¿Cuál es la causa del análisis y la solución del nitrógeno amoniacal que excede el estándar?
Respuesta rápida: Para temas de aguas residuales, bioquímicas y de tratamiento de aguas residuales, los operadores generalmente se mueven más rápido cuando revisan la etapa del proceso, los datos de calidad del agua y el objetivo de control juntos en lugar de perseguir un solo síntoma.
El nitrógeno es el principal nutriente que causa la eutrofización de las masas de agua, la contaminación de las fuentes de nitrógeno causa muchos problemas ambientales peligrosos, el contenido de las normas de emisión pertinentes y los indicadores numéricos mejoran constantemente.
Mecanismo de eliminación de nitrógeno
La eliminación de nitrógeno no se elimina mediante la eliminación de la sobreabsorción celular, el mecanismo principal es:
1. El nitrógeno orgánico particulado no biodegradable se convierte en un componente de lodo activado mediante biofloculación y se elimina del sistema excluyendo el lodo activado restante;
2. El nitrógeno orgánico biodegradable en partículas se convierte en nitrógeno orgánico biodegradable soluble mediante hidrólisis. El nitrógeno orgánico no biodegradable disuelto, que se vierte con el efluente tratado, determina la concentración de nitrógeno orgánico del efluente;
3. El nitrógeno orgánico biodegradable disuelto se convierte en nitrógeno amoniacal mediante la amonificación de bacterias heterótrofas, en las que la urea se puede hidrolizar rápidamente en carbonato de amonio. Las bacterias nitrificantes oxidan el nitrógeno amoniacal a nitrato en condiciones aeróbicas, y las bacterias desnitrificantes reducen heterotróficamente el nitrato a nitrógeno gaseoso en condiciones anóxicas, que se elimina del agua.
Debido al área anóxica, la desnitrificación requiere una gran cantidad de fuente de carbono, por lo que el área anóxica general se coloca en el extremo frontal del tratamiento biológico (extremo de entrada), pero el agua de entrada es principalmente nitrógeno amoniacal, menos nitrógeno nitrato, no puede ser desnitrificación, por lo que es necesario reflujo interno.
La concentración total de nitrógeno en el efluente del tanque bioquímico y el reflujo interno es la misma, por lo tanto, incluso en el estado teórico, la tasa máxima de eliminación de nitrógeno solo puede alcanzar (r+R)/(1+r+R), de la cual, r es la relación de reflujo interno, R es la relación de reflujo de lodo.
Proceso de eliminación bioquímica de nitrógeno.
El proceso de eliminación bioquímica de nitrógeno contiene principalmente proceso de amonificación, proceso de nitrificación, proceso de desnitrificación, proceso de desnitrificación que contiene todo el proceso de desnitrificación y desnitrificación de corto alcance, ciclo de generación de bacterias nitrificantes de 5 a 8 días, ciclo de generación de bacterias desnitrificantes de aproximadamente 15 días.
1. Proceso de amonificación:El proceso de amonificación es la descomposición microbiana de compuestos orgánicos de nitrógeno para producir amoníaco, generalmente se puede dividir en dos pasos. El primer paso es la degradación de compuestos orgánicos nitrogenados (proteínas, ácidos nucleicos, etc.) en compuestos nitrogenados simples como péptidos, aminoácidos, aminoazúcares, etc. El segundo paso es la degradación de compuestos nitrogenados simples producidos en el proceso de desamidación en NH₃.
2. Proceso de nitrificación:
El principio del proceso de reacción de nitrificación es: en condiciones aeróbicas, las bacterias nitrificantes oxidan el amoníaco y el nitrógeno en nitrito y nitrato.
Incluyendo dos pasos de reacción básicos: las bacterias nitritas involucradas en la conversión del nitrógeno amoniacal en reacción de nitrito; Bacterias nitrato implicadas en la conversión de nitrito en reacción de nitrato.
3. Proceso de desnitrificación:
El principio del proceso de reacción de desnitrificación es: en condiciones anóxicas, el uso de bacterias desnitrificantes reducirá los nitritos y nitratos a nitrógeno y escapará de las aguas residuales, para lograr el propósito de eliminación de nitrógeno.
La desnitrificación es el proceso de reacción de nitrificación de nitrato y nitrito reducidos a nitrógeno, las bacterias desnitrificantes son una clase de microorganismos anóxicos partenogenéticos heterótrofos de energía química. Las bacterias nitrito y nitrato son autótrofas quimioenergéticas, que utilizan CO₂, CO₃²ˉ, HCO₃-, etc., como fuente de carbono, y obtienen energía mediante la reacción redox de NH₃, NH⁴﹢ o NO²ˉ. El proceso de reacción de nitrificación debe llevarse a cabo en condiciones aeróbicas y utiliza oxígeno como aceptor de electrones y nitrógeno elemental como donante de electrones.
Cuando hay oxígeno molecular, las bacterias desnitrificantes usan descomposición oxidativa de la materia orgánica, el uso de oxígeno molecular como aceptor final de electrones, cuando no hay oxígeno molecular, las bacterias desnitrificantes usan nitrato y nitrito en el N ³ ﹢ y N ⁵ ﹢ como aceptor de electrones, la materia orgánica se usa como fuente de carbono para proporcionar el donante de electrones para proporcionar energía y estabilización oxidativa, lo que se puede ver que la reacción de desnitrificación debe llevarse a cabo bajo condiciones anóxicas. Esto significa que la desnitrificación debe realizarse en condiciones anóxicas.
Durante la desnitrificación, las bacterias desnitrificantes necesitan fuentes de carbono orgánico (p. ej., carbohidratos, alcoholes, ácidos orgánicos) como donadores de electrones y utilizan nitrógeno en NO³ˉ para la respiración anóxica. La reacción de nitrificación consume 4,57 g de oxígeno y 7,14 g de alcalinidad por 1 g de nitrógeno amoniacal oxidado, lo que se manifiesta como una disminución del pH. Durante la desnitrificación, la eliminación del nitrógeno nitrato va acompañada de la eliminación de la fuente de carbono, que se descuenta a DO2.6 gy además, el proceso de desnitrificación compensa la alcalinidad de 3,57 g.
Imagen de todo el proceso de desnitrificación y diagramas breves de principios bioquímicos del proceso de desnitrificación.
El nitrógeno amoniacal excede la razón y la solución estándar.
1. Alta concentración de materia orgánica
Motivo del análisis: la operación y la gestión no están implementadas, el efecto de pretratamiento es deficiente, hay más SS, por lo que la concentración de materia orgánica en el agua de alimentación bioquímica del tratamiento de aguas residuales es demasiado alta, lo que ha excedido la capacidad de procesamiento de los productos bioquímicos, lo que lleva a la eliminación de DQO y el nitrógeno amoniacal es ineficiente. La DQO es alta, lo que inhibirá la actividad de las bacterias nitrificantes y ayudará a estimular la actividad de las bacterias anaeróbicas, lo que conducirá a la hidrólisis del nitrógeno orgánico en amoníaco, lo que provocar que el contenido de nitrógeno amoniacal de las aguas residuales sea mayor. más alto.
Solución: detener inmediatamente la entrada de agua para aireación caliente, apertura continua de reflujo interno y externo; detener la descarga de lodos para asegurar su concentración; Si la materia orgánica ha provocado la expansión de bacterias no filamentosas, se puede agregar PAC para aumentar la floculación del lodo y agregar antiespumante para eliminar el impacto de la espuma. Seguimiento para mejorar el nivel de gestión, hacer un buen trabajo de pretratamiento inicial y reducir la carga bioquímica.
2. Anomalía del reflujo interno
Motivo del análisis: reflujo interno anormal debido a fallas eléctricas, fallas mecánicas o razones provocadas por el hombre. El reflujo interno causado por el nitrógeno amoniacal que excede el estándar también se puede atribuir al impacto de la materia orgánica, porque no hay reflujo del líquido de nitrificación, lo que resulta en una piscina aeróbica, solo una pequeña cantidad de nitrógeno nitrato transportada por el reflujo externo, el ambiente anaeróbico general, la fuente de carbono solo se hidrolizará y acidificará y no se metabolizará en dióxido de carbono, por lo que una gran cantidad de materia orgánica en el tanque de aireación, lo que resulta en un aumento del nitrógeno amoniacal.
Solución: el reflujo interno ha provocado un aumento del nitrógeno amoniacal, revise la bomba de reflujo interno, detenga o reduzca la ingesta de agua para una aireación caliente; El sistema de nitrificación se ha derrumbado, detenga la entrada de agua para aireación caliente, si hay condiciones, la situación es más urgente, se puede agregar lodos bioquímicos a un sistema de desnitrificación similar, para acelerar la recuperación del sistema. Seguimiento comprobar periódicamente la bomba de retorno, detección oportuna y resolución del problema.
3. El pH es demasiado bajo
Analice la razón: los microorganismos generales deben estar en el rango de pH = 6-9 es más apropiado, generalmente el pH bajo causado por el nitrógeno amoniacal excede el estándar, hay tres casos:
un.El reflujo dentro es demasiado grande o el reflujo en la aireación abierta es demasiado grande, lo que resulta en el transporte de una gran cantidad de oxígeno a la piscina anóxica, daño al ambiente anóxico, metabolismo aeróbico de las bacterias desnitrificantes, parte de la materia orgánica se metaboliza aeróbicamente, lo que afecta gravemente la integridad de la desnitrificación, porque la desnitrificación puede compensarse por el metabolismo de la reacción de nitrificación con la alcalinidad de la mitad, por lo que debido a la destrucción del ambiente anóxico conduce a una reducción de la alcalinidad generada por la reducción del pH por debajo del pH apropiado de la bacteria nitrificadora. Una vez que se inhibe el pH de la reacción de nitrificación, el nitrógeno amoniacal aumenta.
b. La proporción de CN del agua de entrada es insuficiente, la razón también es que la desnitrificación es incompleta y la alcalinidad producida es menor, lo que resulta en una disminución del pH.
do. El pH disminuye continuamente debido a la disminución de la alcalinidad del agua de alimentación.
Solución: descubrió que la disminución continua del pH debería comenzar agregando álcali para mantener el pH y luego analizar para encontrar la causa; si el pH es demasiado bajo ha provocado el colapso del sistema, en primer lugar, hay que sumar el pH del sistema, y luego perforar la aireación o añadir el mismo tipo de lodo.
4.DO es demasiado bajo
Análisis de motivos: el envejecimiento del aireador y la aireación intermitente pueden conducir fácilmente a la obstrucción del aireador, la oxigenación y la mezcla de la aireación de la piscina se bloquean, mientras que la reacción de nitrificación es el metabolismo aeróbico, es necesario garantizar que la piscina de aireación de oxígeno disuelto en un ambiente adecuado (piscina anóxica DO = 0,2 ~ 0,5 mg/L, piscina aeróbica DO ≥ 2 mg/L) se pueda llevar a cabo normalmente, y una OD demasiado baja provocará que se bloquee la nitrificación, el El nitrógeno amoniacal supera el estándar.
Solución: reemplace el cabezal de aireación; aumente la potencia de conversión de frecuencia del ventilador, aumente el volumen de aire.
5. La edad del lodo es demasiado baja
Análisis de la razón: demasiada descarga de lodo y muy poco reflujo de lodo conducirán a una reducción de la edad del lodo, debido a que las bacterias tienen un período de generación, la SRT es menor que el período de generación, lo que provocará que las bacterias no se puedan recolectar en el sistema, la formación de cepas dominantes, por lo que los metabolitos correspondientes no se pueden eliminar. Generalmente la edad del lodo es 3-4 veces mayor que el período de generación bacteriana. En las series múltiples, el retorno de lodo no está equilibrado y la diferencia entre el retorno de lodo de cada serie es demasiado grande, lo que provoca un aumento de nitrógeno amoniacal en la serie con menor retorno de lodo.
Solución: reducir el consumo de agua o aireación amortiguada; añadir el mismo tipo de lodo;si el problema es causado por un reflujo de lodo desequilibrado, reduzca la serie problemática de ingesta de agua o aireación amortiguada, para garantizar que la serie normal de operación sea parte del reflujo de lodo a la serie problemática, cada serie de dispositivos de medición de flujo configurados para facilitar la observación.
6. Impacto de las fluctuaciones en la calidad del agua
Análisis de motivos: fluctuaciones en la calidad y cantidad del agua, el tratamiento regulador de la piscina no está implementado, lo que resulta en un aumento repentino del agua con nitrógeno amoniacal, el colapso del sistema de eliminación de nitrógeno, el nitrógeno amoniacal del agua excede el estándar.
Solución: Asegúrese de que el pH del caso, agregue el mismo tipo de lodo, sistema de recuperación de aireación perforado; al final del proceso para agregar un dispositivo de reacción y dosificación del eliminador de nitrógeno amoniacal para el manejo de emergencias.
7. Baja temperatura
Análisis del motivo: la temperatura del agua en invierno es muy baja, especialmente la diferencia de temperatura entre el día y la noche, a menudo más baja que la temperatura necesaria para el metabolismo bacteriano, lo que hace que las bacterias estén inactivas y el sistema de nitrificación sea anormal.
Solución: enterrar la piscina en la etapa de diseño; aumentar de antemano la concentración de lodos; calentar el agua entrante a la temperatura adecuada (la temperatura óptima de la reacción de nitrificación es generalmente de 20 a 30 ℃, la velocidad de la reacción de nitrificación disminuye por debajo de 15 ℃ y se detiene por debajo de 5 ℃; la temperatura óptima de desnitrificación es de 20 a 40 ℃ y la actividad de las bacterias desnitrificantes disminuye por debajo de 15 ℃; la temperatura óptima de las bacterias aeróbicas comunes es generalmente de 15 a 30 ℃).
8. Problema de selección de procesos.
Análisis de motivos: el proceso de desnitrificación elegido es un tanque de aireación simple, oxidación por contacto, SBR, etc., estos procesos, de hecho, para garantizar que HRT (tiempo de retención hidráulica) y SRT (edad del lodo) sean lo suficientemente largos, estos procesos pueden eliminar el nitrógeno amoniacal, pero no son económicos.
Solución: ampliar HRT y SRT, como transformarlos en MBR para mejorar la edad del lodo, etc.; aumentar el tanque de desnitrificación en el frente.
A lista de verificación de procesos prácticos para temas de tratamiento de aguas residuales
La mayoría de los problemas de tratamiento de aguas residuales son problemas del sistema. Los equipos generalmente obtienen mejores resultados cuando primero definen la etapa del proceso y el objetivo de calidad del agua, luego revisan juntos los factores biológicos, químicos y operativos antes de realizar una corrección a escala de planta.
- Comience desde la etapa del proceso: los pasos de pretratamiento, tratamiento biológico, manejo de lodos y pulido de pueden señalar causas fundamentales muy diferentes.
- Compruebe los datos básicos de calidad del agua juntos: El pH, la DQO, el nitrógeno, la salinidad, el estado del lodo y el oxígeno disuelto a menudo deben leerse como una sola imagen.
- Revise el cumplimiento y la operatividad al mismo tiempo: la solución local más rápida aún puede ser un movimiento comercial equivocado si desestabiliza otra parte de la planta.
- Utilice validación piloto o por etapas cuando sea posible: los sistemas de aguas residuales a menudo responden de manera diferente a escala que en supuestos de banco simplificados.
Referencias de productos recomendados
- CHLUMINIT LAP: Una buena opción cuando se están revisando la respuesta a la luz azul o las ventanas de curado avanzado.
- CHLUMIAF 094: Un antiespumante de referencia equilibrado para revestimientos a base de agua y muchas pantallas generales de control de espuma.
- CHLUMIAF 3062: Útil cuando la compatibilidad de la tinta de impresión y la tinta UV es importante en la pantalla antiespumante.
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Preguntas frecuentes para compradores y formuladores
¿Por qué muchos problemas de aguas residuales resisten soluciones de un solo paso?
Porque el síntoma visible a menudo es creado por varias variables de proceso que interactúan en lugar de una causa aislada.
¿Deben evaluarse los cambios operativos solo mediante un indicador de salida?
Unormalmente no. Una decisión de tratamiento estable debe considerar el equilibrio del proceso, el cumplimiento, el comportamiento de los lodos y también el efecto en los pasos posteriores.