Cosa sono la nitrificazione a breve termine e la denitrificazione a breve termine?

Nel campo della denitrificazione biologica, la nitrificazione a corto raggio e la denitrificazione a corto raggio sono due processi importanti. Essi sfondano i tradizionali percorsi di nitrificazione e denitrificazione a gamma completa e raggiungono un'efficiente rimozione dell'azoto regolando la struttura della comunità microbica.

01 Nitrificazione a breve termine

La nitrificazione a breve termine si riferisce al processo in cui, durante il processo di denitrificazione biologica, il processo di ossidazione dell'azoto ammoniacale viene portato solo allo stadio nitrito attraverso specifici mezzi di controllo del processo, ovvero l'azoto ammoniacale (NH₄⁺) viene prima ossidato in nitrito ( NO₂⁻) e il nitrito non viene più ulteriormente ossidato in nitrato (NO₃⁻). Questo processo dipende principalmente dal potenziamento dell'attività dei batteri ossidanti l'ammoniaca (AOB) e dall'efficace inibizione dell'attività dei batteri nitrificanti (NOB). Il vantaggio della nitrificazione a breve termine è che riduce il consumo di ossigeno e la richiesta di fonti di carbonio, riduce il carico della successiva fase di denitrificazione e quindi migliora l’efficienza di denitrificazione dell’intero sistema.

Fattori influenzanti e strategie di ottimizzazione:

Concentrazione DO: Il DO deve essere rigorosamente controllato a 0,5-1,5 mg/L per inibire i batteri nitrificanti e favorire i batteri ossidanti l'ammoniaca.

Temperatura e valore pH: La temperatura adeguata (20-30 ℃) e l'ambiente con pH da neutro a debolmente alcalino favoriscono il funzionamento stabile di

nitrificazione a breve termine.

SRT (età del fango): Accorciare opportunamente l'SRT è favorevole alla coltivazione selettiva di batteri nitrificanti a breve termine.

Carico influente: Mantenere un carico stabile di azoto ammoniacale per evitare danni al sistema di nitrificazione a corto raggio causati da shock.

02 Denitrificazione a corto raggio

La denitrificazione a corto raggio si riferisce alla riduzione diretta di nitrati o nitriti in azoto gassoso (N₂), saltando la fase di riduzione di NO₃⁻ a NO₂⁻ nel processo di denitrificazione convenzionale. Questo processo di solito richiede speciali batteri denitrificanti che possono utilizzare direttamente il nitrito come accettore di elettroni per la reazione di denitrificazione in ambiente anossico. La denitrificazione a corto raggio può non solo evitare il prodotto intermedio - ossido nitrico (NO) prodotto nel tradizionale processo di denitrificazione, riducendo la pressione ambientale, ma anche migliorare il tasso di rimozione totale dell'azoto e risparmiare l'input di fonte di carbonio organico.

Fattori influenzanti e strategie di ottimizzazione:

Ambiente anossico: Condizioni anossiche rigorose sono alla base della denitrificazione a breve raggio e la DO dovrebbe essere controllata al di sotto di 0,5 mg/L.

Valore del pH: Il pH compreso tra 6,0 e 8,0 favorisce la crescita e l'attività dei batteri denitrificanti a corto raggio.

Temperatura: La temperatura adeguata (20-30 ℃) aiuta ad aumentare il tasso di denitrificazione.

Tipologia e fornitura di fonte di carbonio: selezionare fonti di carbonio facilmente degradabili ed efficienti e aumentare adeguatamente l’offerta di carbonio per promuovere la denitrificazione a breve raggio.

Stato del flusso e miscelazione nel reattore: garantire una miscelazione uniforme nel reattore per evitare un'eccessiva concentrazione di ossigeno in aree locali.

03Come regolare le comunità microbiche per ottenere nitrificazione e denitrificazione a breve termine?

Controllo dell'ossigeno disciolto: La realizzazione della nitrificazione a breve termine dipende dall'inibizione dell'attività dei batteri nitrificanti (NOB). Di solito, la concentrazione di ossigeno disciolto nel reattore è strettamente controllata per mantenere un livello basso in grado di garantire il normale funzionamento dei batteri ossidanti l'ammoniaca (AOB) e inibire la crescita di NOB.

Regolazione della temperatura e del pH: Diverse popolazioni microbiche hanno diversa adattabilità alle condizioni ambientali. Regolando la temperatura e il valore del pH del reattore è possibile promuovere selettivamente l'attività della comunità batterica bersaglio. Ad esempio, alcuni AOB specifici possono avere un’attività maggiore a temperature più basse o entro un intervallo di pH specifico.

Ottimizzazione SRT (età dei fanghi) e HRT (tempo di ritenzione idraulica): Un'impostazione ragionevole dell'età dei fanghi e del tempo di ritenzione idraulica del bioreattore può aiutare ad arricchire selettivamente AOB eliminando o inibendo la proliferazione di NOB.

Aerazione alternata e trattamento anossico: Utilizzare l'aerazione intermittente o il trattamento segmentato per creare condizioni ambientali favorevoli alla nitrificazione e alla denitrificazione a breve termine. Ad esempio, convertire prima l'azoto ammoniacale in nitrito in condizioni aerobiche, quindi passare rapidamente a condizioni anossiche o anaerobiche in modo che il nitrito venga ridotto direttamente in azoto.

Aggiunta di inibitori: Alcune sostanze chimiche possono essere utilizzate come inibitori del NOB, come metanolo, isopropanolo, ecc., che possono inibire efficacemente l'attività del NOB, ottenendo così una nitrificazione a breve termine.

Strategia di aggiunta della fonte di carbonio: L'aggiunta appropriata di una fonte di carbonio può regolare il processo di denitrificazione, in modo che il nitrito venga utilizzato come accettore di elettroni prima del nitrato, ottenendo una denitrificazione a breve termine.

In sintesi, attraverso una serie di precisi metodi di controllo del processo, i processi di nitrificazione e denitrificazione a breve termine possono essere indotti con successo e gestiti stabilmente nei sistemi di trattamento delle acque reflue, migliorando così l’efficienza della denitrificazione, riducendo il consumo di energia e la generazione di sottoprodotti.