D’fhorbair Saotharlann Biteicneolaíochta Kluyver in Ollscoil Teicneolaíochta Delft san Ísiltír an próiseas um Ocsaídiú Amóinia Anaeróbach (ANAMMOX) i 1990. Briseann an próiseas seo trí na coincheapa bunúsacha teoiriciúla de phróisis traidisiúnta a bhaint nítrigine bitheolaíoch. Faoi choinníollacha anaeróbach, déantar amóinia a ocsaídiú go gás nítrigine trí úsáid a bhaint as amóinia mar dheontóir leictreon agus níotráit nó nítrít mar ghlacadóir leictreon. Sábhálann sé seo níos mó ná 60% den soláthar ocsaigine i gcomparáid le nítriú iomlán (ocsaídiú amóinia go níotráit). Trí úsáid a bhaint as amóinia mar an deontóir leictreon, sábhálann sé an fhoinse carbóin a theastaíonn i bpróisis traidisiúnta chun nítrigin bhitheolaíoch a bhaint.
Tá buntáistí ag baint le próiseas ANAMMOX ar nós éifeachtacht ard a bhaint nítrigine, costais oibriúcháin íseal, agus lorg beag, agus tá acmhainneacht mhór forbartha aige i gcóireáil fuíolluisce. Faoi láthair, tá an próiseas seo ag éirí níos aibí i gcóireáil sloda cathrach. Tá ráta bainte nítrigine toirtmhéadrach (NRR) chomh hard le 9.5 kg N/(m3·d) ag an gcéad aonad scála táirgeachta ANAMMOX ar domhan, atá suite ag ionad cóireála fuíolluisce Dokhaven i Rotterdam, an Ísiltír. Ina theannta sin, tá próiseas ANAMMOX á ghlacadh níos mó agus níos mó i gcóireáil fuíolluisce nítrigine ard-amóinia, amhail fuíolluisce tionsclaíoch coipthe, láisteáit líonadh talún, agus fuíolluisce dobharshaothraithe, agus a fheidhmchláir innealtóireachta ag scaipeadh go tapa ar fud an domhain.
Prionsabal Ocsaídiú Amóinia Anaeróbach
Is imoibriú bitheolaíoch é anammox faoi choinníollacha anaeróbach, ag baint úsáide as amóinia mar dheontóir leictreon agus nítrít mar ghlacadóir leictreoin chun nítrigin agus níotráit a tháirgeadh. Tá dhá phróiseas i gceist le Anammox: an chéad, meitibileacht dianscaoilte (táirgeadh fuinnimh), nuair a fheidhmíonn amóinia mar dheontóir leictreon agus nítrít mar ghlacadóir leictreon, ag imoibriú i gcóimheas 1:1 chun gás nítrigine a tháirgeadh, ag stóráil an fhuinnimh mar ATP; sa dara háit, anabolism, nuair a fheidhmíonn nítrít mar ghlacadóir leictreon, ag soláthar cumhachta laghdaitheora, agus ag baint úsáide as dé-ocsaíd charbóin agus ATP a tháirgtear ó mheitibileacht dianscaoilte chun ábhair cheallacha a shintéisiú, níotráit a tháirgeadh sa phróiseas. Is iad baictéir ocsaídiúcháin amóinia anaeróbach (AnAOB) a chuireann ocsaídiú amóinia anaeróbach i bhfeidhm.
NH4++ NÍL2-= N2+ 2H2O, ΔG=-358kg/mol
Is éard atá sa phróiseas ocsaídiúcháin amóiniam anaeróbach (ANAO) dhá chéim den chuid is mó: Is é an chéad chéim ná nítriginiú páirteach, nach gá ach thart ar 55% den nítrigin amóinia a thiontú go nítrít nítrít; Is é an dara céim ná ocsaídiú amóiniam anaeróbach (ANAO), áit a ndéantar nítrigin amóinia, faoi choinníollacha anaeróbach, a ocsaídiú go gás nítrigine ag nítrít nítrít mar ghlacadóir leictreon. Mar sin, tugtar an próiseas PN/A air freisin.
Sa phróiseas seo, déantar thart ar 89% den nítrigin neamhorgánach a thiontú go gás nítrigine, agus déantar an 11% eile a thiontú go nítrigine níotráite. I gcomparáid le próisis dínitriúcháin nítriúcháin traidisiúnta, tá buntáistí suntasacha teicneolaíochta ag ANAO. Níl a thomhaltas fuinnimh aeraithe ach 55-60% de na próisis thraidisiúnta; ní theastaíonn beagnach aon fhoinse carbóin don phróiseas seo. Más gá foinse carbóin a chur leis le linn ANAO chun táirgí níotráite a bhaint, tá an méid a chuirtear leis i bhfad níos lú freisin ná mar a dhéantar i bpróisis thraidisiúnta. Laghdaítear an dáileog 90%; is féidir leis an bpróiseas anammox tomhaltas alcaileacht a laghdú 45%. Ag an am céanna, tá táirgeadh sloda an phróisis anammox i bhfad níos ísle ná mar a bhaineann le próisis denitrification traidisiúnta, rud a laghdóidh go mór na costais cóireála agus diúscartha sloda iomarcacha.
Fachtóirí a mbíonn tionchar acu ar Anammox
Is dúshlán reatha é coinníollacha maireachtála oiriúnacha a chruthú do bhaictéir anammox i gcórais chóireála fuíolluisce príomhshrutha, lena n-áirítear saibhriú baictéir anammox agus AOB (baictéir nítríteacha amóinia, a thiontaíonn nítrít amóinia go nítrít), agus cosc a chur ar bhaictéir NOB (baictéir ocsaídeacha nítrít, a thiontaíonn nítrít go níotráit).
1. Teocht
Tá tionchar mór ag teocht ar ghníomhaíocht meitibileach na miocrorgánaigh. Léiríonn torthaí taighde roimhe seo gurb é 35 céim an teocht is fearr le haghaidh anammox. Is í an teocht is fearr le haghaidh Anammox ná nuair a bhíonn a mheitibileacht bhitheolaíoch is tapúla agus a timthriall atáirgthe is giorra. Mar sin féin, tá teocht an chuid is mó de fhuíolluisce uirbeach iarbhír íseal (10-25 céim ), go háirithe i roinnt réigiún domhanleithead ard mar thuaisceart mo thíre, áit a mbíonn teocht an fhuíolluisce faoi bhun 10 gcéim go minic. Is dúshlán suntasach é éifeachtacht agus cobhsaíocht Anammox sna réimsí seo.
Is gnách go mbíonn teocht phríomhshrutha an fhuíolluisce uirbigh thart ar 10–20 céim , níos ísle ná an teocht fáis optamach AnAOB (25–40 céim ), rud a chuirfidh isteach ar fhás Anammox. 2. Tiúchan Amóinia agus Nítríte
Is iad na foshraitheanna le haghaidh ocsaídiúcháin amóiniam anaeróbach (ANAMO) amóinia agus nítrít. Mar sin féin, is féidir le tiúchan ró-ard den dá shubstaint seo bac a chur ar an bpróiseas. Tá sé léirithe ag staidéir gurb iad 38.0–98.5 nmol/L na tiúchana coiscthe d’amóinia, agus do nítrít, 5.4–12.0 nmol/L. Dúirt Jetten et al. fuarthas amach go bhfuil bac suntasach ar phróiseas ANAMMOX ag tiúchan nítrít os cionn 20 nmol/L. Is féidir le nochtadh fada (2 uair) do thiúchan arda nítrít gníomhaíocht ANAMMOX a mhilleadh go hiomlán, ach ag tiúchan nítrít níos ísle (thart ar 10 nmol/L), tá a ghníomhaíocht fós sách ard.
3. Luach pH
Ós rud é go ndíscaoileann amóinia agus nítrít i dtuaslagáin uiscí, bíonn tionchar ag luach pH ar ANAMMOX. Tá sé léirithe ag staidéir go n-oibríonn próiseas ANAMMOX go maith laistigh de raon pH 6.7–8.3, le pH optamach thart ar 8.
4. Tionchar Ábhar Orgánach
An t-ábhar COD i bhfuíolluisce... Cothaíonn sé fás baictéir dínitríneacha heitrotrófacha agus cuireann sé cosc ar phróiseas Anammox. Ní féidir le próiseas Anammox ceannasach a ghlacadh ach amháin nuair a ídíonn an chéad COD go leibhéal íseal. Tá an tsaincheist seo an-fheiceálach i gcóireáil fuíolluisce uirbeach ard-déine. Léiríonn taighde Winkler et al., ag 25 céim , má tá cóimheas C/N an amhuisce < 0.5, féadfaidh Anammox agus dínitriú heitrotrófach a bheith ann go comhchuí gan laghdú ar éifeachtacht bhaint nítrigine mar thoradh air.
5. Cobhsaíocht Nítríte Gearr-Agus an próiseas Anammox á chur i bhfeidhm, ní mór gníomhaíocht NOB a íoslaghdú oiread agus is féidir faoi choinníollacha príomhshrutha chun carnadh nítrít a cheadú agus chun an córas nítríte a choinneáil i riocht gearr nítriúcháin. Tá sé seo ríthábhachtach chun cobhsaíocht Anammox a chinntiú. Tá gnáthoibriú an phróisis bunúsach agus baineann sé go díreach lena éifeacht cóireála. Is féidir na spriocanna thuasluaite a bhaint amach trí amóinia saor a rialú. Dá bhrí sin, is é sin an fáth a gcuirtear anammox i bhfeidhm go príomha ar fhuíolluisce nítrigine ard-amóinia, toisc go bhféadfadh amóinia saor i bhfuíolluisce nítrigine ard-amóinia bac a chur ar NOB, an córas a choinneáil i staid ghearr nítriúcháin faoi choinníollacha rialaithe oiriúnacha. Mar sin féin, i bhfuíolluisce cathrach, tá tionchar ag teocht agus nítrigin amóinia ar chobhsaíocht an nítrigin ghearrtha ghearr, rud a fhágann go bhfuil oibriú cobhsaí dodhéanta! Sa phróiseas PN/A, tá tionchar ag teocht ar an gcéim ghearrtha nítriúcháin ghearrtha freisin toisc go gcuirtear bac ar ghníomhaíocht AOB ag teochtaí ísle, rud a laghdaíonn an ráta comhshó nítrigine amóinia. Ina theannta sin, tá fuinneamh gníomhachtaithe AOB níos airde ná fuinneamh NOB, rud a fhágann nach bhfuil dóthain carnadh NO2 ann, rud nach féidir le go leor foshraith a sholáthar don imoibriú Anammox.
Próiseas ANAMMOX agus a Phróisis Dhíorthaigh
Is féidir teicneolaíochtaí Anammox a úsáidtear in iarratais innealtóireachta praiticiúla a roinnt i bpróisis sloda ar fionraí, sloda gráinneach, agus bithscannán.
1. Próiseas Sloda ar Fionraí
AOB agus AAOB Ag fás go mall agus le timthriallta fada giniúna, cailltear miocrorgánaigh go héasca i ngnáthchórais sloda ar fuaidreamh. Mar sin, is minic a úsáideann próisis sloda ar fionraí imoibreoirí baisc seicheamhaithe (SBRanna) chun miocrorgánaigh a choinneáil.
As na teicneolaíochtaí SBR anammox go léir, is próiseas DEMON iad 80%. Cuireadh an próiseas seo i bhfeidhm ar dtús ag ionad cóireála fuíolluisce Strass san Ostair. Is é an bunphrionsabal atá aige ná an t-am aeraithe a choigeartú trí mhonatóireacht a dhéanamh ar athruithe pH, agus ar an gcaoi sin an t-iarmhéid idir nítriú gearrtha gearr agus anammox a choigeartú. Ina theannta sin, úsáideann an próiseas seo hidreacioclóin chun aois sloda AAOB agus AOB a rialú. Faoi fhórsa lártheifeacha, tá na miocrorgánaigh scartha ina dhá chuid: sáraíonn an AOB níos éadroime ón mbarr, agus carnann an AAOB níos troime ag an mbun agus sreabhadh ar ais go dtí an t-imoibreoir. Bhain ionad cóireála fuíolluisce Strass éifeachtúlacht bhaint nítrigine uathtrófach os cionn 85%.
2. Próiseas Sloda Gráinneach
Is sampla tipiciúil de chóras sloda gráinneach é an t-imoibreoir Anammox a thóg Parker i Rotterdam. Bhí claonadh ag próisis luathsreafa trí-dhá chóras céime a úsáid, mar sin le linn oibriú iarbhír, rinneadh an t-imoibreoir Anammox a chomhtháthú leis an nítriú a tógadh roimhe seo... Rinneadh an t-imoibreoir SHARON a chúpláil chun córas imoibreora Anammox Sharon a chruthú, rud a thóg 3.5 bliain chun é a thosú. Ina dhiaidh sin, d'fhorbair Parker Biomedical imoibreoir comhtháite Anammox. Feidhmíonn an t-imoibreoir anammox agus an t-imoibreoir comhtháite sa chóras dhá chéim ar bhealach leanúnach in aghaidh an tsreafa, le umar dríodraithe pláta claonta inmheánach chun coinneáil cáithníní sloda a bhaint amach.
3. Próisis Bithscannáin
Áirítear go príomha ar phróisis Anammox a úsáideann teicneolaíocht bithscannáin DeAmmon agus ANITATMMox. Tá an próiseas DeAmmon comhdhéanta de thrí imoibreoir MBBR agus umar díghásaithe amháin. Is féidir na trí imoibreoir a nascadh i sraith nó comhthreomhar de réir mar is gá, le ráta líonadh MBBR de 40%–50%. Úsáideann ANITATMMox imoibreoir comhtháite MBBR go príomha ina thaobh-chóras sreafa. Is féidir le ANITATMMox bithscannán MBBR íon nó hibrideach sloda-scannáin IFAS (Measúnú Scannán Saill Chomhtháite) a úsáid. Sa phróiseas biofilm íon, tá baictéir AAOB sa chiseal is faide istigh den ábhar pacála, agus tá AOB sa chiseal is forimeallaí; i bpróiseas IFAS, tá AAOB ar an ábhar pacála go príomha, agus AOB... I sloda ar fionraí.
An chéad tionscadal oibríochta ar domhan um ocsaídiú amóinia anaeróbach (ANAO)!
In 2002, thóg Parker Systems an chéad imoibreoir ANAO táirgiúil ar domhan ag ionad cóireála fuíolluisce Dokhaven i Rotterdam, ag baint úsáide as córas SharonAnammox chun leacht dí-uiscithe sloda a chóireáil. Ina dhiaidh sin, tógadh os cionn 100 imoibreoir den sórt sin san Ísiltír, sa Ghearmáin, sa tSeapáin, san Astráil, san Eilvéis, agus sa RA. Déanann ionaid chóireála fuíolluisce ocsaídiúcháin amóinia anaeróbach iomadúla cóireáil ar fhuíolluisce lena n-áirítear láisteáit líonadh talún, fuíolluisce feirme beostoic, agus fuíolluisce bia, chomh maith le leacht díleá sloda.
1. Cóireáil ocsaídiúcháin amóinia anaeróbach sloda ag ionad cóireála fuíolluisce DOKHAVEN i Rotterdam, an Ísiltír
Meastar ar dtús go ndéanann sloda orgánach, mar iompróir fuinnimh, an t-ábhar orgánach atá ann a thiontú ina ghás-meatán fuinniúil. Bunaithe ar seo, déantar an próiseas cóireála sloda a thaispeántar san fhigiúr a fhoirmiú. Téann an sloda farasbairr ón bpróiseas cóireála fuíolluisce faoi dhá mhodh ramhraithe éagsúla sula dtéann sé isteach san umar díleá sloda (5). Déantar an sloda agus an sloda farasbairr ón umar aeraithe A-sna coda A-a scagadh trí scáileán mín (1) roimh ramhrú, agus ansin cuir isteach dhá umar tiubhaithe domhantarraingthe (2) go comhthreomhar. Tá cion uisce de 94% sa sloda socraithe; cuirtear an forshnaidhm scartha ar ais chuig an bpróiseas cóireála fuíolluisce le haghaidh cóireála breise.
Tá tiúchan sách ard de nítrigin amóinia (suas le 1500 mg N/L) sa leacht díleá sloda, agus is é 28 céim an teocht an uisce. céime . Méadóidh ualach ard nítrigine den sórt sin ag dul isteach sa phróiseas cóireála fuíolluisce an t-ualach a bhaineann le baint nítrigine. Dá bhrí sin, is é glacadh na dteicneolaíochtaí SHARON agus ANAMMOX is déanaí le haghaidh cóireáil dínitriúcháin ar leithligh ar díleáite sloda an beart uasghrádaithe is déanaí ar ghléasra cóireála fuíolluisce DOKHAVEN le blianta beaga anuas. Thosaigh an chéad imoibreoir táirgiúil SHARON (11) ar domhan ag feidhmiú anseo i mí Dheireadh Fómhair 1998, agus cuireadh an chéad imoibreoir ANAMMOX (12) ar domhan i bhfeidhm i mí an Mheithimh 2002.
2. Paraiméadair Próisis
1) Sraith amháin de scáileáin mhíne, ráta sreafa 510 m³/h, spásáil scáileáin 3 mm.
2) Dhá shraith tiúsóirí domhantarraingthe, Ф23.6 m, H=3 m, ualach solad tirim 36 kg/(m²·d), toirt sloda 530 m³/d (cion taise 94%).
3) Toilleadh próiseála tiúsóir crios 90 m³/h nó 700 kg solaid thirim/h.
4) Umar cothromaithe sloda barrachais 900 m³.
5) 6) Dhá umar díleá sloda, Ф22 m, H=23 m, am coinneála 28 lá ag 33 céim, rud a fhágann go bhfuil toirt sloda de 600 m³/d (96% cion taise) tar éis díleá. Tá toilleadh 900 m³ ag umar cothromaithe sloda.
7) Dhá lártheifneoir, le cumas próiseála 40 m³/h.
8) Dhá umar stórála sloda dí-uiscithe, gach ceann acu le toirt 150 m³; am coinneála 2.5 lá; H=14 m.
9) Imoibreoir SHARON amháin; Ф19.5 m, H=5.75 m, ráta sreafa 550 m³/d, am coinneála hiodrálach 3 lá, am coinneála aeróbach 24 h, teocht 35 céim, pH 7-7.2, tiúchan ocsaigine tuaslagtha 1.5 mg/L.
10) Imoibreoir ANAMMOX amháin; Ф2.2 m, H=18 m (V=70 m³), ráta sreafa 550 m³/d. Feidhmíonn an t-imoibreoir ag toilleadh m³/d, le ham coinneála hiodrálach de 3 h, ualach deartha de 800 kgN/d, teocht 35 céim , agus pH de 7.5.
Ocsaídíonn imoibreoir SHARON leath den nítrigin amóinia go nítrít nítríte (gan rialú pH). Cruthaíonn an leath eile den nítrigin amóinia agus an nítrít nítríte comhshó (leath den nítrigin amóinia iomlán sa insilteach) an cóimheas molar a theastaíonn le haghaidh ANAMMOX (1:1), rud a fhágann gur féidir nítrigin amóinia agus nítrít nítrít a thiontú go díreach ina ngás nítrigine trí chomhshó uathtrófach. I gcomparáid leis na próisis traidisiúnta nítriúcháin/dítitrithe, laghdaítear costais oibriúcháin 90% le próiseas SHARON/ANAMMOX, laghdaítear astaíochtaí CO2 faoi 88%, ní tháirgeann aon ghás N₂O díobhálach, ní gá aon ábhar orgánach, ní tháirgeann sé sloda barrachais, agus sábhálann sé 50% d’achar talún, rud a léiríonn buntáistí suntasacha inbhuanaitheachta agus eacnamaíocha.