Ymmärtäminendenitrifikaatioastehapettomassa säiliössä on kriittinen jäteveden käsittelyn optimoinnissa, jäteveden laadun varmistamisessa ja oikean laskennassahiilen lähteen annos. Tämä opas selittää laboratoriomenetelmän denitrifikaatioasteiden mittaamiseen aktiivilieteellä sekä tulosten soveltamisen todellisiin laitostoimintoihin.
Mikä on denitrifikaationopeus?
Denitrifikaationopeus ilmaisee nitraattitypen määrän (NO₃⁻-N) kuluttaa yksi gramma lietettä tunnissa. Tähän hintaan vaikuttavia tekijöitä ovat mm.
Veden lämpötila
Lietteen ikä
Hiilenlähteen tyyppi
Lietteen mikrobitoiminta
Suunnitteluarvot ovat usein teoreettisia (esim. 0,05 mg NO₃⁻-N/g·h), mutta todelliset toimintanopeudet voivat olla paljon pienempiä (esim. 0,02 mg NO₃⁻-N/g·h), mikä tekee tarkasta mittauksesta välttämätöntähiililähteen optimointi.
Tarvittavat materiaalit ja laitteet
Laboratoriolaitteet:
Erlenmeyerpullot (250–500 ml), joissa on kumitulpat
Magneetti- tai käsisekoitin
Ajastin
50 ml ruiskut ja näytepullot
Suodatusasetukset (suodatinpaperi ja suppilo tai tyhjiölaite)
Spektrofotometri nitraattitypen mittaukseen
Kannettava liuenneen hapen (DO) mittari
Reagenssit:
kaliumnitraatti (analyyttinen laatu)
Hiilen lähde: natriumasetaatti tai glukoosi
Vaihe 1: Kerää liete hapettomasta säiliöstä
Näyte3-4 litraa aktiivilietettäalkaenhapettoman säiliön päähän. Älä käytä aerobisten tai anaerobisten säiliöiden lietettä.
Kuljeta liete laboratorioon1 tunnin sisällä.
Kerää tulo- ja jätevesinäytteet hapettomasta säiliöstä perusnitraattimittauksia varten.
Kärki:Hapettoman säiliön päässä oleva liete sisältää stabiloituja denitrifikaatiobakteereja, mikä varmistaa luotettavat denitrifikaationopeustiedot.
Vaihe 2: Valmistele liete mittausta varten
MitataMLSS(taiMLVSSjos mahdollista) käyttämällä tavallisia laboratoriomenetelmiä.
Kaada liete erlenmeyerkolviin ja jätä 1/3 tilavuudesta sekoitettaviksi.
Sekoita esi-30 minuuttia poistaaksesi jäännösnitraattityppi (esisekoitus).
Mittaa supernatantin nitraattityppi; jatka sekoittamista, jos tasot pysyvät korkeina.
Vaihe 3: Suorita denitrifikaatiokoe
Valmista akorkea{0}}nitraattiliuos(esim. 10 mg NO3⁻-N/ml).
Lisää riittävä määrä nitraattiliuosta30-40 mg/l nitraattityppeäpullossa.
Sekoita välittömästi ja ota anolla{0}}aikanäyte (0 min). Suodata ja tallenna.
Ota lisänäytteitä 30 minuutin välein: 30, 60, 90 minuuttia (valinnainen 120 minuuttia). Suodata heti.
ylläpitäämatala DO (<0.1 mg/L)koko kokeen ajan. Säädä sekoitusnopeutta, jotta ilma ei pääse sisään.
Vaihe 4: Laske denitrifikaationopeus
Piirrä nitraattityppipitoisuudet neljässä näytteenottopisteessä Excel-laskentataulukossa-aika x--akselille ja nitraattityppipitoisuus y--akselille. Normaalisti näkyviin tulee alaspäin-viisto suora viiva. Tämän viivan kaltevuus edustaa nopeutta, jolla nitraattityppi vähenee ajan myötä, ilmaistuna mg NO3⁻-N/(L·h). Jaa tämä kaltevuus lietteen pitoisuudella (MLSS tai MLVSS) pullossa saadaksesi ominaisdenitrifikaationopeuden.
Esimerkki: Jos pullossa olevan sekalipeän MLSS on 3500 mg/L (3,5 g/L) ja nitraattitypen laskun kaltevuus on 5,0 mg/(L·h), niin ominaisdenitrifikaationopeus on 5,0 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻{{5}MLS·h/(g) Muunnettaessa MLVSS:ksi, jos MLVSS/MLSS-suhde on 0,65, MLVSS:ään perustuva denitrifikaationopeus on 1,43 ÷ 0.65=2.2 mg/(g MLVSS·h). Standardiyksikköinä ilmaistuna tämä on 2,2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h).
Varsinaisessa käytössä normaali denitrifikaationopeus on 2–5 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h). Arvot alle 2 osoittavat heikkoa lietteen aktiivisuutta tai matalaa veden lämpötilaa, kun taas arvot yli 5 osoittavat erittäin aktiivista lietettä.
Esimerkki:
MLSS=3,500 mg/l (3,5 g/l)
Nitraattien väheneminen=5 mg/(L·h)
Ominaismäärä=5 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻-N/(g MLSS·h)
MLVSS/MLSS=0.65 → Nopeus=2.2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h)
Viite:Normaalit nopeudet vaihtelevat 2–5 g NO3⁻-N/(kg MLVSS·h).
Vaihe 5: Määritä hiililähteen annostus
Laske aktiivisten mikro-organismien kokonaismäärä hapettomassa säiliössä:
MLVSS yhteensä (kg)=MLVSS (g/l) × Säiliön tilavuus (m³)
Kerro mitatulla denitrifikaationopeudella saadaksesipäivittäinen nitraatinpoistokyky(kg/päivä).
Vertaa vaadittuun nitraatinpoistoon (sisääntulopitoisuus – kohdepoistovesi).
Lisää hiililähde täyttääksesi aukon:
Natriumasetaatti: 3,5–5 g/g NO₃⁻-N
Glukoosi: 2,5–3,5 g/g NO₃⁻-N
Esimerkki:
Virtaus: 10 000 m³/d, MLVSS: 2 500 mg/L, säiliön tilavuus: 2 000 m³
MLVSS yhteensä: 5 000 kg
Denitrifikaationopeus: 2,2 g NO3⁻-N/(kg MLVSS·h) → 264 kg/vrk poisto
Tarvittaessa poisto < 264 kg/vrk → lisää hiilen lähde tavoitteen saavuttamiseksi.
Vaihe 6: Kausivaihtelu
Denitrifikaatioaste on talvella alhaisempi mikrobitoiminnan vähentymisen vuoksi.
Suorita kokeita sisäänkesä (korkein hinta)jatalvi (vähimmäishinta).
Interpoloi välinopeudet säätääksesi hiilen lähteen annostusta ympäri vuoden.