdana oksîjenê ya di navbera bakteriya nîtrît û bakteriya nîtrît de, Laboratuwara Ekolojiya Mîkrobî ya Gent pêvajoya OLAND pêşxist da ku bi kontrolkirina oksîjena çareserbûyî ji bo jiholêrakirina bakteriya nîtrît, kombûna nîtrojena nîtrît bi dest bixe.

Encamên ceribandina pîlot a dermankirina ava qirêj a kokskirinê bi nîtrîfîkasyon û denîtrîfîkasyona menzîla kurt nîşan didin ku dema ku rêjeyên COD, nîtrojena amonyak, TN û fenolê yên têketinê 1201.6,510.4,540.1 û 110.4mg/L bin, rêjeyên navînî yên COD, nîtrojena amonyak, TN û fenolê yên avêtina avê bi rêzê ve 197.1,14.2,181.5 û 0.4mg/L ne. Rêjeyên rakirinê yên têkildar bi rêzê ve 83.6%, 97.2%, 66.4% û 99.6% bûn.

Pêvajoya nîtrîfîkasyon û denîtrîfîkasyonê ya menzîla kurt di qonaxa nîtratê re derbas nabe, ji ber vê yekê çavkaniya karbonê ya pêwîst ji bo rakirina nîtrojena biyolojîkî tê xilas kirin. Ji bo ava qirêj a nîtrojena amonyakê bi rêjeya C/N ya nizm hin avantaj hene. Nîtrîfîkasyon û denîtrîfîkasyona menzîla kurt xwedî avantajên kêmtir çîmento, dema reaksiyonê ya kurt û xilaskirina qebareya reaktorê ne. Lêbelê, nîtrîfîkasyon û denîtrîfîkasyona menzîla kurt hewceyê kombûna nîtrîteyê ya domdar û mayînde ye, ji ber vê yekê çawa bi bandor çalakiya bakteriyên nîtrîfîkasyonê were asteng kirin mifte ye.

④ Oksîdasyona amonyaka anaerobîk

Amoksîdasyona anaerobîk pêvajoyek oksîdasyona rasterast a nîtrojena amonyakê bo nîtrojenê ye ji hêla bakteriyên ototrofîk ve di bin şert û mercên hîpoksiyê de, bi nîtrojena nîtrojenê an nîtrojena nîtrojenê wekî wergirê elektronan.

Bandorên germahî û PH-ê li ser çalakiya biyolojîkî ya anammoX-ê hatin lêkolînkirin. Encam nîşan dan ku germahiya reaksiyonê ya çêtirîn 30℃ û nirxa pH-ê 7.8 bû. Şiyanbûna reaktora ammoX-a anaerobîk ji bo dermankirina ava qirêj a bi şorbûna bilind û nîtrojena bi konsantrasyona bilind hate lêkolînkirin. Encam nîşan dan ku şorbûna bilind çalakiya anammoX-ê bi girîngî asteng kir, û ev astengkirin berevajî bû. Çalakiya ammox-a anaerobîk a şilava neaklimatkirî di bin şorbûna 30g.L-1(NaC1) de ji ya şilava kontrolê %67.5 kêmtir bû. Çalakiya anammoX-a şilava aklimatkirî %45.1 kêmtir bû ji ya kontrolê. Dema ku şilava aklimatkirî ji hawîrdorek bi şorbûna bilind bo hawîrdorek bi şorbûna kêm (bê şorbe) hate veguheztin, çalakiya ammoX-a anaerobîk %43.1 zêde bû. Lêbelê, reaktor dema ku demek dirêj di şorbûna bilind de dixebite meyla kêmbûna fonksiyonel heye.

Li gorî pêvajoya biyolojîk a kevneşopî, ammoX-a anaerobîk teknolojiyek rakirina nîtrojena biyolojîk a aborîtir e ku çavkaniyek karbonê ya zêde tune ye, daxwaza oksîjenê kêm e, hewcedariya reagentan ji bo bêbandorkirinê tune ye, û hilberîna çilmisê kêmtir e. Dezavantajên ammoxa anaerobîk ev in ku leza reaksiyonê hêdî ye, qebareya reaktorê mezin e, û çavkaniya karbonê ji bo amMOX-a anaerobîk nebaş e, ku ji bo çareserkirina ava qirêj a nîtrojena amonyakê ya bi biyodegradasyona xirab girîngiya pratîkî heye.

4. pêvajoya rakirina nîtrojenê ya veqetandin û adsorpsiyonê

① rêbaza veqetandina membranê

Rêbaza veqetandina parzûnê ew e ku permeabilîteya bijartî ya parzûnê bikar bîne da ku pêkhateyên di şilavê de bi awayekî bijartî ji hev veqetîne, da ku bigihêje armanca rakirina nîtrojena amonyakê. Di nav de osmoza berevajî, nanofîltasyon, deamonyakkirina parzûnê û elektrodîyalîz hene. Faktorên ku bandorê li veqetandina parzûnê dikin taybetmendiyên parzûnê, zext an voltaja, nirxa pH, germahî û rêjeya nîtrojena amonyakê ne.

Li gorî qalîteya ava qirêj a nîtrojena amonyakê ya ku ji hêla dezgeha helandina erdên kêm ve tê avêtin, ceribandina osmoza berevajî bi ava qirêj a simulasyonkirî ya NH4C1 û NaCI hate kirin. Hat dîtin ku di heman şert û mercan de, osmoza berevajî rêjeyek rakirina NaCI-yê bilindtir heye, lê NHCl rêjeyek hilberîna avê ya bilindtir heye. Rêjeya rakirina NH4C1 piştî dermankirina osmoza berevajî %77,3 e, ku dikare wekî pêş-dermankirina ava qirêj a nîtrojena amonyakê were bikar anîn. Teknolojiya osmoza berevajî dikare enerjiyê teserûf bike, aramiya germî baş e, lê berxwedana klorê û berxwedana qirêjiyê xirab e.

Ji bo dermankirina şopa depoya çopê pêvajoyek veqetandina bi perdeya nanofîltrasyonê ya biyokîmyayî hate bikar anîn, da ku %85~90ê şileya derbasbûyî li gorî standardê hate derxistin, û tenê %0~15ê şileya kanalîzasyonê ya konsantre û heriyê vegeriya depoya çopê. Ozturki û hevkarên wî şopa depoya Odayeriyê ya li Tirkiyeyê bi perdeya nanofîltrasyonê derman kirin, û rêjeya rakirina nîtrojena amonyakê bi qasî %72 bû. Perdeya nanofîltrasyonê ji perdeya osmoza berevajî zextek kêmtir hewce dike, xebitandina wê hêsan e.

Sîstema parzûna rakirina amonyakê bi gelemperî di dermankirina ava qirêj de bi nîtrojena amonyakê ya bilind tê bikar anîn. Nîtrojena amonyakê di avê de xwedî vê hevsengiyê ye: NH4- +OH-= NH3+H2O di dema xebitandinê de, ava qirêj a ku amonyakê tê de heye di qalikê modula parzûnê de diherike, û şileya asîd-mijandinê di lûleya modula parzûnê de diherike. Dema ku PH-ya ava qirêj zêde bibe an germahî bilind bibe, hevsengî dê ber bi rastê ve biçe, û îyona amonyakê NH4- dibe NH3-ya gaz a azad. Di vê demê de, NH3-ya gaz dikare ji qonaxa ava qirêj a di qalikê de bi rêya mîkroporên li ser rûyê fîbera vala bikeve qonaxa şileya mijandina asîdê ya di lûleyê de, ku ji hêla çareseriya asîdê ve tê mijandin û yekser dibe NH4-ya îyonîk. PH-ya ava qirêj li jor 10, û germahî li jor 35°C (di bin 50°C de) bihêlin, da ku NH4 di qonaxa ava qirêj de bi berdewamî bibe NH3 ber bi koçkirina qonaxa şileya mijandinê ve. Di encamê de, rêjeya nîtrojena amonyakê di aliyê ava qirêj de bi berdewamî kêm bû. Qonaxa şileya vegirtina asîdê, ji ber ku tenê asîd û NH4- heye, xwêyek amonyûmê ya pir paqij çêdike, û piştî gerandina domdar digihîje konsantrasyonek diyarkirî, ku dikare were vegerandin. Ji aliyekî ve, karanîna vê teknolojiyê dikare rêjeya rakirina nîtrojena amonyakê di ava qirêj de pir baştir bike, û ji aliyê din ve, ew dikare lêçûna xebitandinê ya giştî ya pergala dermankirina ava qirêj kêm bike.

② rêbaza elektrodîyalîzê

Elektrodîyalîz rêbazek e ji bo rakirina madeyên hişk ên çareserbûyî ji çareseriyên avî bi sepandina voltaja di navbera cotên parzûnê de. Di bin bandora voltaja de, îyonên amonyak û îyonên din ên di ava qirêj a amonyak-nîtrojenê de bi rêya parzûnê di ava konsantre ya ku amonyak tê de heye de dewlemend dibin, da ku armanca rakirinê pêk were.

Rêbaza elektrodîalîzê ji bo dermankirina ava qirêj a neorganîk bi rêjeyek bilind a nîtrojena amonyakê hat bikar anîn û encamên baş bi dest xistin. Ji bo ava qirêj a nîtrojena amonyakê ya 2000-3000mg/L, rêjeya rakirina nîtrojena amonyakê dikare ji %85 zêdetir be, û ava amonyakê ya konsantre dikare bi %8.9 were bidestxistin. Mîqdara elektrîka ku di dema xebitandina elektrodîalîzê de tê xerckirin bi mîqdara nîtrojena amonyakê ya di ava qirêj de re rêjeyî ye. Dermankirina elektrodîalîzê ya ava qirêj bi nirxa pH, germahî û zextê ve nayê sînorkirin, û xebitandina wê hêsan e.

Awantajên veqetandina membranê ev in: Vegerandina bilind a nîtrojena amonyakê, hêsan xebitandin, bandora dermankirinê ya stabîl û nebûna qirêjiya duyemîn. Lêbelê, di dermankirina ava qirêj a nîtrojena amonyakê ya bi konsantrasyona bilind de, ji bilî membrana bêamonyak, membranên din bi hêsanî diqelişin û diqelişin, û nûvekirin û paşşuştin pir caran çêdibin, ku lêçûna dermankirinê zêde dike. Ji ber vê yekê, ev rêbaz ji bo pêş-dermankirin an ava qirêj a nîtrojena amonyakê ya bi konsantrasyona kêm guncawtir e.

③ Rêbaza danûstandina îyonê

Rêbaza danûstandina îyonan rêbazek e ji bo rakirina nîtrojena amonyakê ji ava qirêj bi karanîna materyalên ku adsorpsiyona bijartî ya bihêz a îyonên amonyakê hene. Materyalên adsorpsiyonê yên ku bi gelemperî têne bikar anîn karbona çalakkirî, zeolît, montmorillonite û rezîna danûstandinê ne. Zeolît cureyek silîko-alumînatê ye ku xwedî avahiyek fezayî ya sê-alî, avahiyek porê ya rêkûpêk û kun e, di nav wan de klînoptîlolît xwedan kapasîteya adsorpsiyona bijartî ya bihêz ji bo îyonên amonyakê û bihayek kêm e, ji ber vê yekê ew bi gelemperî wekî materyalek adsorpsiyonê ji bo ava qirêj a nîtrojena amonyakê di endezyariyê de tê bikar anîn. Faktorên ku bandorê li bandora dermankirinê ya klînoptîlolîtê dikin ev in: mezinahiya perçeyan, giraniya nîtrojena amonyakê ya bandorker, dema têkiliyê, nirxa pH û hwd.

Bandora adsorpsiyona zeolîtê li ser nîtrojena amonyakê eşkere ye, dû re jî ranît tê, û bandora ax û seramîsîtê jî nebaş e. Rêya sereke ya rakirina nîtrojena amonyakê ji zeolîtê danûstandina îyonan e, û bandora adsorpsiyona fîzîkî pir piçûk e. Bandora danûstandina îyonan a seramît, ax û ranîtê dişibihe bandora adsorpsiyona fîzîkî. Kapasîteya adsorpsiyona çar dagirtîyan bi zêdebûna germahiyê di navbera 15-35℃ de kêm bû, û bi zêdebûna nirxa pH-ê di navbera 3-9 de zêde bû. Piştî lerzîna 6 demjimêran hevsengiya adsorpsiyonê hat gihîştin.

Mafê rakirina nîtrojena amonyakê ji lehiyê zeviyan bi rêya adsorpsiyona zeolîtê hate lêkolînkirin. Encamên ceribandinê nîşan didin ku her gram zeolît xwedî potansiyeleke adsorpsiyona sînorkirî ya 15.5 mg nîtrojena amonyakê ye, dema ku mezinahiya perçeyên zeolît 30-16 mesh be, rêjeya rakirina nîtrojena amonyakê digihîje %78.5, û di bin heman dema adsorpsiyonê, doz û mezinahiya perçeyên zeolît de, her ku rêjeya nîtrojena amonyakê ya bandorker bilindtir be, rêjeya adsorpsiyonê jî bilindtir dibe, û ji bo zeolît wekî adsorbent gengaz e ku nîtrojena amonyakê ji lehiyê derxe. Di heman demê de, tê destnîşan kirin ku rêjeya adsorpsiyona nîtrojena amonyakê bi rêya zeolît kêm e, û ji bo zeolît zehmet e ku di xebitandina pratîkî de bigihîje kapasîteya adsorpsiyona têrbûnê.

Bandora rakirina qata zeolîta biyolojîk li ser nîtrojen, COD û gemarên din di kanalîzasyona gundan a simulasyonkirî de hate lêkolînkirin. Encam nîşan didin ku rêjeya rakirina nîtrojena amonyakê ji hêla qata zeolîta biyolojîk ve ji %95 zêdetir e, û rakirina nîtrojena nîtratê ji hêla dema mayîna hîdrolîk ve pir bandor dibe.

Rêbaza danûstandina îyonan xwedî avantajên veberhênana piçûk, pêvajoyek hêsan, xebitandina hêsan, bêhesasiyeta li hember jehr û germahiyê, û ji nû ve bikaranîna zeolîtê bi rêya nûjenkirinê ye. Lêbelê, dema ku ava qirêj a nîtrojena amonyakê ya bi konsantrasyona bilind tê dermankirin, nûjenkirin pir caran çêdibe, ku nerehetiyê tîne operasyonê, ji ber vê yekê pêdivî ye ku ew bi rêbazên din ên dermankirina nîtrojena amonyakê re were hev kirin, an jî ji bo dermankirina ava qirêj a nîtrojena amonyakê ya bi konsantrasyona kêm were bikar anîn.

Hilberîner û Pêşkêşvanê Zeolîta 4A ya Bi Komî | EVERBRIGHT (cnchemist.com)