همکاران در زمینه تصفیه آب و تازه واردان در صنعت،امروز ما می خواهیم درباره چیزی صحبت کنیم که ممکن است در سیستم تصفیه فاضلاب ناچیز به نظر برسد اما نقش مهمی دارد.
وقتی مردم اصطلاح "منبع کربن" را می شنوند، اولین چیزی که به ذهنشان می رسد اغلب منابع کربن آلی مانند گلوکز یا اسیتات سدیم است، که آنها آن ها را پایه های اصلی حذف نیتروژن و فسفر می دانند.در نتیجهاما صادقانه بگویم، بدون منابع کربن غیر ارگانیک، سیستم های درمان بیولوژیکی ما ممکن است" که منجر به کاهش شدید در کارایی درمان.
امروز، ما آن را مرحله به مرحله تجزیه خواهیم کرد تا توضیح دهیم که منابع کربن غیر ارگانیک در واقع چیست و چه نقشی در تصفیه فاضلاب دارند.
اول، باید روشن کنیم: یک منبع کربن غیر ارگانیک چیست؟
به طور مستقیم، منابع کربن غیر ارگانیک ترکیبات کربن هستند که فاقد پیوندهای کربن-هیدروژن هستند، به عبارت دیگر، منابع کربن بدون طعم "ارگانیک".منابع کربن غیر ارگانیک متداول که ما با آن مواجه می شویم در واقع فقط چند نوع هستند، مانند بیکاربونات سدیم (سودا پخت و پز) ، کربنات سدیم، کربنات کلسیم و اسید کربنیک که توسط دی اکسید کربن محلول شده در آب تشکیل می شود. همه اینها منابع کربن غیر ارگانیک معمولی هستند.برخلاف منابع کربن ارگانیک، که نیاز به میکروب ها برای تجزیه قبل از اینکه بتوانند مورد استفاده قرار گیرند، منابع کربن غیر ارگانیک ساختار ساده تری دارند. اغلبمیکروب ها می توانند مستقیماً آن ها را "شرب" کنند یا کمی برای استفاده از آن ها پردازش کننداین یک مزیت قابل توجهی در واکنش های بیوشیمیایی در تصفیه فاضلاب است.
ممکن است کسی بپرسد، "آیا ما قبلاً منابع کربن آلی را در سیستم تصفیه فاضلاب خود برای تامین انرژی برای میکروارگانیسم ها نداریم؟ چرا ما هنوز به منابع کربن غیرآلی نیاز داریم؟""تو به سر اون ميخ ضربه ميزنينقش منابع کربن غیر ارگانیک فقط نقش یک بازیگر پشتیبان در بسیاری از سناریوها نیست، بلکه در واقع نقش اصلی آن است.
بیایید با فرآیند اصلی تصفیه فاضلاب شروع کنیم. فرآیند حذف نیتروژن. همانطور که همه می دانید، حذف نیتروژن عمدتاً بر دو مرحله متکی است: نایتریفیکیشن و دنیترفیکیشن.در طول دنيترفيكاسيون، میکروارگانیسم ها به منابع کربن آلی به عنوان اهدا کنندگان الکترون نیاز دارند، که درست است.باکتری های نیترفیک کننده میکروارگانیسم های اتوتروف هستند"آوتوتروفیک" یعنی چی؟ It means they don’t rely on consuming organic carbon for survival but instead absorb inorganic carbon sources and utilize the energy generated from oxidizing ammonia nitrogen to synthesize the cellular materials they needبه این فکر کنید: اگر سیستم نیترفیکیشن منابع کربن غیر ارگانیک کافی نداشته باشد، باکتری های نیترفیکیشن به اندازه کافی "غذای" دریافت نمی کنند و رشد و تولید مثل آنها محدود می شود.در نتیجه، کارایی تبدیل نیتروژن آمونیاگ به نیتریت و نیترات به طور قابل توجهی کاهش می یابد. نتیجه نهایی supera标出水氨?? supera标,整个脱?? 系统直接.
در اینجا یک مثال عملی رایج است که ما با آن مواجه هستیم: بسیاری از جریان های فاضلاب صنعتی، مانند فاضلاب شیمیایی و فاضلاب گالری،دارای محتوای بسیار پایین کربن آلی اما مقادیر بالایی از نیتروژن آمونیاکهنگامی که این فاضلاب وارد سیستم تصفیه بیوشیمیایی می شوند، منابع کربن آلی موجود برای دنیترفیکیشن کافی نیستند، چه رسد به نیازهای باکتری های نایتریفیکیشن.اگر ما فقط منابع کربن آلی را در این نقطه اضافه کنیمبنابراین، ما باید منابع کربن غیر ارگانیک مانند بیکاربونات سدیم را برای تامین باکتری های نایتریفیک کننده با "غذای" تکمیل کنیم." این امر باعث پیشرفت بدون مشکل واکنش نیتریفیکیشن می شود و پایه ای محکم برای دی نیتریفیکیشن و حذف نیتروژن می سازد.
علاوه بر حمایت از واکنش نیتریفیکیشن، منابع کربن غیر ارگانیک یک عملکرد مهم دیگر دارند: حفظ ثبات pH سیستم بیوشیمیایی.رشد میکروبی دارای نیازهای pH بسیار سختگیرانه استمخزن هوازی به طور کلی نیاز به pH بین 6.5 و 8 دارد.5با این حال، واکنش های بیوشیمیایی در تصفیه فاضلاب، به ویژه نیتریفیکیشن،تولید مقدار زیادی از یون های هیدروژن، که منجر به کاهش pH سیستم می شود. هنگامی که pH کاهش می یابد، نه تنها فعالیت باکتری های نیتریفیک کننده، بلکه عملکرد میکروارگانیسم های دیگر،مانند باکتری های هتروتروفیک در لجن فعال، تحت تاثیر قرار می گیرند.
در این مرحله، منابع کربن غیر ارگانیک مانند بیکاربونات سدیم و کربنات سدیم وارد بازی می شوند!آنها یون های هیدروژن تولید شده در طول واکنش ها را در هنگام اضافه شدن به سیستم خنثی می کنند.به عنوان مثال، بیکاربونات سدیم با یون های هیدروژن واکنش نشان می دهد تا دی اکسید کربن و آب را تشکیل دهد، به طور موثر اسیدیت را بدون تولید محصولات جانبی مضر خنثی می کند.همچنین منابع کربن برای باکتری های اتوتروفیک را تکمیل می کند. در طول راه اندازی در محل، ما اغلب با شرایطی روبرو می شویم که pH در مخزن هوازی کاهش می یابد. اضافه کردن مقداری نوشابه به سرعت pH را به حالت عادی برمی گرداند.و فعالیت میکروبی هم همینطور است.این مانور عملاً یک "رویه استاندارد" برای مهندسان تصفیه آب است.
علاوه بر این، در فرآیند حذف فوسفور بیولوژیکی پیشرفته (EBPR) ، منابع کربن غیر ارگانیک نیز نقش دارند.از بین بردن فسفر بیولوژیکی عمدتاً به ارگانیسم های جمع آوری کننده پلی فسفات (PAO) بستگی دارد، که در فاز بی هوا، فسفر را آزاد می کنند در حالی که اسیدهای چرب فرار (VFAs) و سایر منابع کربن آلی را برای ذخیره جذب می کنند.PAO ها مواد آلی ذخیره شده را برای انرژی تجزیه می کنند و بیش از حد فسفر را جذب می کنندبا این حال، اگر آب فاضلاب منابع کافی کربن آلی نداشته باشد، به ویژه محتوای کم VFA،هر دو فرآیند انتشار و جذب فسفر از PAO ممکن است تحت تاثیر قرار گیرد.در چنین مواردی، اضافه کردن مناسب منابع کربن غیر ارگانیک، مانند بیکاربونات، می تواند به متابولیسم PAO کمک کند و کارایی حذف فسفر را بهبود بخشد.که منبع اصلی کربن برای حذف فسفر بیولوژیکی همچنان کربن آلی است.، با منابع کربن غیر ارگانیک که در درجه اول به عملکردهای کمکی و مکمل خدمت می کنند.
علاوه بر این، برای برخی از سیستم های تصفیه فاضلاب صنعتی با نمک بالا و بسیار سمی، مزایای منابع کربن غیر ارگانیک حتی آشکارتر است.مواد سمی موجود در این نوع فاضلاب می توانند فعالیت میکروارگانیسم ها را مهار کننداین کار منجر به کاهش قابل توجهی در استفاده از منابع کربن آلی می شود. ساختار منابع کربن غیرآلی پایدار است و به راحتی توسط مواد سمی نابود نمی شود.میکروارگانیسم های اتوتروفیک نسبت به سمیت تحمل نسبتاً بالاتری دارند.بنابراین، اضافه کردن منابع کربن غیر ارگانیک می تواند به حفظ متابولیسم اساسی میکروارگانیسم ها کمک کند و اطمینان حاصل کند که سیستم تصفیه فاضلاب به دلیل منابع کربن ناکافی سقوط نمی کند.
در این مرحله، برخی از دوستان ممکن است بپرسند، "چگونه باید منابع کربن غیر ارگانیک در کاربردهای عملی اضافه شود؟ آیا الزامات خاصی وجود دارد؟
باید این موضوع را اصلاح کرد. اول اینکه باید بر اساس کیفیت آب تعیین شود.برای فاضلاب با غلظت زیاد نیتروژن آمونیاک و محتوای کم کربن آلی، نیاز به باکتری های نایتریفیک کننده باید توجه ویژه ای داشته باشد و دوز منابع کربن غیر ارگانیک باید محاسبه شود. به طور کلی، در واکنش های نیتریفیکیشن،برای هر 1mg از نیتروژن آمونیاک اکسید شده، حدود 7.14mg یون های بیکاربونات (برآورد شده به عنوان HCO) مورد نیاز است. این مقدار در عیب یابی واقعی ما ارزش مرجع زیادی دارد. دوم، روش جمع آوری نیز مهم است.بهتر است به طور مداوم به جای ناگهانی به یکباره اضافه کنید، که می تواند از نوسانات شدید pH سیستم و غلظت منبع کربن جلوگیری کند و محیط رشد پایدار برای میکروارگانیسم ها را فراهم کند.مهم است که به ترکیب با منابع کربن آلی توجه شود.به عنوان مثال، دی نیتریفیکیشن نیاز به منابع کربن آلی دارد، در حالی که دی نیتریفیکیشن نیاز به منابع کربن غیرآلی دارد. تنها با ترکیب این دو می توان دی نیتریفیکیشن کارآمد را به دست آورد.
البته، منابع کربن غیر ارگانیک همه توانا نیستند، و آنها نیز محدودیت هایی دارند. به عنوان مثال، نمی تواند جایگزین منابع کربن ارگانیک به عنوان اهدا کننده اصلی الکترون برای دنیترفیکیشن،از آنجا که باکتری های ضد نیترفیک میکروارگانیسم های هتروتروفیک هستند که هنوز برای تامین انرژی به منابع کربن آلی وابسته هستند.علاوه بر این، اگر دوز بیش از حد باشد، همچنین می تواند برخی از مشکلات مانند pH سیستم بالا یا قلیایی بیش از حد کل آب، که بار درمان بعدی را افزایش می دهد، ایجاد کند.پس در عمل عملی، ما باید دوز را بر اساس داده های نظارت بر کیفیت آب برای دستیابی به "تغذیه دقیق" تنظیم کنیم.
با گفتن این همه، من معتقدم که همه نقش منابع کربن غیر ارگانیک در تصفیه فاضلاب را درک می کنند.اما "بهترين شريک"منابع کربن غیر ارگانیک نقش مهمی در حمایت از واکنش های نیتریفیکیشن، ثبات pH سیستم، کمک به حذف فسفر بیولوژیکی،و رسیدگی به آب های فاضلاب صنعتی دشوار برای تخریب.
در سال های مبارزه در صنعت تصفیه آب، ما همیشه می توانیم متوجه شویم که جزئیات ظاهرا بی اهمیت اغلب کلید تعیین اثر تصفیه هستند.منابع کربن غیر ارگانیک یکی از این منابع هستند، و با ارزش گذاری و استفاده از آنها به طور موثر، سیستم تصفیه فاضلاب ما می تواند پایدارتر و کارآمدتر کار کند. امیدوارم اشتراک گذاری امروز می تواند برای همه مفید باشد،و من همچنین از همکارانم می خواهم در بخش نظرات در مورد ترفندهایی که در استفاده از منابع کربن غیر ارگانیک در عملیات عملی به دست آورده اید صحبت کنند.!
