Mae gan dechnoleg dadnitreiddiad awtotroffig fanteision dim angen ffynhonnell carbon allanol, cynhyrchu llaid isel a chost isel. Mae'n un o'r technolegau trin dadnitreiddiad dwfn mwyaf addawol ar gyfer dŵr gwastraff C/N isel o dan y cefndir carbon deuol. Y dewis o roddwyr electronau anorganig yw'r allwedd i weld a ellir defnyddio'r dechnoleg hon yn eang yn ymarferol.
Yn ôl yr egwyddor o denitrification, mae denitrification awtotroffig sy'n seiliedig ar sylffwr yn hawdd i gynhyrchu asid a sylffad, mae denitrification seiliedig ar haearn yn defnyddio asid a bydd yn cronni nitraid, tra gall denitrification autotroffig cypledig sy'n seiliedig ar haearn sylffwr gyfuno nodweddion y ddau, cynnal y sefydlogrwydd pH yr adwaith, a lleihau llygredd eilaidd.
Cyflwyniad byr
Mae llygryddion sy'n cynnwys nitrogen yn dal i fod yn un o brif broblemau ecolegol yr amgylchedd dŵr. Ar hyn o bryd, mae yna lawer o ddulliau trin llygredd nitrogen mewn cyrff dŵr, sy'n cael eu rhannu'n bennaf yn ddulliau ffisiocemegol a dulliau biolegol. Yn eu plith, mae dulliau ffisiocemegol yn cynnwys electrodialysis, electrolysis pilen ïon a stripio, ond mae gan y dulliau trin hyn rai diffygion, megis costau gweithredu uchel, cynnal a chadw anodd, ac mae'n hawdd cynhyrchu llygredd eilaidd. Mae dadnitreiddiad biolegol yn ffordd bwysig o ddadnitreiddio dŵr gwastraff, ac ymhlith y rhain mae dadnitreiddiad yn rhan bwysig o ddadnitreiddiad biolegol. Fodd bynnag, mae twf a metaboledd bacteria dadnitreiddio heterotroffig mewn dulliau denitrification heterotroffig traddodiadol yn dibynnu ar garbon organig, a bydd ychwanegu ffynonellau carbon organig nid yn unig yn arwain at gostau gweithredu uchel, ond hefyd yn achosi llygredd eilaidd. Yng nghyd-destun mynd ar drywydd technoleg carbon isel heddiw, mae technoleg dadnitreiddio awtotroffig heb ffynonellau carbon allanol yn chwarae rhan gynyddol bwysig wrth reoli llygredd dŵr.
Egwyddor a chynnydd ymchwil dadnitreiddio awtotroffig yn seiliedig ar sylffwr (SAD)
Mae SAD yn cyfeirio at y broses lle mae dadnitreiddiadau Thiobacillus (fel dadnitreiddiadau Thiobacillus) yn defnyddio sylffwr llai (S).0, S2-, SO32-, S2O32-, ac ati) fel rhoddwyr electronau a RHIF3--N neu DIM2--N fel derbynwyr electronau o dan amodau anocsig neu anaerobig, ac yn cael egni trwy'r broses ocsideiddio o sylffwr wedi'i leihau i leihau NO3--N i N2. Mae manteision y broses SAD yn cynnwys dim angen ffynhonnell carbon allanol a chynhyrchu llaid isel, ac mae ganddo fantais cost isel wrth drin dŵr gwastraff anorganig sy'n cynnwys NO3--N.
Yn ogystal, mae H+ yn cael ei gynhyrchu yn ystod yr adwaith SAD, gan arwain at ostyngiad mewn pH. Mewn natur, mae gan sylffwr ystod eang o ffynonellau a mathau. Mae rhoddwyr electronau SAD yn cynnwys sylffwr elfennol, sylffid, thiosylffad a mwynau sy'n cynnwys sylffwr. Mae prif gynhyrchion dadnitreiddiad awtotroffig sy'n cael eu gyrru gan wahanol roddwyr electronau yn wahanol. Mae'r erthygl hon yn trafod cynnydd ymchwil technoleg dadnitreiddio awtotroffig sy'n cael ei gyrru gan wahanol roddwyr electronau.
Egwyddor a chynnydd ymchwil dadnitreiddio awtotroffig yn seiliedig ar haearn (AIDD)
Mae AIDS yn broses lle mae bacteria dadnitreiddiad AIDS yn defnyddio haearn sero-falent (ZVI) neu haearn difalent fel rhoddwyr electronau a DIM3--N neu DIM2--N fel derbynyddion electronau i gynnal dadnitreiddiad o dan amodau anaerobig. Ar hyn o bryd, mae mecanwaith adwaith biolegol denitrification seiliedig ar haearn yn dal yn aneglur. Mae rhai ysgolheigion wedi cynnig pedwar model mecanwaith rhagfynegol, sef math Fe (II) oxidoreductase, math nitrad reductase, math bc1-Fe (II) oxidoreductase a math cydbwysedd electronau, ond nid oes yr un ohonynt wedi'i gadarnhau. Yn yr erthygl hon, mae'r awdur yn canolbwyntio ar yr effaith dadnitreiddiad pan ddefnyddir gwahanol sylweddau sy'n cynnwys haearn mewn AIDD fel rhoddwyr electronau.
Ymchwilio i gynnydd y broses gyplu SAD-AIDD
Mae gan AIDD a SAD ddiffygion mewn cymwysiadau ymarferol. Mae'r broses SAD yn defnyddio alcalinedd, tra bod AIDD yn cynhyrchu alcalinedd. Gall SAD-AIDD gyfuno nodweddion y ddau i gynnal sefydlogrwydd pH yr adwaith, sydd wedi denu sylw eang. Mae rhoddwr electron cyffredin SAD-AIDD yn fwyn sylffid haearn naturiol, sydd â llawer o fathau ac sy'n gymharol hawdd i'w gael. Mae dadnitreiddio â sylffid haearn naturiol fel rhoddwr electron yn un o'r prif ffyrdd o ddadnitreiddio dŵr daear. Y prif fathau o roddwyr electron o broses SAD-AIDD yw sylffid haearn, llaid haearn sy'n cynnwys sylffwr a llenwad haearn cymysg sylffwr. Mae'r erthygl hon yn disgrifio cynnydd ymchwil y broses gyplu yn seiliedig ar y dosbarthiad hwn.
Pan fydd y gyfradd cyflenwad electron yn araf, bydd cystadleuaeth benodol rhwng gwahanol reductases.
Crynodeb
Wrth gymharu ymchwil ysgolheigion domestig a thramor ar ddadnitreiddiad awtotroffig cypledig seiliedig ar sylffwr, haearn a haearn sylffwr a pherfformiad dadnitreiddio gwahanol fathau o roddwyr electronau, gellir dod i'r casgliad y gall technoleg dadnitreiddio awtotroffig sy'n seiliedig ar haearn sylffwr, yn ddamcaniaethol. goresgyn diffygion amrywiadau pH mawr a SO mawr42-cynhyrchu oherwydd gall ddarparu amrywiaeth o roddwyr electron, ac mae ganddo fwy o botensial cymhwyso. Fodd bynnag, mae llawer o broblemau o hyd y mae angen eu datrys mewn technolegau dadnitreiddio awtotroffig cypledig sy'n seiliedig ar sylffwr, haearn a haearn sylffwr. Yn y dyfodol, gellir cynnal ymchwil manwl o'r tair agwedd ganlynol i ddatrys y problemau presennol yn y maes hwn:
1) Mae SAD wedi cronni SO42-a RHIF2-, ac mae'r broses denitrification yn cynhyrchu asid, gan arwain at lai o berfformiad denitrification. Felly, gellir ymchwilio ymhellach i gyplu proses denitrification sy'n seiliedig ar sylffwr â thechnolegau eraill i wella'r problemau uchod yn unol â hynny.
2) Mae'r broses AIDD yn defnyddio asid, mae ganddi broblemau megis cynnydd mewn pH, cronni NO2-, ac ocsidiad hawdd a chaledu haearn. Gellir cyfuno'r dechnoleg hon ag IC-ME, dadnitreiddiad heterotroffig, dadnitreiddiad awtotroffig seiliedig ar hydrogen neu SAD i ffurfio system gyplu i gynnal sefydlogrwydd pH yr adwaith, lleihau caledu, a gwella'r effeithlonrwydd dadnitreiddiad. Yn ogystal, mae angen ymchwilio ymhellach i'r rhyngweithiadau posibl rhwng bacteria dadnitreiddio awtotroffig a llygryddion yn y dyfodol er mwyn darparu cefnogaeth ddamcaniaethol ar gyfer cymhwyso'r dechnoleg hon yn ymarferol.
3) Mae denitrification awtotroffig cypledig sy'n seiliedig ar haearn sylffwr yn cyfuno awtotroffi sy'n seiliedig ar sylffwr ag awtotroffi sy'n seiliedig ar haearn, a all gynnal sefydlogrwydd pH yr adwaith a lleihau elifiant SO42-. Fodd bynnag, ychydig o ymchwil sydd yn y maes hwn ac nid yw'r dechnoleg yn ddigon aeddfed, felly mae angen ymchwilio ymhellach. Yn benodol, mae'n hanfodol datblygu llenwyr sydd â pherfformiad dadnitreiddiad uchel a thebygolrwydd isel o gywasgu.
Ffynhonnell: "Triniaeth Dŵr Diwydiannol" 2024 Rhifyn 6
Awdur cyntaf: Wang Jing
Awdur cyfatebol: Han Yanhe
Papur DOI: 10.19965/j.cnki.iwt.2023-0417
Dyfyniadau papur: Wang Jing, Wang Ning, Han Yanhe, et al. Cynnydd ymchwil technoleg dadnitreiddio awtotroffig sy'n seiliedig ar sylffwr, haearn a haearn sylffwr [J]. Trin Dŵr Diwydiannol, 2024, 44 (6): 22-33.