Kako izmjeriti stopu denitrifikacije u pročišćavanju otpadnih voda: Vodič-po-korak

Razumijevanjebrzina denitrifikacijeu anoksičnom spremniku ključan je za optimizaciju pročišćavanja otpadnih voda, osiguranje kvalitete otpadnih voda i izračun točneizvor ugljika doza. Ovaj vodič objašnjava laboratorijski postupak za mjerenje stopa denitrifikacije pomoću aktivnog mulja, kao i kako primijeniti rezultate u stvarnom radu postrojenja.

Brzina denitrifikacije kvantificira količinu nitratnog dušika (NE₃⁻-N) troši jedan gram mulja na sat. Čimbenici koji utječu na ovu stopu uključuju:

Temperatura vode

Dob mulja

Vrsta izvora ugljika

Mikrobna aktivnost mulja

Dizajnirane vrijednosti često su teoretske (npr. 0,05 mg NO₃⁻-N/g·h), ali stvarne radne brzine mogu biti mnogo niže (npr. 0,02 mg NO3⁻-N/g·h), zbog čega je precizno mjerenje neophodno zaoptimizacija izvora ugljika.

Laboratorijska oprema:

Konusne tikvice (250–500 ml) s gumenim čepovima

Magnetna ili ručna miješalica

Timer

Šprice od 50 ml i boce za uzorke

Postavljanje filtracije (filter papir i lijevak ili vakuumski uređaj)

Spektrofotometar za mjerenje nitratnog dušika

Prijenosni mjerač otopljenog kisika (DO).

Reagensi:

Kalijev nitrat (analitički stupanj)

Izvor ugljika: natrijev acetat ili glukoza

Uzorak3–4 litre aktivnog muljaizkraj anoksičnog spremnika. Nemojte koristiti mulj iz aerobnih ili anaerobnih spremnika.

Transport mulja u laboratorijunutar 1 sata.

Prikupite uzorke ulazne i otpadne vode iz anoksičnog spremnika za osnovno mjerenje nitrata.

Savjet:Mulj na kraju anoksičnog spremnika sadrži stabilizirane denitrifikacijske bakterije, osiguravajući pouzdane podatke o stopi denitrifikacije.

MjeraMLSS(iliMLVSSako je moguće) standardnim laboratorijskim metodama.

Ulijte talog u konusnu tikvicu, ostavljajući 1/3 volumena za miješanje.

Prethodno miješajte 30 minuta kako biste uklonili zaostali nitratni dušik (pre-miješanje).

Izmjerite nitratni dušik u supernatantu; nastavite miješati ako razine ostanu visoke.

Pripremite avisoko{0}}koncentrirana otopina nitrata(npr. 10 mg NO3⁻-N/mL).

Dodajte dovoljno otopine nitrata da dosegnete30–40 mg/L nitratnog dušikau tikvici.

Odmah promiješajte i uzmite anula{0}}vremenski uzorak (0 min). Filtrirajte i snimite.

Uzmite dodatne uzorke svakih 30 minuta: 30, 60, 90 minuta (po izboru 120 minuta). Odmah filtrirajte.

Održavatinizak DO (<0.1 mg/L)tijekom cijelog eksperimenta. Podesite brzinu miješanja kako biste izbjegli ulazak zraka.

Nacrtajte koncentracije nitratnog dušika na četiri točke uzorkovanja u proračunskoj tablici programa Excel-vrijeme na x-osi i koncentraciju nitratnog dušika na y-osi. Obično će se pojaviti-ravna linija koja se naginje prema dolje. Nagib ove linije predstavlja brzinu kojom se nitratni dušik smanjuje tijekom vremena, izraženu u mg NO₃⁻-N/(L·h). Podijelite ovaj nagib s koncentracijom mulja (MLSS ili MLVSS) u tikvici kako biste dobili specifičnu brzinu denitrifikacije.

Na primjer: ako je MLSS miješane tekućine u tikvici 3500 mg/L (3,5 g/L), a nagib smanjenja nitratnog dušika je 5,0 mg/(L·h), tada je specifična brzina denitrifikacije 5,0 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻-N/(g MLSS·h). Preračunavanjem u MLVSS, ako je omjer MLVSS/MLSS 0,65, stopa denitrifikacije temeljena na MLVSS je 1,43 ÷ 0.65=2.2 mg/(g MLVSS·h). Izraženo u standardnim jedinicama, to je 2,2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h).

U stvarnom radu, normalna stopa denitrifikacije je 2-5 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h). Vrijednosti ispod 2 označavaju slabu aktivnost mulja ili nisku temperaturu vode, dok vrijednosti iznad 5 označavaju visoko aktivan mulj.

Primjer:

MLSS=3,500 mg/L (3,5 g/L)

Smanjenje nitrata=5 mg/(L·h)

Specifična stopa=5 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻-N/(g MLSS·h)

MLVSS/MLSS=0.65 → Brzina=2.2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h)

Referenca:Normalne stope kreću se od 2–5 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h).

Izračunajte ukupne aktivne mikroorganizme u anoksičnom spremniku:

Ukupni MLVSS (kg)=MLVSS (g/L) × Volumen spremnika (m³)

Pomnožite s izmjerenom stopom denitrifikacije da biste dobilidnevni kapacitet uklanjanja nitrata(kg/dan).

Usporedite s potrebnim uklanjanjem nitrata (ulazna koncentracija – ciljni efluent).

Dodajte izvor ugljika da popunite prazninu:

Natrijev acetat: 3,5–5 g/g NO₃⁻-N

Glukoza: 2,5–3,5 g/g NO₃⁻-N

Primjer:

Protok: 10.000 m³/d, MLVSS: 2.500 mg/L, volumen spremnika: 2.000 m³

Ukupna MLVSS: 5.000 kg

Stopa denitrifikacije: 2,2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h) → uklanjanje 264 kg/dan

Ako je potrebno uklanjanje < 264 kg/dan → dodajte izvor ugljika za postizanje cilja.

Stope denitrifikacije niže su zimi zbog smanjene aktivnosti mikroba.

Provoditi pokuse uljeto (maksimalna stopa)izima (min. stopa).

Interpolirajte međustope za prilagodbu doziranja izvora ugljika tijekom godine.