Anoksična zona u pročišćavanju otpadnih voda

Predgovor:

"Anoksična zona" odnosi se na područje unutar postrojenja/sustava za pročišćavanje otpadnih voda kojem nedostaje otopljeni kisik (DO). Obično se voda s manje od 0,5 ppm DO smatra "anoksičnom". Anoksični uvjeti nastaju kada mikroorganizmi (bakterije) oksidiraju organsku tvar bržom brzinom od stope opskrbe DO.

Treba napomenuti da se "anaerobni" često pogrešno koristi umjesto "anoksičnog". "Anoksičan" konkretno znači odsutnost kisika, dok "anaerobni" označava odsutnost akceptora elektrona poput kisika, nitrata i sulfata.

Pročišćavanje otpadnih voda kritičan je proces koji osigurava sigurno odlaganje ili ponovnu upotrebu otpadnih voda, štiteći i ljudsko zdravlje i okoliš. Jedna od ključnih komponenti pročišćavanja otpadnih voda je anoksičnu zonu, koja ima ključnu ulogu u smanjenju opterećenja dušikom i poboljšanju učinkovitosti liječenja .

Što je anoksična zona?

Anoksična zona dio je u procesu pročišćavanja otpadnih voda u kojem se razine kisika namjerno održavaju niskima kako bi se pospješio rast mikroorganizama koji ne trebaju kisik za svoj metabolizam.

Anoksične zone obično se nalaze nakon primarnog taložnika i prije procesa aerobne obrade. Tijekom denitrifikacije mikroorganizmi koriste nitrat i nitrit kao akceptore elektrona, što im omogućuje razgradnju organske tvari u otpadnoj vodi bez potrebe za kisikom. Ovaj proces ne samo da smanjuje količinu dušika u otpadnoj vodi, već također proizvodi plin dušik, koji je bezopasni nusproizvod koji se ispušta u atmosferu.

Zašto je anoksična zona važna?

Višak dušika u otpadnim vodama može uzrokovati ekološke probleme kao što je eutrofikacija, gdje prekomjerne koncentracije hranjivih tvari dovode do prekomjernog rasta biljaka i algi i smanjuju razinu kisika u vodenim tijelima, što može naštetiti vodenom životu. Smanjenjem opterećenja dušikom prije aerobnog procesa pročišćavanja, poboljšava se ukupna učinkovitost pročišćavanja, a smanjuje se utjecaj pročišćene otpadne vode na okoliš.

Ovo može biti osobito važno u područjima gdje se pročišćena otpadna voda ispušta u osjetljive vodene ekosustave.

Dizajn i rad anoksičnih zona:

Dizajn i rad anoksičnih zona ključni su za njihovu učinkovitost u smanjenju opterećenja dušikom. Veličina i oblik anoksične zone, brzina protoka otpadne vode te vrsta i količina izvora ugljika igraju ulogu u određivanju stope denitrifikacije. Korištenje odgovarajućih sustava za nadzor i kontrolu također može osigurati da anoksična zona radi učinkovito.

Veća anoksična zona će pružiti više prostora za rast i razgradnju organske tvari denitrifikacijskim bakterijama, dok manja anoksična zona može rezultirati nepotpunom denitrifikacijom. Oblik anoksične zone također može utjecati na njenu učinkovitost, a neki dizajni promiču bolje miješanje i distribuciju otpadne vode i mikroorganizama.

Sporiji protok može omogućiti više vremena za odvijanje denitrifikacije, dok brži protok možda neće pružiti dovoljno vremena za potpunu denitrifikaciju. Hidrauličko vrijeme zadržavanja (HRT) ključni je parametar koji se koristi za određivanje odgovarajuće brzine protoka za anoksične zone, pri čemu su dulji HRT općenito povezani s višim stopama denitrifikacije.

Denitrifikacijske bakterije zahtijevaju izvor organskog ugljika za provedbu denitrifikacije, a dostupnost i vrsta izvora ugljika mogu utjecati na učinkovitost denitrifikacije. Neki uobičajeni izvori ugljika uključuju metanol, etanol i acetat, a odgovarajuća količina i vrsta izvora ugljika ovisit će o čimbenicima kao što su opterećenje dušikom i vrsta otpadne vode koja se pročišćava.

Izazovi i ograničenja:

Iako anoksične zone mogu biti učinkovite u smanjenju opterećenja dušikom, one se također mogu suočiti s nizom izazova i ograničenja. Jedan od izazova je dostupnost izvora ugljika, koji je neophodan za promicanje denitrifikacije. U nekim slučajevima, količina izvora ugljika može biti nedostatna da podrži potrebnu mikrobnu aktivnost, što može ograničiti učinkovitost anoksične zone. Ostali izazovi mogu uključivati ​​prisutnost drugih kontaminanata u otpadnoj vodi, koji mogu spriječiti denitrifikaciju i smanjiti ukupnu učinkovitost procesa obrade.

Ograničena dostupnost organskog ugljika: Jedno od glavnih ograničenja anoksičnih zona je ograničena dostupnost organskog ugljika u otpadnoj vodi. Denitrifikacija zahtijeva izvor organskog ugljika za denitrifikacijske bakterije koje će koristiti kao izvor energije, a ako je izvor ugljika ograničen, učinkovitost denitrifikacije može biti smanjena.

Natjecanje s drugim mikrobnim procesima: Anoksične zone također se mogu suočiti s konkurencijom drugim mikrobnim procesima u sustavu za pročišćavanje otpadnih voda, poput nitrifikacije ili uklanjanja fosfora. Ovi procesi mogu potrošiti raspoloživi izvor ugljika i ograničiti dostupnost organskog ugljika za denitrifikaciju.

Osjetljivost na čimbenike okoliša: Anoksične zone mogu biti osjetljive na promjene čimbenika okoliša, kao što su temperatura, pH i dostupnost kisika. Promjene ovih čimbenika mogu utjecati na aktivnost denitrifikacijskih bakterija i smanjiti učinkovitost denitrifikacije.

Visoki energetski zahtjevi: U nekim slučajevima, anoksične zone mogu zahtijevati značajan unos energije za održavanje željenih uvjeta okoliša. Na primjer, sustavi recirkulacije ili prozračivanje mogu biti potrebni za održavanje odgovarajućeg miješanja i razine kisika u otpadnoj vodi.

Ograničena primjenjivost na određene vrste otpadnih voda: Anoksične zone možda neće biti učinkovite za pročišćavanje određenih vrsta otpadnih voda, poput onih s niskim udjelom organskih tvari ili onih s visokim razinama dušika u obliku koji se ne može lako pretvoriti u nitrat ili nitrit.

Izazovi održavanja: Anoksične zone zahtijevaju redovito održavanje i nadzor kako bi se osigurao pravilan rad i spriječili problemi poput začepljenja ili bakterijske kontaminacije.