1. pH является критически важным фактором, влияющим на нитрификацию
Наиболее важным функциональным фактором в процессе нитрификации является бактериальная активность. Нитрифицирующие бактерии чрезвычайно чувствительны к значению pH. В нейтральных или слабощелочных условиях (pH в диапазоне 8–9) их биологическая активность максимальна, и процесс нитрификации протекает быстро.
При других экстремальных значениях pH, например при pH > 9,6 или < 6,0, биологическая активность нитрифицирующих бактерий подавляется и постепенно прекращается. При pH > 9,6, хотя превращение NH₄⁺ в NO₂⁻ и NO₃⁻ продолжается необычно быстро, равновесие ионизации NH₄⁺ указывает на резкое увеличение концентрации NH₃. Поскольку нитрифицирующие бактерии чрезвычайно чувствительны к NH₃, это в конечном счёте снижает скорость нитрификации.
В кислых условиях, при pH < 7,0 скорость нитрификации замедляется. При pH < 6,5 скорость нитрификации значительно снижается. При pH < 5,0 скорость нитрификации приближается к нулю.
2. Причины снижения pH в процессе нитрификации
Снижение pH может быть вызвано двумя возможными причинами. Во-первых, на вход поступают сильные кислоты, которые понижают pH поступающих сточных вод и, как следствие, снижают pH смешанной жидкости.
Во-вторых, как следует из уравнения нитрификации, превращение NH₃-N в NO₃⁻-N приводит к образованию минеральной кислотности (H⁺), которая расходует часть щелочности. На каждый грамм NH₃-N, превращённого в NO₃⁻-N, расходуется примерно 7,14 г щелочности (в пересчёте на CaCO₃). Поэтому, когда щелочность сточных вод недостаточна, а нагрузка по ТКН (общему кьельдаль-азоту) относительно высока, щелочность сточных вод может быть исчерпана. Это приводит к снижению pH смешанной жидкости ниже 7,0 и, как следствие, к снижению или подавлению скорости нитрификации.
Если в поступающих сточных водах отсутствуют сильные кислоты, то обычные городские сточные воды, как правило, слабощелочные, то есть их pH, как правило, выше 7,0. В этом случае значение pH в первую очередь зависит от щелочности поступающих сточных вод.
Следовательно, в биологическом реакторе нитрификации необходимо приложить все усилия для поддержания pH смеси выше 7,0. Поддержание pH > 7,0 является обязательным условием успешной работы биологической системы нитрификации. Для точного контроля pH необходимо выполнять расчёты щелочности. При pH < 6,5 в сточные воды необходимо добавлять щёлочь.
Компания JIDE предлагает датчики pH, специально разработанные для процессов очистки сточных вод. Они поддерживают цифровую передачу данных и обеспечивают точное измерение. Эти датчики оснащены тремя внешними реле сигнала и могут включать и выключать дозирующие насосы на основе заданных верхнего и нижнего порогов pH. Они широко применяются для мониторинга pH в процессах нитрификации.
3. Расширенный продукт: мониторинг органической нагрузки — онлайн-анализаторы ХПК/БПК
Онлайн-анализаторы ХПК и БПК компании JIDE также широко применяются для мониторинга в реакциях нитрификации. При использовании биологического аэрируемого фильтра (BAF) для нитрификации и удаления азота степень удаления NH₄-N в определённой мере зависит от органической нагрузки.
Если органическая нагрузка немного превышает 3,0 кг БПК/(м³ среды•сут), то удаление NH₃-N подавляется. При превышении органической нагрузки 4,0 кг БПК/(м³ среды•сут) удаление NH₃-N значительно подавляется. Следовательно, при использовании биологического аэрируемого фильтра для одновременного удаления углерода и нитрификации органическую нагрузку необходимо снизить.
При проектировании биологического аэрируемого фильтра, предназначенного специально для удаления органических веществ, сначала необходимо выбрать соответствующую объёмную нагрузку по БПК в зависимости от типа очищаемых сточных вод и требуемого качества очищенной воды на выпуске. Выбор объёмной нагрузки по БПК должен основываться на анализе реальных эксплуатационных данных аналогичных очистных сооружений, при этом в проекте следует предусмотреть запас прочности. При использовании биологического аэрируемого фильтра для одновременного удаления углерода и нитрификации необходимо снизить органическую нагрузку, причём оптимально поддерживать её ниже 2,0 кг БПК/(м³ загрузки•сут).
EN
