Com mesurar la taxa de desnitrificació en el tractament d'aigües residuals: una guia-a-pas a pas

Entenent eltaxa de desnitrificacióen un dipòsit anòxic és fonamental per optimitzar el tractament de les aigües residuals, garantir la qualitat dels efluents i calcular la correctadosificació font de carboni. Aquesta guia explica el procediment de laboratori per mesurar les taxes de desnitrificació amb fangs actius, així com com aplicar els resultats en operacions reals de la planta.

La taxa de desnitrificació quantifica la quantitat de nitrogen nitrat (NO₃⁻-N) consumit per un gram de fang per hora. Els factors que afecten aquesta taxa inclouen:

Temperatura de l'aigua

Edat dels fangs

Tipus de font de carboni

Activitat microbiana dels fangs

Els valors de disseny solen ser teòrics (p. ex., 0,05 mg NO₃⁻-N/g·h), però les taxes d'operació reals poden ser molt inferiors (p. ex., 0,02 mg NO₃⁻-N/g·h), fent que la mesura precisa sigui essencialoptimització de la font de carboni.

Equip de laboratori:

Matrassos cònics (250–500 ml) amb taps de goma

Agitador magnètic o manual

Temporitzador

Xeringues de 50 ml i ampolles de mostra

Configuració de la filtració (paper de filtre i embut, o dispositiu de buit)

Espectrofotòmetre per a la mesura del nitrogen nitrat

Oxigen dissolt (DO) portàtil

Reactius:

Nitrat de potassi (grau analític)

Font de carboni: acetat de sodi o glucosa

Mostra3-4 litres de fang activatdes delfinal del tanc anòxic. No utilitzeu fangs de tancs aeròbics o anaeròbics.

Transportar els fangs al laboratorien 1 hora.

Recolliu mostres d'aigua d'afluents i efluents del dipòsit anòxic per mesurar la línia de base de nitrats.

Consell:El fang a l'extrem del dipòsit anòxic conté bacteris desnitrificants estabilitzats, que garanteixen dades fiables de la taxa de desnitrificació.

MesuraMLSS(oMLVSSsi és possible) utilitzant mètodes estàndard de laboratori.

Aboqueu els fangs en un matràs cònic, deixant 1/3 del volum per remenar.

Pre-remena durant 30 minuts per eliminar el nitrogen de nitrats residuals (pre-remenar).

Mesura el nitrogen de nitrat sobrenedant; continueu remenant si els nivells es mantenen alts.

Prepara asolució de nitrat{0}}alta concentració(p. ex., 10 mg NO₃⁻-N/mL).

Afegiu suficient solució de nitrat per arribar30–40 mg/L de nitrogen nitratal matràs.

Remeneu immediatament i agafeu azero-mostra de temps (0 min). Filtrar i gravar.

Prendre mostres addicionals cada 30 minuts: 30, 60, 90 minuts (opcional 120 min). Filtreu immediatament.

MantenirDO baix (<0.1 mg/L)durant tot l'experiment. Ajusteu la velocitat d'agitació per evitar la introducció d'aire.

Traceu les concentracions de nitrogen de nitrat als quatre punts de mostreig en un full de càlcul{0}}Excel en l'eix x-i la concentració de nitrogen de nitrat a l'eix -y. Normalment, apareixerà una línia recta-que descendeix. El pendent d'aquesta línia representa la velocitat a la qual el nitrogen nitrat disminueix amb el temps, expressat en mg NO₃⁻-N/(L·h). Dividiu aquest pendent per la concentració de fangs (MLSS o MLVSS) al matràs per obtenir la taxa de desnitrificació específica.

Per exemple: si el MLSS del licor barrejat al matràs és de 3500 mg/L (3,5 g/L) i el pendent de la disminució del nitrogen de nitrat és de 5,0 mg/(L·h), aleshores la taxa de desnitrificació específica és de 5,0 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻{-SS·h·(g). Convertint a MLVSS, si la relació MLVSS/MLSS és 0,65, la taxa de desnitrificació basada en MLVSS és 1,43 ÷ 0.65=2.2 mg/(g MLVSS·h). Expressat en unitats estàndard, això és 2,2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h).

En funcionament real, la taxa de desnitrificació normal és de 2–5 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h). Els valors inferiors a 2 indiquen una activitat de llot feble o una temperatura baixa de l'aigua, mentre que els valors superiors a 5 indiquen llots molt actius.

Exemple:

MLSS=3, 500 mg/L (3,5 g/L)

Disminució de nitrats=5 mg/(L·h)

Taxa específica=5 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻-N/(g MLSS·h)

MLVSS/MLSS=0.65 → Taxa=2.2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h)

Referència:Les taxes normals oscil·len entre 2 i 5 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h).

Calcula el total de microorganismes actius al tanc anòxic:

MLVSS total (kg)=MLVSS (g/L)×Volum del dipòsit (m³)

Multipliqui per la taxa de desnitrificació mesurada per obtenircapacitat diària d'eliminació de nitrats(kg/dia).

Compareu amb l'eliminació de nitrats requerida (concentració d'entrada - efluent objectiu).

Afegiu una font de carboni per omplir el buit:

Acetat de sodi: 3,5–5 g/g NO₃⁻-N

Glucosa: 2,5-3,5 g/g NO₃⁻-N

Exemple:

Caudal: 10.000 m³/d, MLVSS: 2.500 mg/L, volum del dipòsit: 2.000 m³

MLVSS total: 5.000 kg

Taxa de desnitrificació: 2,2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h) → 264 kg/dia eliminació

Si es requereix eliminació < 264 kg/dia → afegiu una font de carboni per assolir l'objectiu.

Les taxes de desnitrificació són més baixes a l'hivern a causa de la reducció de l'activitat microbiana.

Realitzar experiments enestiu (tarifa màxima)ihivern (tarifa mínima).

Interpolar les taxes intermèdies per ajustar la dosificació de la font de carboni durant tot l'any.