نيتريفيكاسيون و دنيتريفيكاسيون

نيتريفيكاسيون و دنيتريفيكاسيون ، فرآيند زيستي سنتي مورد استفاده در تصفيه ي پساب به منظور دستيابي به حذف نيتروژن شامل مراحل جداگانه ي هوازي و بي هوازي هستند كه به طور كلي در بيوراكتورهاي جداگانه يا به وسيله ي فواصل مختلف هوادهي انجام مي شدند. نيتريفيكاسيون زيستي تبديل يا اكسيداسيون يون هاي آمونيوم به يونهاي نيتريت و سپس به يون هاي نيترات ميباشد. طي اكسيداسيون يون هاي آمونيوم و نيتريت، اكسيژن به همراه گروهي از باكتريها موسوم به باكتريهاي ازت خوار فعاليت دارند. واكنشهاي فرآيند نيتريفيكاسيون به صورت زير است :

اگرچه يون آمونيوم و آمونياك به فرم هايي از نيتروژن كاهش مييابند، آمونياك به اكسيژن وابسته نبوده و يون آمونيوم است كه طي نيتريفيكاسيون اكسيد مي شود؛ آمونياك طي اين فرآيند اكسيد نمي شود. مقدار يون آمونيوم و آمونياك در مخزن هوادهي سيستم هاي لجن فعال به pH و دما بستگي دارد. در محدوده ي دمايي 10تا 20 ˚C و pH از 7تا 8.5 حدود 95درصد از فرم كاهش يافته نيتروژن به صورت يون آمونيوم حضور دارند. آمونياك يونيزه شده غير سمي است و به صورت مادهي مغذي نيتروژندار ارجح توسط باكتريها استفاده ميشود. در مقادير pHپايين تر از 9اغلب نيتروژن احيا شده به فرم آمونياك يونيزه شده است. افزايش دما و pHباعث افزايش غلظت آمونياك در سيستم مي شود.

نيتريفيكاسيون و دنيتريفيكاسيون همزمان SND

نيتريفكاسيون و دنيتريفيكاسيون همزمان به اين معني است كه اين دو فرآيند در يك راكتور واحد و تحت شرايط عملياتي يكسان رخ دهند. دو مكانيسم فيزيكي و زيستي براي SNDوجود دارد. مكانيسم مرسوم فيزيكي اين است كه SNDبه عنوان نتيجه اي از گراديان غلظت اكسيژن محلول درون توده هاي لجن فعال يا بيوفيلم ناشي از محدوديت هاي نفوذ بيان ميشود؛ در واقع توزيع نابرابر غلظت اكسيژن محلول داخل بيومس، اجازهي تكثير باكتريهاي نيترات زا و نيترات زدا را فراهم ميكند. باكتري هاي ازت خوار نواحي هوازي با غلظت اكسيژن محلول بالاتر وجود دارند؛ در حالي كه، باكتري هاي ازت ساز در نواحي آنوكسيك با غلظت اكسيژن محلول كمتر مي توانند زنده بمانند. مكانيسم زيستي در مورد فرآيند SNDبه عنوان نتيجهي اكسيداسيون آمونيوم توسط باكتريهاي ازت خوار هتروتروف و كاهش نيترات يا نيتريت توسط باكتريهاي ازت ساز هوازي در نظر گرفته ميشود.

غلظت اكسيژن محلول براي دستيابي به درجه بالاتري از SNDمهم است. غلظت اكسيژن محلول برابر با 0.5 mg/lبراي دستيابي به سرعت نيتريفيكاسيون برابر با سرعت دنيتريفيكاسيون مناسب است كه منجر به SND كاملي ميگردد. برخي از تحقيقات رخداد SNDرا به اندازه ي توده ي لجن فعال كه به طور نرمال 100-80μm نسبت دادند. رخداد SNDدر سايز بزرگي از توده بزرگتر از 125 μm به خاطر محدوديت نفوذ اكسيژن محتملتر است ولي در توده ي كوچكتر از 20μmرخداد SNDصريح و شفاف نيست. تفسير فيزيكي مربوط به اندازه فلاك اين است كه كسر جرمي آنوكسيك قابل توجهي در مركز فلاكهاي بيومس وجود دارد كه از محدوديت نفوذ اكسيژن به فلاكها نتيجه ميشود. SNDدر حذف نيتروژن در غلظت هاي DOمناسب مؤثر بوده و تجهيزات بهره برداري و هزينه هاي انرژي در مقايسه با فرآيندهاي نيتريفيكاسيون و دنيتريفيكاسيون به صورت مجزا در دو راكتور مختلف كمتر است. همچنين ميتواند ميزان هوادهي را %25و كربن مورد نياز را تا % 40درصد كاهش دهد. ميزان لجن توليدي در طول
رشد بي هوازي كاهش شديدي مي يابد.