PL117443B1 - Process for nitrification operation in liquid wastes - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób prowadze¬ nia nitryfikacji w sciekach.Podczas oczyszczania scieków w warunkach tlenowych w wyniku rozkladu materii organicz¬ nej powstaja aminokwasy a nastepnie amoniak.Amoniak w wodach powierzchniowych stanowi bezposrednie zagrozenie dla zycia organizmów wodnych i zwieksza biochemiczne zapotrzebowa¬ nie tlenu.W warunkach tlenowych, przy dostepie dwu¬ tlenku wegla, niektóre gatunki baterii moga utleniac amoniak do azotynów i azotanów. Utle¬ nienie amoniaku do azotynów prowadza glównie bakterie Nitrosomonas, natomiast utlenianie azo¬ tynów do azotanów Nitrobacter. Wykazano, ze w mniejszym stopniu równiez inne gatunki bakterii moga prowadzic ten proces. Naleza do nich Ni- trosocceus, Nitrospora, Nitrocystis i Nitrosogloes.Utlenianie amoniaku do azotynów i azotanów nazywamy nitryfikacja.Proces nitryfikacji wykorzystuje sie przy biolo¬ gicznym oczyszczaniu scieków w ciagu technolo¬ gicznym usuwania zwiazków azotu. Jednym z urzadzen dla realizacji procesu nitryfikacji w polaczeniu z usuwaniem resztek wegla organicz¬ nego sa zalewane i napowietrzane zloza biologicz¬ ne (tzw. zloza pulsujace). Zasada ich dzialania polega na przeprowadzeniu scieków przez kolum¬ ne wypelniona kruszywem od dolu do góry, tak aby zloze bylo zalane. Równoczesnie przez zloze przedmuchuje sie sprezone powietrze dla utrzy¬ mania warunków tlenowych. Jako wypelnienie zloza stosuje sie piasek filtracyjny, drobno kru¬ szony wegiel itp. Wypelnienie zloza szczepi sie aktywnymi organizmami nitryfikacyjnymi. W wy¬ niku procesu amoniak w sciekach zostaje utle¬ niony do azotynów i azotanów. Utlenione polacze¬ nia azotu zostaja ostatecznie usuniete ze scieków w procesie denitryfikacji.W procesie nitryfikacji nastepuje obnizenie od¬ czynu scieków. Jest to efektem powstawania w trakcie utleniania amoniaku do azotynów wolne¬ go kwasu azotawego. Kwas ten ulega w srodowi¬ sku wodnym dysocjacji co prowadzi do równo¬ wagi miedzy jonem azotynowym i kwasem azota¬ wym. Równowage te mozna przedstawic równa¬ niem: NH4+ + 1,5 02 = H20 + H+ + N02- ^ HN02 Dla sprawnego dzialania bakterii nitryfikacyj- nych konieczne jest utrzymanie odpowiedniego odczynu scieków. Optymalny odczyn wynosi oko¬ lo 8 pH. W praktyce mozna prowadzic skutecz¬ nie proces nitryfikacji przy odczynie nieco niz¬ szym okolo 7,0—7,2 pH. Dla przeciwdzialania obni¬ zeniu odczynu do scieków przed procesem nitry¬ fikacji dodaje sie zwiazków podwyzszajacych za¬ sadowosc. Najczesciej jako czynnik podwyzszaja¬ cy zasadowosc dodawany jest weglan sodu NasCOs.Znane jest równiez z opisu patentowego Nr 74 546 30 dodawanie jako czynnika podwyzszajacego zasa- 10 15 20 25 117 4433 117 443 4 dowosc mleka wapiennego. Utrzymywanie odczy¬ nu scieków w zlozu odpowiedniego dla rozwoju bakterii nitryfikacyjnych zwiazane jest z koniecz¬ noscia budowania ukladu automatycznej regula¬ cji i ukladu dozowania reagentów. W wyniku regulacji parametry ukladu zostaja utrzymane na odpowiednim poziomie mimo zmieniajacych sie scieków i mimo zmian w^ ilosci uwalnianego w czasie procesu kwasu.Tradycyjne wypelnienie zloza nitryfikacyjnego traktuje sie jako nieaktywne podloze dla wzostu mikroorganizmów.Celem wynalazku jest unikniecie stosowania kosztownej aparatury automatycznej regulacji odczynu w przypadku prowadzenia procesu ni- tryfikacji w zlozach biologicznych.. Wedlug wynalazku nitryfikacje prowadzi sie na zlozu o naturalnej zdolnosci neutralizacji. Ja¬ ko zloze stosuje sie marmur, dolomit, kamien wa¬ pienny, magnezyt, lub wyprazony mineral zawie¬ rajacy w swoim skladzie weglan wapnia i mag¬ nezu. Zasada dzialania tego wypelnienia jest neu¬ tralizacja powstajacego w czasie procesu kwasu na skutek rozpuszczania i chemicznego oddzialy¬ wania scieków z materialem wypelnienia. Pred¬ kosc rozpuszczania wypelnienia jest proporcjo¬ nalna do ilosci powstajacego kwasu, a wiec zlo¬ ze samorzutnie dostosowuje sie do zmieniajacych sie warunków pracy. W przypadku wypelnienia zloza marmurem prace wypelnienia opisuje rów¬ nanie: • CaCOs + 2HNOa = Ca(HOj), + C02 + H20 Powstajacy w reakcji dwutlenek wegla przy¬ czynia sie do ustalenia równowagi: CaCOj + C02 + HjO ^± Ca(HC03)£ Bakterie nitryfikacyjne rosnace na wypelnie¬ niu zloza znajduja tam dogodne warunki dla rozwoju. Na skutek rozpuszczania materialu wy¬ pelnienia w warstwie scieków przylegajacej do ziarn istnieja korzystne warunki z uwagi na sta¬ bilny na odpowiednim poziomie odczyn i obec¬ nosc dwutlenku wegla, wydzielajacego sie przy reakcji kwasu z materialem wypelnienia.Zastosowany sposób prowadzenia procesu po¬ zwala na unikniecie kosztownej i klopotliwej w eksploatacji aparatury automatycznej regulacji odczynu. Powstajacy w procesie kwas jest neu¬ tralizowany wewnatrz zloza a konsekwencje za¬ chodzacej reakcji chemicznej stwarzaja dogodne warunki dla zycia prowadzacych proces mikro¬ organizmów.Wynalazek zostal blizej wyjasniony na przy¬ kladach wykonania.Przyklad I. Nitryfikowano azot amonowy w sciekach syntetycznych przygotowanych na wodzie wodociagowej. Jako zródlo azotu amono¬ wego stosowano czysty chlorek amonu NH4CI.Doswiadczenie prowadzono w zlozu wykonanym z rury ze szkla organicznego o srednicy 50 mm.Wysokosc czynna zloza wynosila 1 m. Wypelnie¬ nie stanowil kruszony marmur o granulacji 5—10 mm. Scieki napowietrzono w zlozu przy pomocy sprezonego powietrza z kompresorem, przeplyw powietrza ustalono na 60 1/godz. Schemat zloza nitryfikacyjnego przedstawiono na rys. 1. Zloze pracowalo przez 116 dni. Stezenie azotu amonowe¬ go podnoszono w tym czasie od 25 do 200 mg/l NH4—N. Nie dodawano w doplywie zadnych zwiazków korygujacych zasadowosc i odczyn.Czas zatrzymania ustalony poczatkowo na 2,5 godz. okazal sie przy stezeniach azotu anionowe¬ go przekraczajacych 100 mg/l zbyt niski i pod¬ wyzszono go w 53 dniu pracy zloza do 4,5 godz.Przy tym czasie zatrzymania zloze pracowalo do 116 dnia skutecznie nitryfikujac doprowadzony azot amonowy. Wyniki pracy zloza przedstawiono na Rys. 2, 3 i 4. Rysunek 2 przedstawia — prze¬ bieg nitryfikacji przy zastosowaniu marmuru ja¬ ko wypelnienia, przy czym krzywa 1 przedsta¬ wia N — NH4 w doplywie, krzywa 2 przedstawia N — (NQ2 + N03) w doplywie, a krzywa 3 przed¬ stawia N — NH4 w doplywie. Rys. 3 przedsta¬ wia zmiany zasadowosci scieków w czasie pro¬ cesu. Rys. 4 przedstawia zmiany odczynu scie¬ ków w czasie procesu.Przyklad II. Przeprowadzono proces nitry¬ fikacji jonu amonowego w wodzie o skladzie jak w przykladzie I. Stezenie jonu amonowego usta¬ lono na okolo 100 mg/l przez caly czas trwania procesu. Wypelnienie zloza stanowila masa Do- filtr (prazony marmur). Wyniki pracy zloza przedstawiono na Rys. 5, 6 i 7. Rys. 5 przedsta¬ wia przebieg nitryfikacji w zlozu wypelnionym masa „Dofiltr". Rysunek 6 przedstawia zmiany zasadowosci scieków w czasie procesu nitryfika¬ cji w zlozu wypelnionym masa „Dofiltr". Rysu¬ nek 7 przedstawia zmiany odczynu scieków w czasie procesu nitryfikacji w zlozu wypelnionym masa „Dofiltr". Po wprowadzeniu jonu amonowe¬ go na zloze zaszczepione uprzednio bakteriami nitryfikujacymi poczawszy od 8 dnia pracy uzy¬ skiwano 100% redukcji stezenia (Rys. 5). Wy¬ pelnienie zloza dzialalo prawidlowo o czym swiadczy niewielka róznica zasadowosci (Rys. 6) i odczynu (Rys. 7) pomiedzy doplywem a odply¬ wem pozywki przy calkowitym utlenieniu jonu amonowego (Rys. 5).Przeprowadzone doswiadczenia wykazaly sku¬ tecznosc zaproponowanego sposobu postepowania.Prawie caly azot amonowy w sciekach zostal przeprowadzony do azotu azotanowego. Przez ca¬ ly czas prowadzenia procesu odczyn utrzymywal sie powyzej pH 7 mimo wzrastajacej ilosci ni- tryfikowanego azotu.Modyfikacje zaproponowanego sposobu postepo¬ wania mozna zastosowac równiez w przypadku innych wariantów technologicznych realizacji pro¬ cesu nitryfikacji scieków na przyklad . w przy¬ padku nitryfikacji na wirujacych dyskach.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób prowadzenia nitryfikacji w sciekach przy zastosowaniu bakterii nitryfikacyjnych w przedmuchiwanym zlozu biologicznym, znamien¬ ny tym, ze nitryfikacje prowadzi sie na zlozu o naturalnej zdolnosci neutralizacji. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako zloze stosuje sie marmur, dolomit, kamien wapienny, magnezyt lub wyprazony mineral za¬ wierajacy weglan wapnia i magnezu. 15 20 25 30 35 40 50 55 60117 443 RYS.1 40 co so 100 ii DNI PRACY ZLOZA I - Czas zatrzymania 2,5 godz II - Czas zatrzymania 4,5 godz.RYS.2 i\ -u o 3 ° 2 < 20 40 60 00 100 120 DNI PRACY ZL0ZA • DOPLYW -ODPLYW z Bi O 7 6 20 40 60 60 106 Mi DNI PRACY ZLOZA 1-DOPLYW 2-ODPLYW RYS.3 RYS.4117 443 N-NH^ w doptywifc b* o I 6.0 i c I 4,0 ¦o S 3,0 o N2,0 1,0 doplyw • -•_--• . ._/!--•—• _ n. odplyw 1 i i 20 25 dni pracy zloza 10 15 20 25 RYS.5 RYS.6 iw 17.0 °6.0 5.0 J 4.0 < odplyw/ 10 15 20 25 RYS.7 PZGraf. Koszalin A-457 100 A-4 Cena 100 zl PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób prowadzenia nitryfikacji w sciekach przy zastosowaniu bakterii nitryfikacyjnych w przedmuchiwanym zlozu biologicznym, znamien¬ ny tym, ze nitryfikacje prowadzi sie na zlozu o naturalnej zdolnosci neutralizacji.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako zloze stosuje sie marmur, dolomit, kamien wapienny, magnezyt lub wyprazony mineral za¬ wierajacy weglan wapnia i magnezu. 15 20 25 30 35 40 50 55 60117 443 RYS.1 40 co so 100 ii DNI PRACY ZLOZA I - Czas zatrzymania 2,5 godz II - Czas zatrzymania 4,5 godz. RYS.2 i\ -u o 3 ° 2 < 20 40 60 00 100 120 DNI PRACY ZL0ZA • DOPLYW -ODPLYW z Bi O 7 6 20 40 60 60 106 Mi DNI PRACY ZLOZA 1-DOPLYW 2-ODPLYW RYS.
3. 3 RYS.4117 443 N-NH^ w doptywifc b* o I 6.0 i c I 4,0 ¦o S 3,0 o N2,0 1,0 doplyw • -•_--• . ._/!--•—• _ n. odplyw 1 i i 20 25 dni pracy zloza 10 15 20 25 RYS.5 RYS.6 iw 17.0 °6.0 5.0 J 4.0 < odplyw/ 10 15 20 25 RYS.7 PZGraf. Koszalin A-457 100 A-4 Cena 100 zl PL