فرآيند نيتريفيكاسيون بيولوژيكي در سيستم تصفيه فاضلاب 
نيتريفيكاسيون :Nitrification
حذف نيتروژن با نيتريفيكاسيون بيولوژيكي و نيترات زدايي يك فرآيند دو مرحله اي است. نيتريفيكاسيون زيستي تبديل يا اكسيداسيون يون هاي آمونيوم توسط باكتريهاي نيتروزوموناس به يونهاي نيتريت و سپس توسط باكتريهاي نبتروباكتر به يون هاي نيترات ميباشد.
طي اكسيداسيون يون هاي آمونيوم و نيتريت، اكسيژن به همراه گروهي از باكتري ها موسوم به باكتري هاي ازت خوار فعاليت دارند. در واقع اصطلاح نيتريفيكاسيون مربوط به تبديل يا اكسيداسيون آمونياك به نيترات است.
همانطور كه گفته شد اين فرايند از طريق باكتري هاي نيترات انجام مي شود كه اختصاصي مي باشند و با اكسيداسيون آمونياك انرژي بدست مي آورند. به اين دسته از ارگانيسم ها شيميواتوتروف مي گويند. اين ارگانيسم ها بوسيله اكسيداسيون شيميايي انرژي بدست مي آورند و به اصطلاح خود تغذيه اي هستند زيرا به مواد آلي كه از قبل تشكيل شده نياز ندارند.
هدف از نيتريفيكاسيون:
تأثير آمونياك بر دريافت اكسيژن آب با توجه به غلظت DO و ايجاد سميت براي ماهي ها
نياز به حذف نيتروژن براي كنترل اوتروفيكاسيون (باكتريهاي اتوتروف هوازي مسئول نيتريفيكاسيون در فرآيندهاي لجن فعال و بيوفيلم است)
نياز به ارائه كنترل نيتروژن براي كاربردهاي استفاده مجدد از آب از جمله تغذيه آب زيرزميني
حداكثر غلظت مجاز براي نيتروژن نيترات 45 ميلي گرم در ليتر به عنوان نيترات يا 10 ميلي گرم در ليتر به عنوان نيتروژن است.
غلظت كل نيتروژن آلي و آمونياكي در فاضلاب شهري در محدوده 25 تا 45 ميلي گرم در ليتر به عنوان نيتروژن بر اساس دبي 450 ليتر براي هر نفر در روز
فرآيند نيتريفيكاسيون
فرآيند نيتريفيكاسيون در تصفيه فاضلاب هم در فرآيندهاي رشد معلق و هم در فرآيندهاي بيولوژيكي رشد پيوسته انجام مي شود.
فرآيندهاي رشد معلق
نيتريفيكاسيون همراه با حذف BOD در فرآيند تك لجن قابل دستيابي است كه شامل مخزن هوادهي، زلال ساز و سيستم بازيافت لجن است.
در صورت وجود مواد سمي و بازدارنده در فاضلاب، سيستم رشد معلق دو لجن ممكن است در نظر گرفته شود كه از دو مخزن هوادهي و دو زلال كننده به صورت سري تشكيل شده است. اولين مخزن هوادهي/واحد شفاف كننده در SRT كوتاه براي حذف BOD و مواد سمي، به دنبال آن نيتريفيكاسيون در مخزن هوادهي/واحد زلال ساز دوم كه در SRT طولاني بكار گرفته مي شود، كار مي كند. رشد باكتري هاي نيتريفيك بسيار كندتر از باكتري هاي هتروتروف است.
فرآيندهاي رشد پيوست شده
براي نيتريفيكاسيون، بيشتر BOD بايد قبل از ايجاد موجودات نيتريفيك كننده حذف شود
باكتريهاي هتروتروف بازده زيست توده بالاتري دارند و بر سطح سيستم‌هاي فيلم ثابت نسبت به باكتريهاي نيتريفيك مسلط هستند.
نيتريفيكاسيون در راكتور رشد متصل پس از حذف BOD يا در سيستم رشد متصل جداگانه طراحي شده براي نيتريفيكاسيون انجام مي شود.
نرخ نيتريفيكاسيون براي فرآيندهاي رشد پيوسته بيشتر از فرآيندهاي رشد معلق است. فرآيندهاي رشد پيوسته معمولاً مواد جامد معلق بيشتري را در پساب نسبت به فرآيندهاي رشد معلق حمل مي‌كنند.
[caption id="attachment_4180" align="aligncenter" width="488"] نيتريفيكاسيون[/caption]ميكروبيولوژي نيتريفيكاسيون
باكتري هاي اتوتروف هوازي مسئول نيتريفيكاسيون در لجن فعال و فرآيندهاي بيوفيلم هستند.
فرآيند دو مرحله‌اي در نيتراتاسيون شامل دو گروه باكتري است. مرحله اول، آمونياك توسط يك گروه (Nitrosomonas) به نيتريت اكسيد مي شود و مرحله دوم، نيتريت توسط گروه ديگري از باكتري هاي اتوتروف (Nitrobacter) به نيترات اكسيد مي شود.
ساير باكتري هاي اتوتروف براي اكسيداسيون آمونياك به نيتريت (پيشوند با Nitroso-): نيتروسوكوكوس، نيتروزوسپيرا، نيتروزولوبوس و نيتروسوروبريو
ساير باكتري هاي اتوتروف براي اكسيداسيون نيتريت به نيترات (پيشوند با Nitro-): نيتروكوكوس، نيتروسيرا، نيتروسپينا و نيتروئيستيس
عوامل موثر بر فرآيند نيتريفيكاسيون
عوامل محيطي: pH
فرآيند نيتريفيكاسيون در تصفيه فاضلاب به pH حساس است و در مقادير pH زير 6.8 به طور قابل توجهي كاهش مي يابد.
نرخ نيتريفيكاسيون بهينه در مقادير pH در محدوده 7.5-8.0 رخ مي دهد. pH از 7.0 تا 7.2 به طور معمول استفاده مي شود.
آبهاي كم قليايي نياز به قليايي بودن براي حفظ مقادير pH قابل قبول دارند.
مقدار قليائيت اضافه شده بستگي به غلظت اوليه قليايي و مقدار NH4-N براي اكسيد شدن دارد.
قلياييت به شكل آهك، خاكستر سودا، بي كربنات سديم يا هيدروكسيد منيزيم اضافه شده است.
عوامل محيطي: سميت
نيتريفايرها شاخص هاي خوبي براي حضور تركيبات سمي آلي در غلظت هاي پايين هستند.
تركيبات سمي عبارتند از: حلال مواد شيميايي آلي، آمين ها، پروتئين ها، تانن ها، تركيبات فنلي، الكل ها، سيانات ها، اترها، كاربامات ها و بنزن.
عوامل محيطي: فلزات
مهار كامل اكسيداسيون آمونياك در 0.25 ميلي گرم در ليتر نيكل، 0.25 ميلي گرم در ليتر كروم و 0.10 ميلي گرم در ليتر مس
عوامل محيطي: آمونياك يونيزه نشده
نيتريفيكاسيون نيز توسط آمونياك غير يونيزه (NH3) يا آمونياك آزاد و اسيد نيتروژن غيريونيزه (HNO2) مهار مي شود.
اثرات بازدارندگي به غلظت گونه هاي نيتروژن كل، دما و pH بستگي دارد.
دنيتريفيكاسيون :Denitrification
به اصطلاح احياي بيولوژيكي نيترات به اكسيد نيتريك، اكسيد نيترو و گاز نيتروژن دنيتريفيكاسيون مي گوييم.دنيتريفيكاسيون نوعي تنفس بي هوازي كه توسط گونه هاي سودوموناس ، تيوباسيلوس و پاراكوكوس انجام مي شود. دنيتريفيكاسيون براي احياء نيترات را تا حد نيتريت پيش مي رود و از آنزيم نيترات ردوكتاز استفاده كرده كه در حضور اكسيژن كارايي ندارد.
فرايند دنيتريفيكاسيون
دنيتريفيكاسيون فرآيندي است كه طي آن بوسيله ميكروارگانيسم ها نيترات به تركيبات گازي مانند؛ اكسيد نيتريك، اكسيد نيترو و نيتروژن تبديل مي شود.
زماني كه چندين نوع باكتري بر روي مواد آلي در شرايط غير هوازي قرار داشته باشند اين فرايند را انجام مي دهند. زيرا در هنگام عدم وجود اكسيژن براي تنفس معمولي هوازي آنها بجاي اكسيژن از نيترات به عنوان آخرين پذيرنده الكترون استفاده مي كنند. اين مرحله را اصطلاحأ تنفس غير هوازي مي ناميم. در تنفس هوازي مانند انسان مولكول هاي آلي اكسيد مي شوند تا انرژي بدست آيد و اكسيژن به آب احياء شود. زماني كه اكسيژن وجود ندارد هر گونه ماده قابل احياء همانند نيترات مي تواند همان نقش اكسيژن را داشته باشد و به نيتريت، اكسيد نيتريك، اكسيد نيترو احياء شود.
بنابراين شرايطي كه طي آن ارگانيسم ها دنيتريفيكاسيون را انجام مي دهند عبارتند از:
وجود مواد آلي قابل اكسيد شدن،
عدم وجود اكسيژن و قابليت دسترسي به منابع نيتروژن قابل احياء.
در اين فرايند مخلوطي از محصولات كاري نيتروژن دار توليد مي شود. اين موضوع بدليل آن است كه در تنفس غير هوازي از نيترات، نيتريت، اكسيد نيتريك و اكسيد نيترو به عنوان پذيرنده الكترون استفاده مي شود. فرآيند دنيتريفيكاسيون در تصفيه فاضلاب جز تكميل كننده حذف بيولوژيكي نيتروژن است كه شامل نيتريفيكاسيون و دنيتريفيكاسيون مي باشد. زماني كه در باره وقوع اوتروفيكاسيون نگراني وجود داشته باشد و يا در مواردي كه آب زيرزميني بايد در مقابل افزايش غلظت نيترات ناشي از تغذيه سفره هاي آب زيرزميني با پساب محافظت شود، حذف بيولوژيكي نيتروژن در تصفيه خانه هاي فاضلاب انجام مي شود. حذف نيترات در فرآيندهاي بيولوژيكي به دو روش انجام مي شود كه به شرح زير مي باشد:
حذف سنتزي:
احياي نيترات به روش حذف سنتزي شامل احياي نيترات به آمونياك براي استفاده در سنتز سلولي است. اين فرايتد زماني رخ مي دهد كه يون آمونيوم وجود نداشته باشد.
حذف غيرسنتزي
احياي نيترات به روش حذف غيرسنتزي يا دنيتريفيكاسيون بيولوژيكي با زنجيره تنفسي انتقال الكترون همراهي مي كند و نيترات يا نيتريت بعنوان الكترون گيرنده براي اكسيداسيون انواع گوناگون الكترون دهنده هاي آلي و معدني مورد استفاده قر ار مي گيرد.
تماس با ما:
تماس باما
برچسب:
امتیاز دهید:
رتبه از پنج:
<~PostRate~>
بازدید: <~PostViwe~>
