پایش آنلاین pH در فرآیندهای دنیتریفیکاسیون

۱. pH عاملی حیاتی در تأثیرگذاری بر نیتریفیکاسیون است

مهم‌ترین عامل عملکردی در نیتریفیکاسیون، فعالیت باکتریایی است. باکتری‌های نیتریفایر به شدت به pH حساس هستند. در شرایط خنثی یا کمی قلیایی (pH در محدوده ۸ تا ۹)، فعالیت بیولوژیکی آن‌ها بیشترین مقدار را دارد و فرآیند نیتریفیکاسیون به سرعت انجام می‌شود.

در سایر شرایط pH افراطی، مانند زمانی که pH > ۹٫۶ یا < ۶٫۰ باشد، فعالیت بیولوژیکی باکتری‌های نیتریفایر مهار شده و تمایل به توقف پیدا می‌کند. وقتی pH > ۹٫۶ باشد، اگرچه تبدیل NH₄⁺ به NO₂⁻ و NO₃⁻ همچنان به‌صورت غیرمعمول سریع انجام می‌شود، اما تعادل یونی NH₄⁺ نشان می‌دهد که غلظت NH₃ به‌سرعت افزایش می‌یابد. ازآنجاکه باکتری‌های نیتریفایر به شدت به NH₃ حساس هستند، این امر در نهایت بر سرعت نیتریفیکاسیون تأثیر می‌گذارد.

در شرایط اسیدی، یعنی زمانی که pH کمتر از ۷٫۰ باشد، سرعت نیتریفیکاسیون کاهش می‌یابد. هنگامی که pH کمتر از ۶٫۵ باشد، سرعت نیتریفیکاسیون به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد. و در صورتی که pH کمتر از ۵٫۰ باشد، سرعت نیتریفیکاسیون به سمت صفر میل می‌کند.

۲٫ عوامل کاهش pH در طول فرآیند نیتریفیکاسیون

کاهش pH می‌تواند ناشی از دو عامل احتمالی باشد. اولاً، جریان ورودی حاوی اسیدهای قوی است که pH فاضلاب ورودی را کاهش داده و در نتیجه pH مخلوط لجن را نیز کاهش می‌دهد.

ثانیاً، همان‌طور که از معادله نیتریفیکاسیون مشخص است، تبدیل NH₃-N به NO₃⁻-N اسیدیته معدنی (H⁺) تولید می‌کند که بخشی از قلیائیت را مصرف می‌کند. هر گرم از NH₃-N که به NO₃⁻-N تبدیل می‌شود، تقریباً ۷٫۱۴ گرم قلیائیت (بر حسب CaCO₃) را مصرف می‌کند. بنابراین، در صورتی که قلیائیت موجود در فاضلاب کافی نباشد و بار TKN (نیتروژن کجلدال کل) نسبتاً بالا باشد، قلیائیت فاضلاب ممکن است تمام شود. این امر باعث می‌شود که pH مخلوط لجن به زیر ۷٫۰ برسد و سرعت نیتریفیکاسیون کاهش یابد یا حتی متوقف شود.

اگر اسیدهای قوی در جریان ورودی وجود نداشته باشند، فاضلاب شهری معمولی معمولاً کمی قلیایی است، یعنی pH آن عموماً بالاتر از ۷٫۰ است. در این حالت، pH عمدتاً به قلیاییت فاضلاب ورودی بستگی دارد.

بنابراین، در راکتور بیولوژیکی نیتریفیکاسیون، باید تمام تلاش‌ها برای کنترل pH مخلوط واکنش‌دهنده بالاتر از ۷٫۰ صورت گیرد. حفظ pH بالاتر از ۷٫۰ پیش‌شرط یک سیستم موفق نیتریفیکاسیون بیولوژیکی است. برای کنترل دقیق pH، باید محاسبات قلیاییت انجام شود. هنگامی که pH کمتر از ۶٫۵ باشد، لازم است قلیا به فاضلاب اضافه شود.

شرکت جیده سنسورهای pH را ارائه می‌دهد که به‌طور خاص برای فرآیندهای تصفیه فاضلاب طراحی شده‌اند. این سنسورها از انتقال دیجیتال و اندازه‌گیری دقیق پشتیبانی می‌کنند. این سنسورها مجهز به سه تابع رله سیگنال خارجی هستند و می‌توانند پمپ‌های تزریق را بر اساس نقاط تنظیم‌شده بالا و پایین pH روشن و خاموش کنند. این سنسورها به‌طور گسترده در نظارت بر pH در فرآیندهای نیتریفیکاسیون استفاده می‌شوند.

۳. محصول گسترش‌یافته: نظارت بر بار ارگانیک – آنالیزورهای آنلاین COD/ BOD

آنالیزورهای آنلاین COD و BOD شرکت جیده نیز به‌طور رایج برای پایش واکنش‌های نیتریفیکاسیون استفاده می‌شوند. هنگامی که از فرآیند فیلتر هوادهی بیولوژیکی (BAF) برای نیتریفیکاسیون و حذف نیتروژن استفاده می‌شود، حذف NH₄-N تا حدی به بار ارگانیک بستگی دارد.

هنگامی که بار ارگانیک به‌طور جزئی از ۳٫۰ کیلوگرم BOD/(مترمکعب محیط•روز) فراتر رود، حذف NH₃-N مهار می‌شود. هنگامی که بار ارگانیک از ۴٫۰ کیلوگرم BOD/(مترمکعب محیط•روز) فراتر رود، حذف NH₃-N به‌طور قابل‌توجهی مهار می‌شود. بنابراین، هنگام استفاده از فیلتر هوادهی بیولوژیکی برای حذف همزمان کربن و نیتریفیکاسیون، باید بار ارگانیک کاهش یابد.

هنگام طراحی فرآیند فیلتر هوادهی بیولوژیکی به‌طور خاص برای حذف مواد آلی، ابتدا بار حجمی BOD مناسب باید بر اساس نوع فاضلاب مورد تصفیه و کیفیت آب تخلیه‌شده مورد نیاز انتخاب شود. انتخاب بار حجمی BOD باید با تحلیل داده‌های عملیاتی واقعی از تصفیه‌خانه‌های فاضلاب مشابه تعیین شود و در طراحی حاشیه‌ای امنیتی در نظر گرفته شود. هنگام استفاده از فیلتر هوادهی بیولوژیکی برای حذف همزمان کربن و نیتریفیکاسیون، بار آلی باید کاهش یابد و بهتر است بار آلی کمتر از ۲٫۰ کیلوگرم BOD/(مترمکعب رسانه•روز) نگه داشته شود.