Uretatik amoniako nitrogenoa kentzeko produktu kimikoak eta prozesuak

1. Zer da amoniako nitrogenoa?

Amoniako nitrogenoak amoniakoa adierazten du amoniako librea (edo amoniako ez-ionikoa, NH3) edo amoniako ionikoa (NH4+) moduan. pH handiagoa eta amoniako librearen proportzio handiagoa; aitzitik, amonio gatzaren proportzioa handia da.

Amoniako nitrogenoa uretan dagoen mantenugai bat da, uraren eutrofizazioa eragin dezakeena, eta uretan oxigenoa kontsumitzen duen kutsatzaile nagusia da, eta toxikoa da arrainentzat eta uretako organismo batzuentzat.

Amoniako nitrogenoak uretako organismoetan duen eragin kaltegarri nagusia amoniako askea da, zeinaren toxikotasuna amonio gatzarena baino dozenaka aldiz handiagoa den, eta alkalinitatea handitzen den heinean handitzen da. Amoniako nitrogenoaren toxikotasuna igerilekuko uraren pH balioarekin eta uraren tenperaturarekin estuki lotuta dago; oro har, zenbat eta pH balioa eta uraren tenperatura handiagoak izan, orduan eta handiagoa da toxikotasuna.

Amoniakoa zehazteko erabili ohi diren bi metodo kolorimetriko gutxi gorabeherako sentikortasuna Nessler erreaktiboen metodo klasikoa eta fenol-hipoklorito metodoa dira. Titrazioak eta metodo elektrikoak ere erabili ohi dira amoniakoa zehazteko; amoniako nitrogeno edukia handia denean, destilazio-titrazio metodoa ere erabil daiteke. (Estatuko estandarren artean daude Nath-en erreaktiboen metodoa, azido salizilikoaren espektrofotometria eta destilazio-titrazio metodoa).

2. Nitrogenoa kentzeko prozesu fisiko eta kimikoa

① Prezipitazio kimikoaren metodoa

Prezipitazio kimikoaren metodoa, MAP prezipitazio metodoa bezala ere ezaguna, magnesioa eta azido fosforikoa edo hidrogeno fosfatoa gehitzean datza, amoniako nitrogenoa duen hondakin-uretan dagoen NH4+-ak Mg+ eta PO4--rekin erreakziona dezan ur-disoluzio batean amonio magnesio fosfatoaren prezipitazioa sortzeko, formula molekularra MgNH4P04.6H20 duena, amoniako nitrogenoa kentzeko helburua lortzeko. Magnesio amonio fosfatoa, estrubita bezala ezagutzen dena, konpost, lurzoruaren gehigarri edo suaren aurkako gisa erabil daiteke eraikuntza-produktu estrukturaletarako. Erreakzio-ekuazioa honako hau da:

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04

Prezipitazio kimikoaren tratamenduaren efektuan eragina duten faktore nagusiak pH balioa, tenperatura, amoniako nitrogenoaren kontzentrazioa eta proportzio molarra (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)) dira. Emaitzek erakusten dute pH balioa 10 denean eta magnesio, nitrogeno eta fosforoaren proportzio molarra 1,2:1:1,2 denean, tratamenduaren efektua hobea dela.

Magnesio kloruroa eta disodio hidrogeno fosfatoa prezipitazio-agente gisa erabiliz, emaitzek erakusten dute tratamenduaren efektua hobea dela pH balioa 9,5 denean eta magnesio, nitrogeno eta fosforoaren arteko erlazio molarra 1,2:1:1 denean.

Emaitzek erakusten dute MgC12+Na3PO4.12H20 beste prezipitatzaile konbinazio batzuk baino hobea dela. pH balioa 10.0 denean, tenperatura 30℃ da, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)= 1:1:1, hondakin-uretan amoniako nitrogenoaren masa-kontzentrazioa 30 minutuz nahastu ondoren tratamenduaren aurretik 222mg/L-tik 17mg/L-ra murrizten da, eta kentze-tasa % 92,3koa da.

Prezipitazio kimikoaren metodoa eta mintz likidoaren metodoa konbinatu ziren kontzentrazio handiko amoniako nitrogeno industrialeko hondakin-urak tratatzeko. Prezipitazio-prozesuaren optimizazio-baldintzetan, amoniako nitrogenoaren kentze-tasa % 98,1era iritsi zen, eta ondoren, film likidoaren metodoarekin egindako tratamendu gehigarriak amoniako nitrogenoaren kontzentrazioa 0,005 g/L-ra murriztu zuen, lehen mailako isuri-estandar nazionala lortuz.

Mg+ ez diren ioi metaliko dibalenteek (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) amoniako nitrogenoan duten kentze-efektua ikertu zen fosfatoaren eraginpean. CaSO4 prezipitazio-MAP prezipitazio prozesu berri bat proposatu zen amonio sulfato hondakin-uretarako. Emaitzek erakusten dute NaOH erregulatzaile tradizionala karearekin ordezka daitekeela.

Prezipitazio kimikoaren metodoaren abantaila da amoniako nitrogeno hondakin-uraren kontzentrazioa altua denean, beste metodo batzuen aplikazioa mugatua dela, hala nola metodo biologikoa, haustura-puntuko klorazio-metodoa, mintz-bereizketa-metodoa, ioien truke-metodoa, etab. Une honetan, prezipitazio kimikoaren metodoa erabil daiteke aurretratamendurako. Prezipitazio kimikoaren metodoaren kentze-eraginkortasuna hobea da, ez dago tenperaturak mugatuta, eta funtzionamendua erraza da. Magnesio amonio fosfatoa duen prezipitatutako lohia ongarri konposatu gisa erabil daiteke hondakinen erabilera lortzeko, eta horrela kostuaren zati bat konpentsatu; Fosfato hondakin-urak ekoizten dituzten industria-enpresa batzuekin eta gatzun-gatzunak ekoizten dituzten enpresekin konbinatzen bada, farmazia-kostuak aurreztu eta eskala handiko aplikazioa erraztu dezake.

Prezipitazio kimikoaren metodoaren desabantaila da amonio magnesio fosfatoaren disolbagarritasun-produktuaren murrizketaren ondorioz, hondakin-uretan dagoen amoniako nitrogenoak kontzentrazio jakin batera iritsi ondoren, kentze-efektua ez dela agerikoa eta sarrera-kostua asko handitzen dela. Beraz, prezipitazio kimikoaren metodoa tratamendu aurreraturako egokiak diren beste metodo batzuekin konbinatu behar da. Erabilitako erreaktibo kopurua handia da, sortutako lohia handia da eta tratamendu-kostua altua da. Kloruro ioien eta fosforo hondarraren sarrerak produktu kimikoen dosifikazioan erraz sor dezake bigarren mailako kutsadura.

Aluminio Sulfatoaren Handizkako Fabrikatzailea eta Hornitzailea | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

Sodio fosfato dibasiko handizkako fabrikatzailea eta hornitzailea | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

②Putz egiteko metodoa

Putz egiteko metodoaren bidezko amoniako nitrogenoa kentzea pH balioa alkalinora doitzean datza, hondakin-uretan dagoen amoniako ioia amoniako bihur dadin, batez ere amoniako libre moduan egon dadin, eta ondoren amoniako librea hondakin-uretatik ateratzen da garraiatzaile-gasaren bidez, amoniako nitrogenoa kentzeko helburua lortzeko. Putz egiteko eraginkortasunari eragiten dioten faktore nagusiak pH balioa, tenperatura, gas-likido erlazioa, gas-emaria, hasierako kontzentrazioa eta abar dira. Gaur egun, putz egiteko metodoa oso erabilia da amoniako nitrogeno kontzentrazio handiko hondakin-urak tratatzeko.

Zabortegiko lixibiatuetatik amoniako nitrogenoa kentzea aztertu zen, putz egiteko metodoaren bidez. Putz egiteko metodoaren eraginkortasuna kontrolatzen duten faktore nagusiak tenperatura, gas-likido erlazioa eta pH balioa zirela ikusi zen. Uraren tenperatura 2590 baino handiagoa denean, gas-likido erlazioa 3500 ingurukoa denean, eta pHa 10,5 ingurukoa denean, zabortegiko lixibiatuen kentze-tasa % 90etik gorakoa izan daiteke, amoniako nitrogenoaren kontzentrazioa 2000-4000 mg/L-koa izanik. Emaitzek erakusten dute pH=11,5ean, erauzketa-tenperatura 80 cC denean eta erauzketa-denbora 120 minutu denean, hondakin-uretan amoniako nitrogenoa kentze-tasa % 99,2ra irits daitekeela.

Amoniako nitrogeno kontzentrazio handiko hondakin-uren hustuketa-eraginkortasuna kontrakorronte bidezko hustuketa-dorre baten bidez egin zen. Emaitzek erakutsi zuten hustuketa-eraginkortasuna pH balioa handitzen den heinean handitzen zela. Gas-likido erlazioa zenbat eta handiagoa izan, orduan eta handiagoa da amoniakoaren masa-transferentziaren indar eragilea, eta hustuketa-eraginkortasuna ere handitzen da.

Putz bidezko nitrogenoa amoniako nitrogenoa kentzea eraginkorra, erabiltzeko erraza eta kontrolatzeko erraza da. Putz bidezko amoniako nitrogenoa azido sulfurikoarekin xurgatzaile gisa erabil daiteke, eta sortutako azido sulfuriko dirua ongarri gisa erabil daiteke. Putz bidezko metodoa gaur egun nitrogenoa fisikoki eta kimikoki kentzeko erabili ohi den teknologia da. Hala ere, putz bidezko metodoak desabantaila batzuk ditu, hala nola putz bidezko dorrean eskalatzea maiz, amoniako nitrogenoa kentzeko eraginkortasun txikia tenperatura baxuan eta putz bidezko gasak eragindako bigarren mailako kutsadura. Putz bidezko metodoa, oro har, amoniako nitrogenoaren hondakin-urak tratatzeko beste amoniako nitrogeno hondakin-urak tratatzeko metodo batzuekin konbinatzen da, kontzentrazio handiko amoniako nitrogeno hondakin-urak aurretratatzeko.

③Haustura-puntuko klorazioa

Amoniakoa haustura-puntuko klorazio bidez kentzeko mekanismoa haustura-puntuko klorazioa da: kloro gasak amoniakoarekin erreakzionatzen du nitrogeno gas kaltegabea sortzeko, eta N2 atmosferara ihes egiten du, erreakzio-iturria eskuinera jarraitzera behartuz. Erreakzioaren formula hau da:

HOCl NH4 + + 1,5 – > 0,5 N2 H20 H++ Cl – 1,5 + 2,5 + 1,5)

Kloro gasa hondakin-uretara puntu jakin batera eramaten denean, uretan dagoen kloro askearen edukia txikia da, eta amoniakoaren kontzentrazioa zero. Kloro gasaren kantitatea puntu horretatik igarotzen denean, uretan dagoen kloro askearen kantitatea handitu egingo da, beraz, puntu horri haustura-puntua deitzen zaio, eta egoera horretan dagoen klorazioari haustura-puntuko klorazioa.

Haustura-puntuko klorazio-metodoa erabiltzen da zulatze-hondakin-urak tratatzeko, amoniako nitrogenoa putz egin ondoren, eta tratamendu-efektua zuzenean eragiten du aurretratamenduko amoniako nitrogenoa putz egin ondoren. Hondakin-uretan dagoen amoniako nitrogenoaren % 70 putz egin bidez kentzen denean eta ondoren haustura-puntuko klorazio bidez tratatzen denean, efluentean dagoen amoniako nitrogenoaren masa-kontzentrazioa 15 mg/L baino txikiagoa da. Zhang Shengli et al.-ek 100 mg/L-ko masa-kontzentrazioko amoniako nitrogeno hondakin-ur simulatuak hartu zituzten ikerketa-objektu gisa, eta ikerketaren emaitzek erakutsi zuten sodio hipokloritoaren oxidazioaren bidez amoniako nitrogenoa kentzean eragina duten faktore nagusiak eta bigarren mailakoak kloroaren eta amoniako nitrogenoaren arteko kantitate-erlazioa, erreakzio-denbora eta pH balioa zirela.

Haustura-puntuko klorazio-metodoak nitrogenoa kentzeko eraginkortasun handia du, kentze-tasa % 100era irits daiteke, eta hondakin-uretan dagoen amoniako-kontzentrazioa zerora murriztu daiteke. Efektua egonkorra da eta ez dio tenperaturak eragiten; Inbertsio gutxiagoko ekipamendua, erantzun azkarra eta osoa; Esterilizazio eta desinfekzio efektua du ur-masan. Haustura-puntuko klorazio-metodoaren aplikazio-eremua da amoniako nitrogeno hondakin-uren kontzentrazioa 40 mg/L baino txikiagoa dela, beraz, haustura-puntuko klorazio-metodoa gehienbat amoniako nitrogeno hondakin-uren tratamendu aurreraturako erabiltzen da. Erabilera eta biltegiratze seguruaren eskakizuna handia da, tratamenduaren kostua handia da, eta azpiproduktuek, kloraminek eta klorodun organikoek, bigarren mailako kutsadura eragingo dute.

④oxidazio katalitikoaren metodoa

Oxidazio katalitikoaren metodoa katalizatzaile baten ekintzaren bidez gertatzen da, tenperatura eta presio jakin baten pean, airearen oxidazioaren bidez, hondakin-uren materia organikoa eta amoniakoa oxidatu eta CO2, N2 eta H2O bezalako substantzia kaltegabeetan deskonposatu daitezkeela, arazketa-helburua lortzeko.

Oxidazio katalitikoaren eragina eragiten duten faktoreak hauek dira: katalizatzailearen ezaugarriak, tenperatura, erreakzio-denbora, pH balioa, amoniako nitrogenoaren kontzentrazioa, presioa, nahasketaren intentsitatea eta abar.

Ozonizatutako amoniako nitrogenoaren degradazio-prozesua aztertu zen. Emaitzek erakutsi zuten pH-aren balioa handitzen zenean, oxidazio-ahalmen handia zuen HO erradikal mota bat sortzen zela, eta oxidazio-tasa nabarmen bizkortzen zela. Ikerketek erakusten dute ozonoak amoniako nitrogenoa nitrito bihur dezakeela eta nitritoa nitrato bihur dezakeela. Uretan dagoen amoniako nitrogenoaren kontzentrazioa gutxitzen da denborarekin, eta amoniako nitrogenoaren kentze-tasa % 82 ingurukoa da. CuO-Mn02-Ce02 erabili zen amoniako nitrogeno hondakin-urak tratatzeko katalizatzaile konposatu gisa. Esperimentu-emaitzek erakusten dute prestatutako katalizatzaile konposatu berriaren oxidazio-jarduera nabarmen hobetu dela, eta prozesu-baldintza egokiak 255 ℃, 4,2 MPa eta pH = 10,8 direla. Hasierako 1023 mg/L-ko kontzentrazioko amoniako nitrogeno hondakin-urak tratatzean, amoniako nitrogenoaren kentze-tasa % 98ra irits daiteke 150 minututan, bigarren mailako isurketa-estandar nazionala (50 mg/L) lortuz.

Zeolitaz lagundutako TiO2 fotokatalizatzailearen errendimendu katalitikoa ikertu zen amonio nitrogenoaren degradazio-tasa azido sulfurikoaren disoluzioan. Emaitzek erakusten dute Ti02/zeolita fotokatalizatzailearen dosi optimoa 1,5 g/L dela eta erreakzio-denbora 4 ordukoa dela erradiazio ultramorearen pean. Amonio nitrogenoa hondakin-uretatik kentze-tasa % 98,92ra irits daiteke. Burdin handiko eta nano-txin dioxidoak fenol eta amoniako nitrogenoan duen kentze-efektua aztertu zen argi ultramorearen pean. Emaitzek erakusten dute amonio nitrogenoa kentze-tasa % 97,5ekoa dela pH=9,0 amonio nitrogeno disoluzioari 50 mg/L-ko kontzentrazioan aplikatzen zaionean, hau da, burdin handiko edo txin dioxido bakarrik erabiltzearen baino % 7,8 eta % 22,5 handiagoa.

Oxidazio katalitikoaren metodoak abantaila hauek ditu: arazketa-eraginkortasun handia, prozesu sinplea, hondo-azalera txikia, etab., eta askotan erabiltzen da amoniako nitrogeno kontzentrazio handiko hondakin-urak tratatzeko. Aplikazioaren zailtasuna katalizatzailearen galera eta ekipamenduaren korrosioaren aurkako babesa nola saihestu da.

⑤Oxidazio elektrokimikoaren metodoa

Oxidazio elektrokimikoaren metodoak uretan dauden kutsatzaileak kentzeko metodoari egiten dio erreferentzia, jarduera katalitikoa duen elektrooxidazioa erabiliz. Eragile faktoreak hauek dira: korronte-dentsitatea, sarrerako emaria, irteerako denbora eta disoluzio-puntuko denbora.

Zirkulazio-fluxuko zelula elektrolitiko batean amoniako-nitrogeno hondakin-uren oxidazio elektrokimikoa aztertu zen, non positiboa Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 sareko elektrizitatea den eta negatiboa Ti sareko elektrizitatea. Emaitzek erakusten dute kloruro ioien kontzentrazioa 400 mg/L denean, hasierako amoniako nitrogeno kontzentrazioa 40 mg/L dela, eragin-fluxu-tasa 600 mL/min dela, korronte-dentsitatea 20 mA/cm-koa dela eta denbora elektrolitikoa 90 minutukoa dela, amoniako nitrogenoa kentzeko tasa % 99,37koa dela. Horrek erakusten du amoniako-nitrogeno hondakin-uren oxidazio elektrolitikoak aplikazio-itxaropen ona duela.

3. Nitrogenoa kentzeko prozesu biokimikoa

①nitrifikazio eta desnitrifikazio osoa

Nitrifikazio eta desnitrifikazio prozesu osoa metodo biologiko mota bat da, gaur egun aspalditik asko erabili dena. Hondakin-uren amoniako nitrogenoa nitrogeno bihurtzen du erreakzio-segida baten bidez, hala nola nitrifikazioa eta desnitrifikazioa, hainbat mikroorganismoren eraginpean, hondakin-uren tratamenduaren helburua lortzeko. Amoniako nitrogenoa kentzeko nitrifikazio eta desnitrifikazio prozesuak bi etapa igaro behar ditu:

Nitrifizazio erreakzioa: Nitrifizazio erreakzioa mikroorganismo autotrofo aerobikoek osatzen dute. Egoera aerobikoan, nitrogeno ez-organikoa erabiltzen da nitrogeno iturri gisa NH4+ NO2- bihurtzeko, eta ondoren NO3- oxidatzen da. Nitrifizazio prozesua bi etapatan bana daiteke. Bigarren etapan, nitritoa nitrato (NO3-) bihurtzen da bakterio nitrifikatzaileek, eta nitritoa nitrato (NO3-) bihurtzen da bakterio nitrifikatzaileek.

Desnitrifikazio erreakzioa: Desnitrifikazio erreakzioa bakterio desnitrifikatzaileek nitrito nitrogenoa eta nitrato nitrogenoa nitrogeno gaseoso (N2) bihurtzen duten prozesua da, hipoxia egoeran. Bakterio desnitrifikatzaileak mikroorganismo heterotrofoak dira, gehienak bakterio anfiktikoenak. Hipoxia egoeran, nitratoan dagoen oxigenoa erabiltzen dute elektroi hartzaile gisa eta materia organikoa (hondakin-uren BOD osagaia) elektroi emaile gisa energia emateko eta oxidatzeko eta egonkortzeko.

Nitrifikazio eta desnitrifikazio prozesu osoko ingeniaritza aplikazioek batez ere AO, A2O, oxidazio-lubakia eta abar barne hartzen dituzte, eta hau nitrogeno biologikoa kentzeko industrian erabiltzen den metodo helduagoa da.

Nitrifikazio eta desnitrifikazio metodo osoak efektu egonkorraren, funtzionamendu sinplearen, bigarren mailako kutsadurarik ezaren eta kostu txikiaren abantailak ditu. Metodo honek ere baditu zenbait eragozpen, hala nola, karbono iturria gehitu behar da hondakin-uretan C/N erlazioa baxua denean, tenperatura-eskakizuna nahiko zorrotza da, eraginkortasuna baxua da tenperatura baxuan, eremua handia da, oxigeno-eskaria handia da, eta substantzia kaltegarri batzuek, hala nola metal astun ioiek, mikroorganismoengan eragin presioa dute, eta horiek kendu egin behar dira metodo biologikoa egin aurretik. Gainera, hondakin-uretan dagoen amoniako nitrogeno kontzentrazio altuak ere efektu inhibitzailea du nitrifikazio-prozesuan. Beraz, aurretratamendua egin behar da amoniako nitrogeno kontzentrazio handiko hondakin-urak tratatu aurretik, amoniako nitrogeno hondakin-uraren kontzentrazioa 500 mg/L baino txikiagoa izan dadin. Metodo biologiko tradizionala egokia da amoniako nitrogeno kontzentrazio baxuko hondakin-urak materia organikoa dutenak tratatzeko, hala nola etxeko estolderia-urak, hondakin-ur kimikoak, etab.

②Aldibereko nitrifikazioa eta desnitrifikazioa (SND)

Nitrifikazioa eta desnitrifikazioa erreaktore berean batera egiten direnean, aldibereko digestio-desnitrifikazioa (SND) deitzen zaio. Hondakin-uretan disolbatutako oxigenoa difusio-tasak mugatzen du mikroingurune-eremuan oxigeno disolbatuaren gradiente bat sortzeko, flok mikrobianoaren edo biofilmaren gainean, eta horrek flok edo biofilm mikrobianoaren kanpoko gainazalean dagoen oxigeno disolbatuaren gradientea bakterio nitrifikatzaile aerobikoen eta bakterio amoniakalarien hazkuntza eta hedapena errazten du. Flokan edo mintzean zenbat eta sakonago sartu, orduan eta txikiagoa da oxigeno disolbatuaren kontzentrazioa, eta horrek desnitrifikatzaile bakterioak nagusi diren eremu anoxikoa sortzen du. Horrela, aldibereko digestio- eta desnitrifikazio-prozesua sortzen da. Aldibereko digestio- eta desnitrifikazio-prozesua eragiten duten faktoreak pH balioa, tenperatura, alkalinitatea, karbono organikoaren iturria, oxigeno disolbatua eta lohiaren adina dira.

Carrousel oxidazio-zuloan nitrifikazio/desnitrifikazio aldiberekoa zegoen, eta Carrousel oxidazio-zuloan aireztatutako inpeltzailearen arteko oxigeno disolbatuaren kontzentrazioa pixkanaka gutxitu zen, eta Carrousel oxidazio-zuloaren beheko aldean oxigeno disolbatua goiko aldean baino txikiagoa zen. Kanalaren zati bakoitzean nitrato nitrogenoaren eraketa eta kontsumo-tasak ia berdinak dira, eta kanaleko amoniako nitrogenoaren kontzentrazioa beti da oso baxua, eta horrek adierazten du nitrifikazio eta desnitrifikazio erreakzioak aldi berean gertatzen direla Carrousel oxidazio-kanalean.

Etxeko hondakin-uren tratamenduari buruzko ikerketak erakusten du CODCr zenbat eta handiagoa izan, orduan eta osatuagoa dela desnitrifikazioa eta orduan eta hobea dela TN kentzea. Oxigeno disolbatuak nitrifikazio eta desnitrifikazio aldiberekoan duen eragina handia da. Oxigeno disolbatua 0,5~2 mg/L-tan kontrolatzen denean, nitrogeno osoaren kentze-efektua ona da. Aldi berean, nitrifikazio eta desnitrifikazio metodoak erreaktorea aurrezten du, erreakzio-denbora laburtzen du, energia-kontsumo txikia du, inbertsioa aurrezten du eta pH balioa egonkor mantentzea erraza da.

③Distantzia laburreko digestioa eta desnitrifikazioa

Erreaktore berean, amoniakoa oxidatzen duten bakterioak erabiltzen dira amoniakoa nitrito bihurtzeko baldintza aerobikoetan, eta ondoren nitritoa zuzenean desnitrifikatzen da nitrogenoa sortzeko, materia organikoa edo kanpoko karbono iturria elektroi-emaile gisa erabiliz, hipoxia baldintzetan. Nitrifikazio-distantzia laburreko eta desnitrifikazioaren eragin-faktoreak tenperatura, amoniako askea, pH balioa eta oxigeno disolbatua dira.

Itsasoko urik gabeko udal-estolderen eta % 30eko itsasoko urekin udal-estolderen nitrifikazio laburreko tenperaturaren eragina. Esperimentu-emaitzek erakusten dute: itsasoko urik gabeko udal-estolderientzat, tenperatura handitzeak nitrifikazio laburrekoa lortzen laguntzen du. Etxeko estolderen itsasoko uraren proportzioa % 30 denean, nitrifikazio laburrekoa hobeto lor daiteke tenperatura ertaineko baldintzetan. Delft-eko Teknologia Unibertsitateak SHARON prozesua garatu zuen, non tenperatura altuak (30-4090 inguru) erabiltzeak nitrito bakterioen ugalketa errazten duen, nitrito bakterioek lehia gal dezaten, eta lohiaren adina kontrolatuz nitrito bakterioak ezabatzeko, nitritrifikazio-erreakzioa nitrito fasean gerta dadin.

Nitrito bakterioen eta nitrito bakterioen arteko oxigeno afinitate aldea kontuan hartuta, Gent-eko Mikrobioen Ekologia Laborategiak OLAND prozesua garatu zuen nitrito nitrogenoaren metaketa lortzeko, oxigeno disolbatua kontrolatuz nitrito bakterioak ezabatzeko.

Koke-hondakin-uren tratamenduaren nitrifikazio eta desnitrifikazio laburreko proba pilotuaren emaitzek erakusten dute, sarrerako KOK, amoniako nitrogeno, TN eta fenol kontzentrazioak 1201,6, 510,4, 540,1 eta 110,4 mg/L direnean, isuritako KOK, amoniako nitrogeno, TN eta fenol kontzentrazioak batez beste 197,1, 14,2, 181,5 eta 0,4 mg/L direla, hurrenez hurren. Dagokien ezabatze-tasak % 83,6, % 97,2, % 66,4 eta % 99,6 izan ziren, hurrenez hurren.

Nitrifikazio eta desnitrifikazio laburreko prozesuak ez du nitrato fasetik igarotzen, nitrogeno biologikoaren kentzerako behar den karbono iturria aurreztuz. Abantaila batzuk ditu amoniako nitrogeno hondakin-uretarako, C/N erlazio baxua baitute. Nitrifikazio eta desnitrifikazio laburreko prozesuak lohi gutxiago, erreakzio denbora laburra eta erreaktorearen bolumena aurreztea ditu abantaila gisa. Hala ere, nitrifikazio eta desnitrifikazio laburreko prozesuak nitritoen metaketa egonkorra eta iraunkorra eskatzen du, beraz, bakterio nitrifikatzaileen jarduera nola inhibitatu eraginkortasunez bihurtzen da gakoa.

④ Amoniako oxidazio anaerobioa

Amoxidazio anaerobioa bakterio autotrofoek amoniako nitrogenoa zuzenean nitrogenora oxidatzen duten prozesua da, hipoxia egoeran, nitrogeno nitrosoa edo nitrogeno nitrosoa elektroi-hartzaile gisa erabiliz.

Tenperaturak eta PH-ak anammoX-en jarduera biologikoan duten eragina aztertu zen. Emaitzek erakutsi zuten erreakzio-tenperatura optimoa 30 ℃ zela eta pH balioa 7,8. Gazitasun handiko eta nitrogeno-kontzentrazio handiko hondakin-urak tratatzeko ammoX erreaktore anaerobioaren bideragarritasuna aztertu zen. Emaitzek erakutsi zuten gazitasun altuak anammoX jarduera nabarmen inhibitzen zuela, eta inhibizio hori itzulgarria zela. Aklimatatu gabeko lohiaren ammox jarduera anaerobioa kontrol-lohiarena baino % 67,5 txikiagoa zen 30 g.L-1(NaC1) gazitasunpean. Aklimatatutako lohiaren anammoX jarduera % 45,1 txikiagoa zen kontrol-lohiarena baino. Aklimatatutako lohia gazitasun handiko ingurune batetik gazitasun baxuko ingurune batera (gatzunik gabe) eraman zenean, ammoX jarduera anaerobioa % 43,1 handitu zen. Hala ere, erreaktorearen funtzionamendua gutxitzeko joera du gazitasun handiko ingurunean denbora luzez funtzionatzen duenean.

Prozesu biologiko tradizionalarekin alderatuta, ammoX anaerobioa nitrogenoa kentzeko teknologia ekonomikoagoa da, karbono iturri gehigarririk gabe, oxigeno eskari txikia duena, neutralizatzeko erreaktiboen beharrik ez duena eta lohi gutxiago sortzen duena. Ammox anaerobioaren desabantailak hauek dira: erreakzio abiadura motela da, erreaktorearen bolumena handia da eta karbono iturria ez da amMOX anaerobioarentzat egokia, eta horrek garrantzi praktikoa du biodegradagarritasun eskasa duten amoniako nitrogeno hondakin-urak konpontzeko.

4. nitrogenoaren bereizketa eta adsorzio bidezko kentzeko prozesua

① mintz bereizketa metodoa

Mintz-bereizketa metodoa mintzaren iragazkortasun selektiboa erabiltzea da likidoan dauden osagaiak selektiboki bereizteko, amoniako nitrogenoa kentzeko helburua lortzeko. Alderantzizko osmosia, nanofiltrazioa, desamoniazio mintza eta elektrodialisia barne hartzen ditu. Mintzaren bereizketan eragina duten faktoreak mintzaren ezaugarriak, presioa edo tentsioa, pH balioa, tenperatura eta amoniako nitrogenoaren kontzentrazioa dira.

Lur arraroen urtze-lantegi batek isuritako amoniako nitrogeno hondakin-uraren uraren kalitatearen arabera, alderantzizko osmosi esperimentua NH4C1 eta NaCI hondakin-ur simulatuekin egin zen. Ikusi zen baldintza berdinetan, alderantzizko osmosiak NaCI kentze-tasa handiagoa duela, eta NHCl-k, berriz, ur-ekoizpen tasa handiagoa duela. NH4C1 kentze-tasa % 77,3koa da alderantzizko osmosi tratamenduaren ondoren, eta hori amoniako nitrogeno hondakin-uraren aurretratamendu gisa erabil daiteke. Alderantzizko osmosi teknologiak energia aurreztu eta egonkortasun termiko ona eman dezake, baina kloroarekiko eta kutsadurarekiko erresistentzia eskasa da.

Zabortegiko lixibiatua tratatzeko nanofiltrazio biokimiko bidezko mintz bereizketa-prozesu bat erabili zen, likido iragazkorraren % 85~90 isuri zen arauaren arabera, eta hondakin-uren likido eta lokatz kontzentratuaren % 0~15 baino ez zen itzuli zabor-tangarenera. Ozturki et al.-ek Turkiako Odayeri zabortegiko lixibiatua nanofiltrazio-mintz batekin tratatu zuten, eta amoniako nitrogenoaren kentze-tasa % 72 ingurukoa izan zen. Nanofiltrazio-mintzak alderantzizko osmosi-mintzak baino presio txikiagoa behar du, eta erraz erabiltzen da.

Amoniakoa kentzeko mintz-sistema, oro har, amoniako nitrogeno handiko hondakin-urak tratatzeko erabiltzen da. Uretan dagoen amoniako nitrogenoak honako oreka hau du: NH4- +OH-= NH3+H2O funtzionamenduan, amoniakoa duen hondakin-ura mintz-moduluaren oskoletik isurtzen da, eta azidoa xurgatzen duen likidoa mintz-moduluaren hoditik isurtzen da. Hondakin-uren pH-a handitzen denean edo tenperatura igotzen denean, oreka eskuinera mugituko da, eta NH4- amonio ioia NH3 gaseoso aske bihurtzen da. Une horretan, NH3 gaseosoa hodiko azido-xurgapen likido fasera sar daiteke oskoletik dagoen hondakin-uraren fasetik zuntz hutsaren gainazaleko mikroporoen bidez, azido-disoluzioak xurgatzen duena eta berehala NH4- ioniko bihurtzen dena. Mantendu hondakin-uren pH-a 10etik gora, eta tenperatura 35 °C-tik gora (50 °C-tik behera), hondakin-uren faseko NH4 etengabe NH3 bihurtuko da xurgapen likido fasera migratzeko. Ondorioz, hondakin-uren aldeko amoniako nitrogenoaren kontzentrazioa etengabe jaisten da. Azido-xurgapen fase likidoak, azidoa eta NH4- bakarrik daudenez, amonio gatz oso purua sortzen du, eta kontzentrazio jakin batera iristen da zirkulazio jarraituaren ondoren, eta hori birziklatu daiteke. Alde batetik, teknologia honen erabilerak asko hobetu dezake hondakin-uretan dagoen amoniako nitrogenoaren kentze-tasa, eta bestetik, hondakin-uren tratamendu-sistemaren funtzionamendu-kostu osoa murriztu dezake.

②Elektrodialisi metodoa

Elektrodialisia ur-disoluzioetatik disolbatutako solidoak kentzeko metodo bat da, mintz-bikoteen artean tentsio bat aplikatuz. Tentsioaren eraginpean, amoniako ioiak eta amoniako-nitrogeno hondakin-uretan dauden beste ioi batzuk aberasten dira mintzaren bidez amoniakoa duen ur kontzentratuan, kentzeko helburua lortzeko.

Elektrodialisi metodoa erabili zen amoniako nitrogeno kontzentrazio handiko hondakin-ur ez-organikoak tratatzeko, eta emaitza onak lortu ziren. 2000-3000 mg/L amoniako nitrogenoa duten hondakin-uretarako, amoniako nitrogenoaren kentze-tasa % 85etik gorakoa izan daiteke, eta amoniako ura kontzentratua % 8,9ra iritsi daiteke. Elektrodialisiaren funtzionamenduan kontsumitzen den elektrizitate kopurua hondakin-uretan dagoen amoniako nitrogeno kantitatearen proportzionala da. Hondakin-uraren elektrodialisi tratamendua ez dago pH balioaren, tenperaturaren eta presioaren arabera mugatuta, eta erraza da erabiltzea.

Mintz-bereizketa abantailak hauek dira: amoniako nitrogenoaren berreskurapen handia, funtzionamendu erraza, tratamendu-efektu egonkorra eta bigarren mailako kutsadurarik eza. Hala ere, amoniako nitrogeno kontzentrazio handiko hondakin-uren tratamenduan, desamoniatutako mintza izan ezik, beste mintzak erraz eskalatu eta buxatzen dira, eta birsorkuntza eta atzeko garbiketa maiz egiten dira, tratamendu-kostua handituz. Beraz, metodo hau egokiagoa da aurretratamendurako edo amoniako nitrogeno kontzentrazio baxuko hondakin-uren tratamendurako.

③ Ioi-trukerako metodoa

Ioi-trukearen metodoa amoniako nitrogenoa hondakin-uretatik kentzeko metodo bat da, amoniako ioien adsorzio selektibo handia duten materialak erabiliz. Adsorzio-material erabilienak ikatz aktibatua, zeolita, montmorillonita eta truke-erretxina dira. Zeolita siliko-aluminato mota bat da, hiru dimentsioko egitura espaziala, poro-egitura erregularra eta zuloak dituena, eta horien artean klinoptilolitak amoniako ioien adsorzio selektibo handiko gaitasun handia eta prezio baxua dituena, beraz, ingeniaritzan amoniako nitrogeno hondakin-uretarako adsorzio-material gisa erabiltzen da normalean. Klinoptilolitaren tratamendu-efektuan eragina duten faktoreen artean daude partikula-tamaina, amoniako nitrogenoaren eragin-kontzentrazioa, kontaktu-denbora, pH balioa eta abar.

Zeolitak amoniako nitrogenoan duen adsorzio-efektua agerikoa da, ondoren ranita dator, eta lurzoruaren eta zeramisitaren eragina eskasa da. Zeolitatik amoniako nitrogenoa kentzeko modu nagusia ioi-trukea da, eta adsorzio fisikoaren efektua oso txikia da. Zeramitaren, lurzoruaren eta ranitaren ioi-trukearen efektua adsorzio fisikoaren efektuaren antzekoa da. Lau betegarrien adsorzio-ahalmena gutxitu egin zen tenperatura 15-35 ℃-ko tartean igotzean, eta handitu egin zen pH balioa 3-9 tartean igotzean. Adsorzio-oreka 6 orduko oszilazio baten ondoren lortu zen.

Zabortegiko lixibiatuetatik amoniako nitrogenoa zeolita adsorzioaren bidez kentzeko bideragarritasuna aztertu zen. Esperimentu-emaitzek erakusten dute zeolita gramo bakoitzak 15,5 mg amoniako nitrogenoko adsorzio-potentzial mugatua duela; zeolita partikula-tamaina 30-16 sarekoa denean, amoniako nitrogenoaren kentze-tasa % 78,5era iristen da, eta adsorzio-denbora, dosi eta zeolita partikula-tamaina berdinetan, zenbat eta handiagoa izan eragin-amoniako nitrogenoaren kontzentrazioa, orduan eta handiagoa da adsorzio-tasa, eta bideragarria da zeolita adsorbente gisa erabiltzea lixibiatuetatik amoniako nitrogenoa kentzeko. Aldi berean, adierazi da zeolitak amoniako nitrogenoaren adsorzio-tasa txikia duela, eta zaila dela zeolitak saturazio-adsorzio-ahalmena lortzea funtzionamendu praktikoan.

Simulatutako herrietako hondakin-uretan zeolita-ohe biologikoak nitrogenoan, KOKan eta beste kutsatzaile batzuetan duen kentze-efektua aztertu zen. Emaitzek erakusten dute zeolita-ohe biologikoak amoniako nitrogenoa kentzen duela % 95etik gora, eta nitrato nitrogenoa kentzean eragin handia duela egoitza-denbora hidraulikoak.

Ioi-trukerako metodoak abantaila hauek ditu: inbertsio txikia, prozesu sinplea, funtzionamendu erosoa, pozoiarekiko eta tenperaturarekiko sentikortasun eza eta zeolita birsorkuntza bidez berrerabiltzea. Hala ere, amoniako nitrogeno kontzentrazio handiko hondakin-urak tratatzean, birsorkuntza maiz egiten da, eta horrek eragozpenak sortzen dizkio funtzionamenduari, beraz, beste amoniako nitrogeno tratamendu metodo batzuekin konbinatu behar da, edo amoniako nitrogeno kontzentrazio baxuko hondakin-urak tratatzeko erabili.

4A Zeolita Handizkako Fabrikatzailea eta Hornitzailea | EVERBRIGHT (cnchemist.com)