1. Fosforni denitrifikatsiya qilish mexanizmi
Yuqori-kislota bakteriyalari anaerob sharoitda katta organik molekulalarni past-molekulyar-yogʻ kislotalariga parchalaydi. DPB (distillangan vismut biotasi) ATP hosil qilish, faol transport orqali yog 'kislotalarini o'zlashtirish va poli({4}}gidroksibutirat) (PHB) sintez qilish hamda bir vaqtning o'zida PO43- ni chiqarish uchun anaerob sharoitda o'z hujayralarida polifosfatlarni parchalaydi. Ko'p miqdorda PHB to'plagandan so'ng, DPB PHB oksidlanishi uchun elektron qabul qiluvchi sifatida NO3- dan foydalanib, anaerob holatga o'tadi. U energiya ishlab chiqarish va kamaytiruvchi quvvatni (nikotinamid adenin dinukleotid (NADH)) ta'minlash uchun PHB parchalanishidan foydalanadi va protonlarni olib tashlash uchun elektron tashish zanjirining tashuvchisi sifatida NADH+H+ dan foydalanadi va shu bilan proton tomonidan boshqariladigan kuch hosil qiladi. ATPazlar, DPB tomonidan anaerob sharoitda polifosfatlarga aylanadi, shuning uchun tanadagi polifosfatlarning parchalanishi natijasida hosil bo'lgan ATP, anaerobik sharoitda so'rilgan fosfor, DP ning ortiqcha funktsiyasiga ega oqava suvlardan fosforning o'zlashtirilishi.
2. Denitrifikatsiya va fosforni olib tashlashga ta'sir qiluvchi asosiy omillar
2.1 Uglerodning{1}}azotga nisbati-
An'anaviy fosforni olib tashlash nazariyasiga ko'ra, anoksik zonada uglerod manbalari yoki anaerob zonada nitratlar mavjudligi elektron qabul qiluvchi nitrat azot yoki uglerod manbalari uchun denitrifikator bakteriyalar va DPB o'rtasidagi raqobatga olib keladi, shuning uchun DPB ning tanlab olish afzalligini kamaytiradi va moval fosforning samaradorligiga ta'sir qiladi. Bu oqimdagi uglerod-azotning-mos keladigan nisbatini talab qiladi. Biroq, Ahn J. va boshq. anaerob/aerob (A/O) sharoitlarida uglerod manbalarining uzoq muddatli aklimatsiyasi va anaerob zonaga oz miqdorda nitratlar tushishi DPBning boyitilishiga yordam berishini va DPB A/O sharoitida anoksik fosforni qabul qilish qobiliyatini saqlab qolishini ko'rsatadi. Mikrobiologik nuqtai nazardan ikkita tushuntirish mavjud: biri DPB trikarboksilik kislota aylanishi (TCA) orqali anaerob zonadagi uglerod manbalarini bevosita ishlatadi; ikkinchisi, DPB polihidroksialkanik kislotalarni to'plash uchun kamaytiruvchi kuch va energiya olish uchun TCA sikli orqali anaerob davrda uglerod manbalarini oksidlaydi va aerobik davrda omon qoladi. Bu borada DPB ning fiziologik xususiyatlariga oid boshqa hisobotlar chop etilmagan.
2.2 Nitratlarni dozalash usullari
Anoksik zonada nitrat qo'shishning ikkita usuli mavjud: bir zumda qo'shilish va doimiy qo'shish. Doimiy qo'shilish biroz samaraliroq va nitrit to'planishining oldini oladi. Uzluksiz qo'shilish vaqtining fosforni qabul qilish tezligiga ta'siri haqida Zou Hua va boshqalar. uzluksiz qo'shish vaqti 2 soat bo'lganida, 3,5 soat bo'lgandan ko'ra, fosforni o'zlashtirish darajasi yuqori ekanligini ko'rsatdi. Biroq, hozirda qo'shilish tezligi va fosforni qabul qilish darajasi o'rtasidagi o'ziga xos bog'liqlik haqida hech qanday hisobot yo'q. Batafsil texnik hujjatlarni Xitoyning oqava suvlarni tozalash muhandislik tarmog'ida topish mumkin.
2.3 SRT
DPB A/A sharoitida A/O sharoitlariga qaraganda sekinroq o'sadi. Juda qisqa SRT reaktordagi DPB ning yo'q qilinishiga olib keladi, juda uzoq SRT esa loyning qarishiga va fosfor miqdorining pasayishiga olib keladi. Merzouki M. SBR denitrifikatsiyasi fosforni olib tashlash tizimining fosforni yo'qotish samaradorligi SRT 15 kun bo'lganida 7,5 kun bo'lganidan 1,8 baravar yuqori ekanligini xabar qildi. Fosfor va azotni olib tashlash uchun ishlatiladigan granüler loy jarayonlari uchun loy strukturasi boy va integratsiyalashgan biologik hamjamiyat tufayli murakkabdir. DPB, polifosfat{8}}yig'uvchi bakteriyalar va nitrifikator bakteriyalarni loy yoshi davomida qanday muvozanatlash noaniqligicha qolmoqda.
2.4 Nitrit
Hozirgi vaqtda nitrit fosforning so'rilishini inhibe qiladimi yoki yo'qmi degan ikkita fikr mavjud va bu fikrlar turli tadqiqot mavzulariga asoslangan. Tadqiqot mavzusi sifatida denitrifikatsiyadan o'tmagan va fosforni olib tashlashga moslashgan loydan foydalangan holda, natijalar doimiy ravishda nitrit konsentratsiyasining kritik darajadan oshib ketishi fosforning o'zlashtirilishiga to'sqinlik qilishini ko'rsatadi. Vang Ya-yi va boshqalarning tajribalari. nitrit kontsentratsiyasi 15 mg/L dan oshganda fosforning o'zlashtirilishi inhibe qilinishini ko'rsatdi, Meinhold J. va boshqalarning tajribalari. kritik nitrit konsentratsiyasi 5-8 mg / L ekanligini ko'rsatdi. Biroq, tadqiqot ob'ekti sifatida denitrifikatsiya va fosforni olib tashlash moslashuvidan o'tgan loydan foydalanish turli xil natijalar beradi. Xu JY tajribalari shuni ko'rsatdiki, keng tan olingan polifosfat{13}}to'planadigan bakteriyalar (PAB) va DPBdan tashqari, PPBlarning uchinchi guruhi ham mavjud. Ushbu PPBlar nitritdan fosforni qabul qilish uchun elektron qabul qiluvchi sifatida foydalanishi mumkin. Bundan tashqari, tajribalar shuni ko'rsatdiki, nitritning dastlabki kontsentratsiyasi 115 mg / L dan kam bo'lsa, fosforning o'zlashtirilishini sezilarli darajada inhibe qilmadi. Maishiy oqava suvlarni tozalash inshootlarida nitrit kontsentratsiyasi, shubhasiz, bu muhim konsentratsiyadan ancha past, shuning uchun u fosforning biologik chiqarilishiga salbiy ta'sir ko'rsatmaydi. Fosforni denitrifikatsiya qilishda harorat (DPB ayniqsa haroratga, ayniqsa past haroratlarga sezgir) va kationlar (Mg2+ va K+) kabi ko'plab boshqa omillar ta'sir qiladi. Hozirgi vaqtda bu jihatlar bo'yicha tadqiqotlar kam va turli omillar o'rtasidagi o'zaro ta'sir tadqiqotning qiyinligini oshiradi.
3. Fosforni denitrifikatsiyadan tozalashga erishishning yangi yondashuvlari
Fosforni denitrifikatsiya qilishning an'anaviy odatiy jarayonlari quyidagilarni o'z ichiga oladi: ① Anaerob/Anoksik va Nitrifikatsiya (A2N) jarayoni. Bu jarayon ikki-loyni denitrifikatsiya qiluvchi fosforni olib tashlash jarayoni boʻlib, nitrifikator bakteriyalar va DPB turli loy tizimlarida alohida yetishtirilib, nitrifikator bakteriyalarni DPBdan butunlay ajratib turadi. A2N jarayoni uglerod va azot nisbati past bo'lgan holatlar uchun eng mos keladi. ② Dephanox jarayoni. Kiruvchi uglerod va azot miqdori yuqori bo'lsa, A2N jarayonida anoksik tankdan keyin aeratsiya tankini qo'shish kerak, bu esa DEPHANOX jarayonini hosil qiladi.
③BCFS jarayoni. Bu jarayon o'zgartirilgan UCT jarayonidir. UCT jarayonini loyihalash printsipi polifosfat{2}}yig'uvchi bakteriyalar tomonidan talab qilinadigan atrof-muhit sharoitlarini muhandislik jihatdan yaxshilashga asoslanadi, BCFSni ishlab chiqish esa jarayon nuqtai nazaridan DPB uchun boyitish sharoitlarini yaratishdan iborat. So'nggi paytlarda fosforni denitrifikatsiya qilish texnologiyasini qo'llash bo'yicha tadqiqotlarda yutuq bo'ldi. Chiqindilarni tozalashga muhtoj bo'lgan qurilmalar, shuningdek, oqava suvlarni tozalash bo'yicha shunga o'xshash tajribaga ega bo'lgan kompaniyalarga "Chiqindi suvlar xazinasi" loyihasining xizmat ko'rsatish platformasida maslahat berishi mumkin.
3.1 AOA-SBR usuli
Anaerob/anoksik/aerob (A2O) jarayoni azot va fosforni olib tashlashning keng tarqalgan shaklidir. U asosan polifosfat{2}}to‘plovchi bakteriyalar, nitrifikator bakteriyalar va denitrifikatorlar almashinuvi orqali ishlaydi. Shuning uchun, bu jarayonda nitratlar va nitritlar bo'lgan suyuqliklarning aylanishi muhim ahamiyatga ega. Tsuneda S. va boshqalar. azot va fosforni anoksik sharoitda va uglerod manbaisiz bir vaqtda olib tashlash uchun DPB (difosfat polifosfat) xususiyatidan to'liq foydalanadigan SBR (Self{7}}biokimyoviy reaktor) da anaerob/aerob/anoksik (AOA) jarayonini taklif qildi. Bu denitrifikatsiyani uglerod manbaisiz anoksik qismda sodir bo'lishiga imkon beradi, aerob va anoksik tanklar o'rtasida aylanish zaruriyatini yo'qotadi, shu bilan bir vaqtning o'zida bir SBRda azot va fosforni olib tashlashga erishiladi. Tajribalar shuni ko'rsatdiki, bu jarayon sintetik oqova suvlarni uglerodga nisbati 10 dan past bo'lgan{10}}{11}}azot va fosforni tozalashda azot va fosforning o'rtacha ajralish tezligi mos ravishda 83% va 92% ni tashkil qiladi. Bu jarayon nafaqat DPB ni boyitadi, balki DPB ni fosfor va azotni olib tashlashda katta rol o'ynaydi. Tajriba natijalari shuni ko'rsatadiki, DPB umumiy polifosfat{18}}SBR jarayonida to'plangan bakteriyalarning 44% ni tashkil qiladi, bu an'anaviy A/O-SBR (13%) va A2O jarayonlaridan (21%) sezilarli darajada yuqori.
AOA-SBR jarayoni ikkita asosiy xususiyatga ega: ① Aerob fosforning so‘rilishini inhibe qilish uchun aerob fazaning boshida tegishli miqdorda uglerod manbai qo‘shiladi. Ushbu tajribada aerob fazada qo'shilgan uglerod manbasining optimal miqdori 40 mg / L edi.
② Bu jarayonda nitrit fosforni qabul qilish uchun elektron qabul qiluvchi vazifasini bajarishi mumkin.
3.2 Donador loy jarayoni
Azot va fosforni olib tashlash uchun donador loy hozirda tadqiqot bosqichida. An'anaviy loy jarayonlari bilan solishtirganda, aerob granüler loy yaxshi cho'kish ko'rsatkichlariga, yuqori biomassa konsentratsiyasiga va loy namligining pastligiga ega. Donador loyni qo'llash bilan an'anaviy loyda mavjud bo'lgan muammolarni (masalan, loyning ko'payishi, tozalash inshootlarining katta izi va tindiruvchilardan ikkilamchi fosforning chiqishi) bartaraf etish mumkin. Dulekgurgen E. va boshqalarning tajribalari. donador loyning barqaror biomassaga ega ekanligini ko'rsatdi, KOD, fosfor va azotni yo'qotish darajasi mos ravishda 95%, 99,6% va 71%. Mahalliy tadqiqot natijalari ushbu topilmalar bilan mos keladi va aerob granüler loy denitrifikatsiya va fosforni yo'qotish qobiliyatiga ega. Donador loyning noyob tuzilishi va kislorod diffuziya gradienti mavjudligi tufayli u polifosfat{10}}yig'uvchi bakteriyalar, nitrifikator bakteriyalar va DPBning birgalikda yashashi uchun muhitni ta'minlaydi. Ko'p miqdorda DPB va nitrifikator bakteriyalar granüler loyda to'planadi; Yang Guojing va boshqalarning tajribalari. DPB donali loyda to'plangan polifosfat{14}}bakteriyalarning 73,1 foizini tashkil etishini ko'rsatdi. Donador loyni yetishtirish oddiy loyni yetishtirishdan ko'ra qiyinroq va ta'sir etuvchi omillar nisbatan murakkab.
Oddiy loyni denitrifikatsiya qilish va fosforni olib tashlash uchun umumiy ta'sir qiluvchi omillarga qo'shimcha ravishda, donador loy o'ziga xos ta'sir etuvchi omillarga ega: ① DO kontsentratsiyasi va zarrachalar hajmi o'rtasidagi o'zaro ta'sir denitrifikatsiya va fosforni olib tashlash samaradorligiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Agar zarracha hajmi juda kichik bo'lsa, kislorodning kirib borishi nisbatan kuchli bo'lib, anoksik zonaning shakllanishiga ta'sir qiladi, bu denitrifikatsiyaga va fosforni olib tashlashga erisha olmaslikka olib keladi.
② Tegishli azotning fosforga-fosfor nisbatini saqlash loyni granulyatsiya qilish va fosforni olib tashlash qobiliyati uchun juda muhimdir. Azotning{3}}fosforga- nisbati 2,36 dan 4,0 ga oshganda, fosforning ajralish darajasi 85,0% dan 54,1% gacha kamayadi. ③ Lin Y-M va boshqalar tajribalari. zarracha hajmi va fosforning uglerod massasiga-- nisbati oʻrtasida yaqin bogʻliqlik borligini koʻrsatdi. Fosforning uglerod massasiga-yuqori nisbati ixchamroq tuzilishga ega boʻlgan kichikroq zarrachalarga- olib kelishi mumkin, bu esa SVI ni kamaytiradi va polifosfat{17}}toʻplanadigan bakteriyalarning toʻplanishiga yordam beradi.
3.3 Ichki aylanma havo ko'tarilishining ketma-ketlik partiyasi biofilm jarayoni
Ichki aylanma havoni ko'tarish ketma-ketlik partiyasi biofilm jarayoni (SBBR) asosan integratsiyalangan fosfor va azotni olib tashlash uchun mo'ljallangan. Zhang ZY va boshqalar tomonidan olib borilgan tadqiqotlar. ichki sirkulyatsiya havo ko'taruvchisi SBBR barqaror azot va fosforni olib tashlash tezligiga erishganligini ko'rsatdi. Optimal qadoqlash zichligi va organik yuk ostida COD, N va P ni olib tashlash tezligi mos ravishda 95,3% ± 3,3%, 94,6% ± 4,1% va 73,1% ± 8,3% ni tashkil etdi. Reaktor ikki zonaga boʻlingan,-aerob zona va reflyuks zonasi. Nitrifikator bakteriyalar va aerob polifosfat{14}}yigʻuvchi bakteriyalar asosan aerob zonada, DPB esa reflyuks zonasida joylashgan. Anaerob davrda DPB reflyuks zonasida va polifosfat{16}}aerob zonada to'plangan bakteriyalar organik substratni o'zlashtiradi; aerob/anoksik davrda aerob zonadagi nitrifikator bakteriyalar DPB fosforini qabul qilish uchun elektron qabul qiluvchilarni ta'minlash uchun NO3- va NO2- hosil qiladi, shu bilan azot va fosforni olib tashlaydi. Loyni olib tashlash fosforni olib tashlashga ta'sir qiluvchi hal qiluvchi omil bo'lib, unga tolali qadoqlash zichligini sozlash orqali erishish mumkin. An'anaviy SBBRlar, asosan, biofilm ichidagi nitrifikator bakteriyalar va geterotrof bakteriyalar o'rtasidagi kislorod va ozuqa moddalari uchun raqobat tufayli azot va fosforni yo'qotish samaradorligi past. An'anaviy SBBRs bilan solishtirganda, ichki aylanma havo yuki SBBR bu raqobatdan qochadi; an'anaviy faol loy jarayonlari bilan solishtirganda, bu reaktor energiya va sarmoyani tejaydi.
4. Outlook
Denitrifikatsiya fosforini olib tashlash texnologiyasini mahalliy va xalqaro miqyosda tadqiq qilishda dastlabki natijalarga erishildi va texnologiya asosiy tadqiqotlardan muhandislik dasturiga o'tdi. Hozirgi vaqtda fosforni denitrifikatsiya qilish tizimlarida mikroorganizmlar jamoasining tuzilishi va funktsiyasi haqidagi tushunchamiz hali ham cheklangan. Mikroblar jamoasining tuzilishi turli tizimlar orasida sezilarli darajada farq qiladi va bir xil tizimdagi mikroblar jamoasi ham juda murakkab. Molekulyar biologiya usullaridan mikroblar hamjamiyati dinamikasini kuzatish va funktsional guruhlarni aniqlash, mikroblar hamjamiyatining tuzilishi va funktsiyasi o'rtasidagi bog'liqlikni aniqlash uchun foydalanish mumkin va shu bilan biologik tozalash muhandisligini yaxshiroq nazorat qilish imkonini beradi. Biologik fosforni olib tashlashda qo'llaniladigan molekulyar biologiya usullari orasida polimeraza zanjiri reaktsiyasi (PCR), cheklov fragmenti uzunligi polimorfizmi (RFLP) va oligonukleotidlarni tekshirish usullari mavjud. Tadqiqotlar odatda polifosfat{5}}to‘plovchi bakteriyalarni (PAB) -proteobakteriyalarning Rhodocyclus va Dechlorimonas guruhlariga tegishli deb hisoblaydi. Satoshi T. va boshqalar. RFLP dan polifosfat toʻplaydigan bakteriyalar (DPB){10}} xususiyatlarini oʻrganish uchun foydalanilgan, bu DPBlar Rhodocyclus guruhidan Thaurera mechrnichensis va Azoarcus tolulyticus ekanligini koʻrsatadi. Biz fosforni denitrifikatsiya qilish tizimlarining mikrobiologiyasi va muhandisligini yaqindan birlashtirishimiz kerak. Mikroblarni aniqlash va ekologik tadqiqotlar orqali biz tizimdagi DPB larning miqdori va jamoa tuzilishini tahlil qilishimiz va aniqlashimiz, ish parametrlari PPB, nitrifikatsion bakteriyalar va DPBlarning xususiyatlariga, populyatsiya zichligi taqsimotiga va fazoviy taqsimotiga qanday ta'sir qilishini tushunishimiz mumkin, shu bilan denitrifikatsiyani qayta ishlash jarayonlarini sun'iy ravishda yaxshilashga erishamiz, fosseptik moddalarni qayta ishlash jarayonlarini optimallashtirish va mustahkamlash. yangi texnologiyalar.