ניטור pH מקוון בתהליכי דניטריפיקציה

1. pH הוא גורם קריטי המשפיע על ניטריפיקציה

הגורם התפקודי החשוב ביותר בניטריפיקציה הוא פעילות חיידקים. החיידקים הניטריפיקטים רגישים מאוד ל-pH. בתנאים נייטרליים או בסיסיים קלים (pH בטווח של 8–9), הפעילות הביולוגית שלהם חזקה ביותר והתהליך של הניטריפיקציה מתקדם במהירות.

בתנאי pH קיצוניים אחרים, כגון כאשר pH > 9.6 או < 6.0, הפעילות הביולוגית של החיידקים הניטריפיקטים מדוכאת ונדמה להפסקת פעילות. כאשר pH > 9.6, למרות שההמרה של NH₄⁺ ל-NO₂⁻ ו-NO₃⁻ ממשיכה להיות מהירה במיוחד, שיווי המשקל של יינון NH₄⁺ מצביע על עלייה חדה בריכוז NH₃. מאחר שחיידקים ניטריפיקטים רגישים ביותר ל-NH₃, זה משפיע בסופו של דבר על קצב הניטריפיקציה.

בתנאים חומציים, כאשר ה-pH קטן מ-7.0, קצב הניטריפיקציה замט.

2. סיבות לירידת ה-pH במהלך הניטריפיקציה

ירידת ה-pH יכולה להיגרם משתי סיבות אפשריות. ראשית, הזרימה הנכנסת מכילה חומצות חזקות, אשר מפחיתות את ה-pH של מי הصرف הנכנסים וכתוצאה מכך מפחיתות גם את ה-pH של התערובת המעורבבת.

שנית, כפי שמוצג במשוואת הניטריפיקציה, המרה של NH₃-N ל-NO₃⁻-N יוצרת חומציות מינרלית (H⁺), אשר צורכת חלק מהאלקליניות. כל גרם של NH₃-N המומר ל-NO₃⁻-N צורך כ-7.14 גרם של אלקליניות (כ-CaCO₃). לפיכך, כאשר האלקליניות במי הصرف אינה מספיקה והעומס של TKN (חנקן כולל לפי קיילדהל) הוא גבוה יחסית, האלקליניות במי הصرف עלולה להתหมด. תופעה זו גורמת לירידת ה-pH של התערובת המעורבבת מתחת ל-7.0, ובהתאם לכך מפחיתה או מדכא את קצב הניטריפיקציה.

אם אין חומצות חזקות בזרם הנכנס, מים עירוניים מזוהמים רגילים הם בדרך כלל מעט אלקליניים, כלומר ה-pH שלהם הוא בדרך כלל מעל 7.0. במקרה זה, ה-pH תלוי בעיקר באלקליות של המים המזוהמים הנכנסים.

לכן, במفاعل ביולוגי לניקוריפיקציה יש להשקיע מאמץ מרבי כדי לשלוט על ה-pH של התערובת המעורבת כך שיהיה מעל 7.0. שימור ה-pH מעל 7.0 הוא תנאי הכרחי למערכת ביולוגית לניקוריפיקציה מוצלחת. לשם בקרה מדויקת על ה-pH יש לבצע חישובים של האלקליות. כאשר ה-pH נמוך מ-6.5, יש להוסיף בסיס למים המזוהמים.

JIDE מציעה חיישני pH המיועדים במיוחד לתהליכי טיפול במים מזוהמים. החיישנים תומכים בהעברה דיגיטלית ובמדידה מדויקת. הם מצוידים בשלוש פונקציות רלויה חיצוניות לסיגנלים, אשר יכולות להפעיל ולהפסיק משאבות הזרקה בהתאם לנקודות הגדרה גבוהות ונמוכות של ה-pH. החיישנים בשימוש נרחב לניטור ה-pH בתהליכי ניקוריפיקציה.

3. מוצר מורחב: ניטור עומס אורגני – אנליזטורים מקוונים ל-COD/ביו-חמצון דרוש (BOD)

המנתחים המקוונים של JIDE ל-COD ול-BOD משמשים גם הם באופן נפוץ למערכת מעקב בתגובות ניטריפיקציה. בעת שימוש בתהליך מסנן אוויר ביולוגי (BAF) לניטריפיקציה ולסילוק חנקן, הסילוק של NH₄-N תלוי במידה מסוימת בטעינה האורגנית.

כאשר הטעינה האורגנית עולה במעט על 3.0 ק"ג BOD/(מ"ק מדיה•יומ), הסילוק של NH₃-N מופרע. כאשר הטעינה האורגנית עולה על 4.0 ק"ג BOD/(מ"ק מדיה•יומ), הסילוק של NH₃-N מופרע באופן משמעותי. לפיכך, בעת שימוש במסנן אוויר ביולוגי לסילוק פחמן ובניטריפיקציה בו זמנית, יש לצמצם את הטעינה האורגנית.

בעת תכנון תהליך של מסנן ביולוגי מאוורר במיוחד להסרת חומר אורגני, יש לבחור ראשית עומס נפח BOD מתאים על סמך סוג מי הصرف המטופלים ואיכות מי הصرف הנדרשת. בחירת עומס הנפח של BOD צריכה להתבסס על ניתוח נתוני פעילות אמיתית מתחנות טיהור מי שפכים דומות, ועליו לשמור שולי בטחון בתכנון. בעת שימוש במסנן ביולוגי מאוורר להסרת פחמן וניטריפיקציה בו זמנית, יש לרדת בעומס האורגני, ומומלץ לשמור על עומס אורגני נמוך מ-2.0 ק"ג BOD/(מ"ק מדיה•יומ)