ما هي النترجة على المدى القصير ونزع النتروجين على المدى القصير؟

في مجال نزع النتروجين البيولوجي، تعد النترجة قصيرة المدى ونزع النتروجين قصيرة المدى عمليتين مهمتين. إنها تخترق مسارات النترجة ونزع النتروجين التقليدية كاملة المدى وتحقق إزالة النيتروجين بكفاءة من خلال تنظيم بنية المجتمع الميكروبي.

01 النترجة على المدى القصير

تشير النترجة قصيرة المدى إلى العملية التي يتم فيها، أثناء عملية نزع النتروجين البيولوجية، تنفيذ عملية أكسدة نيتروجين الأمونيا فقط إلى مرحلة النتريت من خلال وسائل محددة للتحكم في العملية، أي أن نيتروجين الأمونيا (NH₄⁺) يتأكسد أولاً إلى نتريت ( NO₂⁻)، ولم يعد النتريت يتأكسد إلى نترات (NO₃⁻). تعتمد هذه العملية بشكل رئيسي على تعزيز نشاط البكتيريا المؤكسدة للأمونيا (AOB) والتثبيط الفعال لنشاط البكتيريا الآزوتية (NOB). وتتمثل ميزة النترجة قصيرة المدى في أنها تقلل من استهلاك الأكسجين والطلب على مصدر الكربون، وتقلل من حمل مرحلة إزالة النتروجين اللاحقة، وبالتالي تحسين كفاءة إزالة النتروجين للنظام بأكمله.

العوامل المؤثرة واستراتيجيات التحسين:

هل التركيز: يجب أن يتم التحكم بشكل صارم عند 0.5-1.5 ملغم/لتر لتثبيط البكتيريا الآزوتية وإفادة بكتيريا مؤكسدة الأمونيا.

درجة الحرارة وقيمة الرقم الهيدروجيني: درجة الحرارة المناسبة (20-30 درجة مئوية) وبيئة الأس الهيدروجيني المحايدة إلى القلوية الضعيفة تساعد على التشغيل المستقر

النترجة قصيرة المدى.

SRT (عمر الحمأة): يؤدي تقصير SRT بشكل مناسب إلى الزراعة الانتقائية للبكتيريا الآزوتية قصيرة المدى.

الحمل المؤثر: الحفاظ على حمولة مستقرة من نيتروجين الأمونيا لتجنب تلف نظام النترجة قصيرة المدى الناجم عن الصدمة.

02 نزع النتروجين على المدى القصير

تشير عملية نزع النتروجين قصيرة المدى إلى الاختزال المباشر للنترات أو النتريت إلى غاز النيتروجين (N₂)، مع تخطي خطوة اختزال NO₃⁻ إلى NO₂⁻ في عملية إزالة النتروجين التقليدية. تتطلب هذه العملية عادةً بكتيريا خاصة لإزالة النتروجين يمكنها استخدام النتريت مباشرة كمستقبل للإلكترون لتفاعل نزع النتروجين في بيئة خالية من الأكسجين. لا يمكن لعملية نزع النتروجين قصيرة المدى تجنب المنتج الوسيط - أكسيد النيتريك (NO) الذي يتم إنتاجه في عملية إزالة النتروجين التقليدية، مما يقلل الضغط البيئي فحسب، بل يعمل أيضًا على تحسين إجمالي معدل إزالة النيتروجين وحفظ مدخلات مصدر الكربون العضوي.

العوامل المؤثرة واستراتيجيات التحسين:

بيئة غير سامة: ظروف نقص الأكسجين الصارمة هي أساس نزع النتروجين على المدى القصير، ويجب التحكم في D O أقل من 0.5 ملغم / لتر.

قيمة الرقم الهيدروجيني: الرقم الهيدروجيني بين 6.0-8.0 يفضي إلى نمو ونشاط بكتيريا إزالة النتروجين قصيرة المدى.

درجة حرارة: تساعد درجة الحرارة المناسبة (20-30 درجة مئوية) على زيادة معدل نزع النتروجين.

نوع مصدر الكربون والعرض: تحديد مصادر الكربون القابلة للتحلل بسهولة وفعالة، وزيادة إمدادات الكربون بشكل مناسب لتعزيز إزالة النتروجين على المدى القصير.

حالة التدفق والخلط في المفاعل: تأكد من الخلط الموحد في المفاعل لتجنب التركيز الزائد للأكسجين في المناطق المحلية.

03كيفية تنظيم المجتمعات الميكروبية لتحقيق النترجة ونزع النتروجين على المدى القصير؟

التحكم في الأكسجين المذاب: يعتمد تحقيق النترجة قصيرة المدى على تثبيط نشاط البكتيريا الآزوتية (NOB). عادة، يتم التحكم بشكل صارم في تركيز الأكسجين المذاب في المفاعل للحفاظ على مستوى منخفض يمكن أن يضمن التشغيل الطبيعي للبكتيريا المؤكسدة للأمونيا (AOB) ويمنع نمو NOB.

تنظيم درجة الحرارة ودرجة الحموضة: تتمتع المجموعات الميكروبية المختلفة بقدرة مختلفة على التكيف مع الظروف البيئية. ومن خلال ضبط درجة الحرارة وقيمة الرقم الهيدروجيني للمفاعل، يمكن تعزيز نشاط المجتمع البكتيري المستهدف بشكل انتقائي. على سبيل المثال، يمكن لبعض AOB المحددة أن يكون لها نشاط أعلى في درجات حرارة منخفضة أو ضمن نطاق محدد من الأس الهيدروجيني.

تحسين SRT (عمر الحمأة) وHRT (زمن الاحتفاظ الهيدروليكي): يمكن أن يساعد الإعداد المعقول لعمر الحمأة ووقت الاحتفاظ الهيدروليكي للمفاعل الحيوي في إثراء AOB بشكل انتقائي مع القضاء على أو منع انتشار NOB.

التهوية بالتناوب وعلاج نقص الأكسجين: استخدم التهوية المتقطعة أو المعالجة المجزأة لتهيئة الظروف البيئية التي تساعد على النترجة على المدى القصير ونزع النتروجين على المدى القصير. على سبيل المثال، قم أولاً بتحويل نيتروجين الأمونيا إلى نتريت في ظل الظروف الهوائية، ثم قم بالتبديل بسرعة إلى ظروف نقص الأكسجين أو اللاهوائية بحيث يتم اختزال النتريت مباشرة إلى نيتروجين.

إضافة مثبطات: يمكن استخدام مواد كيميائية معينة كمثبطات لـ NOB، مثل الميثانول والأيزوبروبانول وما إلى ذلك، والتي يمكن أن تمنع نشاط NOB بشكل فعال، وبالتالي تحقيق النترجة على المدى القصير.

استراتيجية إضافة مصدر الكربون: يمكن لإضافة مصدر الكربون المناسب أن تنظم عملية نزع النتروجين، بحيث يتم استخدام النتريت كمستقبل للإلكترون قبل النترات، مما يحقق إزالة النتروجين على المدى القصير.

باختصار، من خلال سلسلة من طرق التحكم الدقيقة في العمليات، يمكن تحفيز عمليات النترجة قصيرة المدى ونزع النتروجين قصيرة المدى بنجاح وتشغيلها بشكل ثابت في أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي، وبالتالي تحسين كفاءة إزالة النتروجين، وتقليل استهلاك الطاقة، وتقليل توليد المنتجات الثانوية.