Qual é a causa, a análise e a solução para o nitrogênio amoniacal que excede o padrão?

O nitrogênio é o principal nutriente que causa a eutrofização dos corpos d'água, a poluição por nitrogênio causa muitos problemas ambientais perigosos, o conteúdo dos padrões de emissão relevantes e os indicadores numéricos estão constantemente melhorando.
Mecanismo de remoção de nitrogênio

A remoção do nitrogênio não é feita pela remoção da absorção excessiva celular, o principal mecanismo é:
1. O nitrogênio orgânico particulado não biodegradável torna-se um componente do lodo ativado por meio da biofloculação e é removido do sistema pela exclusão do lodo ativado restante;
2. O nitrogênio orgânico biodegradável particulado é convertido em nitrogênio orgânico biodegradável solúvel por meio de hidrólise. O nitrogênio orgânico não biodegradável dissolvido, que é descarregado com o efluente tratado, determina a concentração de nitrogênio orgânico do efluente;
3. O nitrogênio orgânico biodegradável dissolvido é convertido em nitrogênio amoniacal por meio da amonificação de bactérias heterotróficas, na qual a ureia pode ser rapidamente hidrolisada em carbonato de amônio. As bactérias nitrificantes oxidam o nitrogênio amoniacal em nitrogênio nitrato sob condições aeróbicas, e as bactérias desnitrificantes reduzem heterotroficamente o nitrato a nitrogênio gasoso sob condições anóxicas, que é removido da água.
Como a desnitrificação da área anóxica requer uma grande quantidade de fonte de carbono, a área anóxica geral é colocada na extremidade dianteira do tratamento biológico (extremidade de entrada), mas a água de entrada é principalmente nitrogênio amoniacal, menos nitrogênio nitrato, não pode ser desnitrificada, por isso a necessidade de refluxo interno.
A concentração total de nitrogênio no efluente do tanque bioquímico e no refluxo interno é a mesma; portanto, mesmo no estado teórico, a taxa máxima de remoção de nitrogênio só pode atingir (r+R)/(1+r+R), sendo que r é a proporção do refluxo interno e R é a proporção do refluxo do lodo.
Processo de remoção bioquímica de nitrogênio

O processo de remoção bioquímica de nitrogênio contém principalmente o processo de amonificação, o processo de nitrificação e o processo de desnitrificação, cujo processo de desnitrificação contém todo o processo de desnitrificação e desnitrificação de curto alcance, ciclo de geração de bactérias nitrificantes de 5 a 8 dias e ciclo de geração de bactérias desnitrificantes de cerca de 15 dias.
1. Processo de amonificação:
O processo de amonificação é a decomposição microbiana de compostos orgânicos de nitrogênio para produzir amônia e, geralmente, pode ser dividido em duas etapas. A primeira etapa é a degradação de compostos orgânicos nitrogenados (proteínas, ácidos nucleicos, etc.) em compostos nitrogenados simples, como peptídeos, aminoácidos, aminoaçúcares, etc. A segunda etapa é a degradação de compostos nitrogenados simples produzidos no processo de desamidação em NH₃.
2. Processo de nitrificação:
O princípio do processo de reação de nitrificação é: sob condições aeróbicas, a amônia e o nitrogênio são oxidados por bactérias nitrificantes em nitrito e nitrato.
Incluindo duas etapas básicas de reação: a bactéria nitrito envolvida na conversão de nitrogênio amoniacal em reação de nitrito; a bactéria nitrato envolvida na conversão de nitrito em reação de nitrato.
3. Processo de desnitrificação:
O princípio do processo de reação de desnitrificação é: em condições anóxicas, o uso de bactérias desnitrificantes reduzirá o nitrito e o nitrato a nitrogênio e escapará do esgoto, de modo a atingir o objetivo de remoção de nitrogênio.
A desnitrificação é o processo de reação de nitrificação do nitrato e do nitrito reduzidos a nitrogênio; as bactérias desnitrificantes são uma classe de microrganismos anóxicos partenogenéticos heterotróficos de energia química. As bactérias de nitrito e as bactérias de nitrato são autótrofos quimioenergéticos que usam CO₂, CO₃²ˉ, HCO₃-, etc., como fonte de carbono e obtêm energia por meio da reação redox de NH₃, NH⁴﹢ ou NO²ˉ. O processo de reação de nitrificação precisa ser realizado em condições aeróbicas e usa o oxigênio como aceptor de elétrons e o nitrogênio elementar como doador de elétrons.
Quando há oxigênio molecular, as bactérias desnitrificantes realizam a decomposição oxidativa da matéria orgânica, usando o oxigênio molecular como aceptor final de elétrons; quando não há oxigênio molecular, as bactérias desnitrificantes usam nitrato e nitrito no N ³ ﹢ e N ⁵ ﹢ como aceptor de elétrons; a matéria orgânica é usada como fonte de carbono para fornecer o doador de elétrons para fornecer energia e estabilização oxidativa, o que mostra que a reação de desnitrificação deve ser realizada em condições anóxicas. Isso significa que a desnitrificação deve ser realizada em condições anóxicas.
Durante a desnitrificação, as bactérias desnitrificantes precisam de fontes de carbono orgânico (por exemplo, carboidratos, álcoois, ácidos orgânicos) como doadores de elétrons e usam o nitrogênio em NO³ˉ para a respiração anóxica. A reação de nitrificação consome 4,57 g de oxigênio e 7,14 g de alcalinidade por 1 g de nitrogênio amoniacal oxidado, o que se manifesta como uma diminuição do pH. Durante a desnitrificação, a remoção do nitrogênio nitrato é acompanhada pela remoção da fonte de carbono, que é descontada para DO2,6 g, e, além disso, o processo de desnitrificação compensa a alcalinidade de 3,57 g.
Imagem de todo o processo de desnitrificação e diagramas de princípios bioquímicos do processo curto de desnitrificação

O nitrogênio amoniacal excede o motivo e a solução padrão

1. Alta concentração de matéria orgânica
Motivo da análise: a operação e o gerenciamento não estão em vigor, o efeito do pré-tratamento é ruim, o SS é maior, de modo que a concentração de matéria orgânica na água de alimentação bioquímica do tratamento de águas residuais é muito alta, o que excedeu a capacidade de processamento bioquímico, levando à remoção ineficiente da DQO e do nitrogênio amoniacal.A DQO é alta, o que inibirá a atividade das bactérias nitrificantes e ajudará a estimular a atividade das bactérias anaeróbicas, o que levará à hidrólise do nitrogênio orgânico em amônia, o que fará com que o teor de nitrogênio amoniacal das águas residuais seja mais alto.
Solução: interromper imediatamente a entrada de água para a aeração de mulled, abertura contínua de refluxo interno e externo; interromper a descarga de lodo para garantir a concentração do lodo; se a matéria orgânica tiver causado a expansão de bactérias não filamentosas, pode-se adicionar PAC para aumentar a floculação do lodo, adicionar antiespumante para eliminar o impacto da espuma. Acompanhamento para melhorar o nível de gerenciamento, fazer um bom trabalho de pré-tratamento frontal e reduzir a carga bioquímica.
2. Anormalidade de refluxo interno
Motivo da análise: refluxo interno anormal devido a falha elétrica, falha mecânica ou motivos artificiais. O refluxo interno causado pelo nitrogênio amoniacal que excede o padrão também pode ser atribuído ao impacto da matéria orgânica, pois não há refluxo líquido de nitrificação, o que resulta em uma piscina aeróbica com apenas uma pequena quantidade de nitrogênio nitrato transportado pelo refluxo externo, o ambiente anaeróbico geral, a fonte de carbono será apenas hidrolisada e acidificada e não será metabolizada em escape de dióxido de carbono, portanto, um grande número de matéria orgânica no tanque de aeração, resultando em um aumento no nitrogênio amoniacal.
Solução: o refluxo interno levou a um nível elevado de nitrogênio amoniacal, revise a bomba de refluxo interno, interrompa ou reduza a entrada de água para a aeração com mulas; o sistema de nitrificação entrou em colapso, interrompa a entrada de água para a aeração com mulas; se houver condições, a situação é mais urgente, pode ser adicionado a um lodo bioquímico de sistema de desnitrificação semelhante para acelerar a recuperação do sistema. Faça o acompanhamento e verifique regularmente a bomba de retorno para detectar e resolver o problema em tempo hábil.
3. o pH está muito baixo
Analise o motivo: os microrganismos em geral devem estar na faixa de pH=6-9, o que é mais apropriado; em geral, o pH baixo causado pelo nitrogênio amoniacal excede o padrão; há três casos:
a. Dentro do refluxo é muito grande ou dentro do refluxo na abertura de aeração muito grande, resultando no transporte de uma grande quantidade de oxigênio para a piscina anóxica, danos ao ambiente anóxico, metabolismo aeróbico de bactérias desnitrificantes, parte da matéria orgânica é metabolizada aerobicamente, o que afeta seriamente a integridade da desnitrificação, Como a desnitrificação pode ser compensada pelo metabolismo da reação de nitrificação da alcalinidade da metade, a destruição do ambiente anóxico leva a uma redução na alcalinidade gerada pela redução do pH abaixo do pH adequado da bactéria de nitrificação. Depois que o pH da reação de nitrificação é inibido, o nitrogênio amoniacal aumenta.
b. A relação CN da água de entrada é insuficiente, o motivo também é que a desnitrificação é incompleta, a alcalinidade produzida é menor, resultando em uma diminuição do pH.
c. O pH diminui continuamente devido à diminuição da alcalinidade da água de alimentação.
Solução: constatou que o declínio contínuo do pH deve começar a adicionar álcali para manter o pH e, em seguida, analisar para encontrar a causa; se o pH estiver muito baixo, isso levou ao colapso do sistema, em primeiro lugar, aumente o pH do sistema e, em seguida, faça uma aeração maçante ou adicione o mesmo tipo de lodo.
4.DO é muito baixo
Análise da razão: o envelhecimento do aerador e a aeração intermitente podem facilmente levar ao entupimento do aerador, a oxigenação e a mistura da aeração da piscina são bloqueadas, enquanto a reação de nitrificação é o metabolismo aeróbico, é necessário garantir que o ambiente adequado de oxigênio dissolvido da piscina de aeração (DO da piscina anóxica = 0,2 ~ 0,5 mg / L, DO da piscina aeróbica ≥ 2 mg / L) possa ser realizado normalmente, e o DO muito baixo resultará no bloqueio da nitrificação, o nitrogênio amoniacal excede o padrão.
Solução: substitua o cabeçote de aeração; aumente a potência de conversão de frequência do ventilador, aumente o volume de ar.
5. A idade da lama é muito baixa
Análise da razão: muita descarga de lodo e pouco refluxo de lodo levarão à redução da idade do lodo, pois as bactérias têm um período de geração, o SRT é menor do que o período de geração, isso fará com que as bactérias não possam ser reunidas no sistema, a formação de cepas dominantes, de modo que os metabólitos correspondentes não possam ser removidos. Em geral, a idade do lodo é de 3 a 4 vezes o período de geração bacteriana. Em várias séries, o retorno de lodo não é equilibrado e a diferença entre o retorno de lodo de cada série é muito grande, o que leva ao aumento do nitrogênio amoniacal na série com menos retorno de lodo.
Solução: reduzir a entrada de água ou a aeração abafada; adicionar o mesmo tipo de lodo; se o problema for causado por um refluxo desequilibrado do lodo, reduzir a série problemática de entrada de água ou aeração abafada, para garantir que a série normal de operação seja parte do refluxo do lodo para a série problemática, cada série de dispositivos de medição de fluxo configurados para facilitar a observação.
6. Impacto das flutuações na qualidade da água
Análise do motivo: flutuações na qualidade e na quantidade da água, tratamento regulador da piscina não está em vigor, resultando em um aumento repentino na água com nitrogênio amoniacal, colapso do sistema de remoção de nitrogênio, nitrogênio amoniacal da água excede o padrão.
Solução: Assegure-se de que o pH do caso, adicione o mesmo tipo de lodo, sistema de recuperação de aeração entediado; o final do processo para adicionar dosagem de removedor de nitrogênio amoniacal e dispositivo de reação para gerenciamento de emergência.
7. Baixa temperatura
Análise do motivo: a temperatura da água no inverno é muito baixa, especialmente a diferença de temperatura entre o dia e a noite, muitas vezes inferior à temperatura necessária para o metabolismo bacteriano, tornando as bactérias dormentes e o sistema de nitrificação anormal.
Solução: enterrar a piscina na fase de projeto; aumentar a concentração de lodo com antecedência; aquecer a água influente até a temperatura adequada (a temperatura ideal da reação de nitrificação é geralmente de 20-30°C, a taxa de reação de nitrificação diminui abaixo de 15°C e para abaixo de 5°C; a temperatura ideal de desnitrificação é de 20-40°C e a atividade das bactérias desnitrificantes diminui abaixo de 15°C; a temperatura ideal das bactérias aeróbicas comuns é geralmente de 15-30°C).
8. Problema de seleção de processos
Análise da razão: o processo de desnitrificação escolhido é o tanque de aeração simples, a oxidação por contato, o SBR e assim por diante. Na verdade, para garantir que o HRT (tempo de retenção hidráulica) e o SRT (idade da lama) sejam longos o suficiente, esses processos podem ser desamoníacos, mas não são econômicos.
Solução: Estender o HRT e o SRT, como a transformação em MBR para melhorar a idade do lodo, etc.; aumentar o tanque de desnitrificação na frente.