Yng ngweithrediad dyddiol triniaeth dŵr gwastraff, clywir dau derm yn aml: nitrification a denitrification. Mae llawer o bobl sy'n newydd i drin dŵr gwastraff yn tueddu i ddrysu'r ddau gysyniad hyn. Er gwaethaf eu henwau tebyg, y ddau yn troi o amgylch y cymeriad "硝", maent mewn gwirionedd yn chwarae rolau hollol wahanol mewn trin dŵr gwastraff.
Yn syml, nitreiddiad sy'n gyfrifol am drosi nitrogen amonia yn nitrad, tra bod dadnitreiddiad yn gyfrifol am drosi nitrad yn nwy nitrogen. Mae un yn broses ocsideiddio, a'r llall yn broses leihau. Mae'r ddwy broses yn debyg i ras gyfnewid, a dim ond pan fyddant wedi'u cwblhau mewn cydlyniad y gellir tynnu nitrogen mewn carthion yn wirioneddol.
Unwaith y deellir y pwynt hwn, daw'r rhesymeg y tu ôl i brosesau tynnu nitrogen amrywiol, megis A/O, AAO, a ffos ocsideiddio, yn llawer cliriach.
I. Nitreiddiad: trosi nitrogen amonia yn nitrad
Mewn carthion domestig a llawer o ddŵr gwastraff diwydiannol, mae nitrogen yn bodoli'n bennaf ar ffurf nitrogen amonia. Os caiff nitrogen amonia ei ollwng yn uniongyrchol i gyrff dŵr, gall arwain yn hawdd at ewtroffeiddio a hefyd gael effeithiau gwenwynig ar organebau dyfrol fel pysgod. Felly, mae angen i weithfeydd trin dŵr gwastraff drosi nitrogen amonia yn gyntaf.
Gelwir y broses drawsnewid hon yn nitreiddiad.
Mewn gwirionedd mae nitreiddiad yn broses ocsideiddio a wneir gan ficro-organebau, y gellir ei rhannu'n fras yn ddau gam:
Y cam cyntaf yw ocsidiad nitrogen amonia yn nitraid
Cam 2: Mae nitraid yn cael ei ocsidio ymhellach i nitrad
Mae angen digon o ocsigen ar y broses gyfan, felly mae nitreiddiad fel arfer yn digwydd mewn amgylcheddau aerobig, fel tanciau awyru neu danciau biocemegol MBR.
Gelwir y micro-organebau sy'n rhan o'r broses hon yn facteria nitreiddio. Maent yn wahanol i facteria heterotroffig cyffredin gan eu bod yn perthyn i'r categori awtotroffig, yn bennaf yn deillio egni o sylweddau anorganig. Mae eu cyfradd twf yn gymharol araf, ac maent hefyd yn sensitif i newidiadau amgylcheddol.
Dyma hefyd pam mae llawer o weithfeydd trin dŵr gwastraff yn dueddol o brofi dirywiad mewn cynhwysedd nitreiddiad yn ystod y gaeaf.
II. Dadnitreiddiad: trosi nitrad yn nwy nitrogen
Er bod nitreiddiad wedi datrys problem nitrogen amonia, nid yw'r nitrogen yn y dŵr wedi diflannu mewn gwirionedd ar hyn o bryd; nid yw ond wedi trawsnewid o un ffurf i'r llall. I "dynnu" nitrogen o ddŵr gwastraff yn wirioneddol, mae angen cwblhau'r ail gam - dadnitreiddiad -.
Mae dadnitreiddio yn broses leihau. Mewn amgylchedd anaerobig, mae micro-organebau'n defnyddio'r ocsigen mewn nitrad, gan ei leihau'n raddol i nwy nitrogen. Mae'r llwybr adwaith yn fras fel a ganlyn:
Nitrad → Nitraid → Ocsid Nitraidd → Ocsid Nitraidd → Nitrogen
Bydd y nwy nitrogen a gynhyrchir yn y diwedd (N₂)* yn cael ei ryddhau i'r aer ar ffurf nwyol, felly mae'r nitrogen yn y carthion yn cael ei dynnu'n wirioneddol. Gelwir y micro-organebau sy'n cwblhau'r broses hon yn facteria dadnitreiddio. Yn wahanol i facteria nitreiddio, maent yn perthyn i facteria heterotroffig ac mae angen carbon organig arnynt fel ffynhonnell ynni.
Dyma hefyd pam mae angen i lawer o weithfeydd trin dŵr gwastraff ychwanegu ffynonellau carbon wrth dynnu nitrogen.
III. Sawl gwahaniaeth allweddol rhwng nitreiddiad a dadnitreiddiad
Os edrychwn ar y ddwy broses hyn gyda'i gilydd, byddwn yn gweld eu bod yn gwbl groes mewn sawl agwedd.
1. Amodau ocsigen gwahanol
Rhaid i nitreiddiad ddigwydd mewn amgylchedd aerobig, sy'n ei gwneud yn ofynnol fel arfer i lefelau ocsigen toddedig gael eu cynnal ar tua 2 mg/L.
Mae dadnitreiddiad yn gofyn am amgylchedd anaerobig gydag ocsigen toddedig yn cael ei gynnal o dan 0.5 mg/L. Os oes gormod o ocsigen, bydd yn well gan facteria dadnitreiddio ddefnyddio ocsigen yn hytrach na nitrad.
Yn syml, mae nitrification yn ffynnu mewn ocsigen, tra bod dadnitreiddiad yn cael ei atal gan ocsigen.
2. Gwahanol fathau o ficro-organebau
Cyflawnir nitreiddiad yn bennaf trwy nitreiddio bacteria, sy'n cynnwys nitrosomonas a nitrobacter
Mae'r bacteria hyn yn perthyn i facteria awtotroffig, sy'n tyfu'n araf ac yn gofyn am oedran llaid hirach.
Mae dadnitreiddiad yn cael ei wneud trwy ddadnitreiddio bacteria, sy'n perthyn i'r categori bacteria heterotroffig ac yn arddangos cyfradd twf cymharol gyflymach.
3. Gofynion ffynhonnell carbon gwahanol
Mae bacteria nitreiddio yn defnyddio sylweddau anorganig yn bennaf ar gyfer ynni ac yn gyffredinol nid ydynt yn dibynnu ar ffynonellau carbon organig.
Mae bacteria dadnitreiddio angen carbon organig fel rhoddwr electronau. Felly, pan fo'r deunydd organig sydd ar gael mewn dŵr gwastraff yn annigonol, yn aml mae angen ychwanegu ffynonellau carbon allanol fel sodiwm asetad, methanol, a glwcos.
Yng ngweithrediad llawer o blanhigion dŵr gwastraff, mae ffynhonnell carbon annigonol yn aml yn ffactor arwyddocaol sy'n effeithio ar effeithlonrwydd tynnu nitrogen.
4. Mae lleoliad y digwyddiad yn wahanol
Mewn prosesau tynnu nitrogen cyffredin, mae'r ddau fel arfer yn cael eu trefnu mewn gwahanol barthau adwaith.
Er enghraifft, mewn prosesau A/O neu AAO:
Tanc anocsig - Tanc dadnitreiddiad aerobig - Nitreiddiad
Mae'r nitrad a gynhyrchir trwy nitreiddiad yn dychwelyd i'r parth anocsig trwy ailgylchredeg mewnol, lle caiff ei drawsnewid ymhellach gan facteria dadnitreiddio.
5. Canlyniadau terfynol gwahanol
Canlyniad nitreiddiad yw gostyngiad mewn nitrogen amonia a chynnydd mewn nitrad
Canlyniad dadnitreiddiad yw: lleihau nitrad a chynhyrchu nwy nitrogen
Mewn geiriau eraill, dim ond ar ôl cwblhau dadnitreiddiad y gall nitrogen adael y corff dŵr.
IV. ras gyfnewid ydyn nhw mewn gwirionedd
O safbwynt cyfannol, nid yw nitrification a denitrification yn ddwy broses annibynnol, ond yn hytrach yn ddau gam yn olynol wrth dynnu nitrogen biolegol.
Gellir deall y broses drawsnewid nitrogen gyfan yn syml fel:
nitrogen amoniaaidd → nitrogen nitraid → nitrogen nitrad → nitrogen nitraid → Nwy nitrogen
Nitreiddiad sy'n gyfrifol am drosi nitrogen amonia yn nitrad, tra bod dadnitreiddiad yn gyfrifol am leihau nitrad yn ôl i nwy nitrogen.
Mae'r ddau wedi'u cysylltu fel ras gyfnewid.
Os mai dim ond nitreiddiad sydd a dim dadnitreiddiad, bydd y nitrad yn y dŵr yn dal i achosi ewtroffeiddio.
Os nad oes nitrification, bydd diffyg "deunyddiau crai" ar gyfer dadnitreiddiad.
Dyma hefyd pam mae'r rhan fwyaf o brosesau tynnu nitrogen yn ymgorffori parthau aerobig ac anocsig.
V. Diweddglo
Ym maes trin dŵr gwastraff, gall llawer o gysyniadau ymddangos yn debyg, ond mae'r rhesymeg sylfaenol yn hollol wahanol.
Mae nitreiddiad a dadnitreiddiad yn bâr nodweddiadol.
Mae un yn digwydd mewn amgylchedd aerobig, tra bod y llall yn digwydd mewn amgylchedd anaerobig;
Mae un yn gyfrifol am ocsidio nitrogen amonia, a'r llall yn gyfrifol am leihau nitrad;
Dim ond pan gyfunir y ddau y gellir ffurfio proses ddileu nitrogen fiolegol gyflawn.
Ar ôl deall hyn, pan edrychwn ar amrywiol brosesau tynnu nitrogen, megis A/O, AAO, a ffos ocsideiddio, gallwn weld eu bod i gyd wedi'u optimeiddio a'u cyfuno o amgylch y ddau gam hyn.
Mae llawer o brosesau cymhleth mewn trin carthffosiaeth, yn y dadansoddiad terfynol, mewn gwirionedd yn creu "amgylchedd gwaith" addas ar gyfer y micro-organebau hyn.