תהליך האנמוקס (anaerobic ammonium oxidation) מייצג שינוי פרדיגמטי בהסרה חנקן מאפקטים תעשייתיים (יעילותם של משככי כאבים) מאז גילויו בשנות ה-90, חדשנות ביו-טכנית זו הציעה מסלול בר קיימא יותר בהשוואה לשיטות ההסרה החנקן המקובלות, אשר דורשות אנרגיה מוגברת ותוספי פחמן אורגניים.

הבנת תהליך האנמוקס

(ב) ,התהליך של אנמוקס מסתמך על קבוצה מיוחדת של חיידקים צ'מוליטיים (chemolithoautotrophic) השייכים ל-phylummox:0PlanctomycemycetesFLT:1, בדרך כלל נקרא חיידק אנמוקס, Nialyze a ⁇ alyze a biochemical ייחודי שבו ammonium (Fal:2N4 +Freacio) ו-R) {\displaystyle (N2n)

(FLT:0)NH4+1.32 NO2- + 0.066 HCO3 - + 0.13 H+ , 1.02 + 0.26 NO3 - + 0.066 CH2O0.5N0.15 + 2.03 H2OBAFLT:1

תגובה זו מתבצעת בתוך aamoxosome, תא אסטרופילימי מיוחד המשגיח על חילוף החומרים anammox הרגיש.החיידקים חמצון oxidize ammonium באמצעות nitrite כמו מקבל האלקטרוני, עם hydrazine (N2H4) כמו ביניים מפתח. כי התהליך הוא אוטוטרופיה, פחמן דו-חמצני משמש מקור פחמן, ואין פחמן אורגני חיצוני - כגון סיכון משני או גורם פעיל זה.

חיידקי אנמוקס הם איטיים, עם זמן כפול החל מ 10 עד 30 ימים, בהתאם לתנאים סביבתיים.הם רגישים מאוד לחמצן, טמפרטורה, pH, ואת נוכחות של תרכובות מעכבות. עם זאת, בתנאים אופטימליים - באופן זמני 30-40 מעלות צלזיוס ו- pH 6.7-6.7-8.3 - הם יכולים להשיג שיעורי הסרה חנקן מעל 5 ק"ג N / m3 / יום בכורים גבוהים בתהליך של דגנים הוא בדרך כלל , אשר הוא לעתים קרובות הוא לחץ ביולוגי מורכב.

היתרונות של תהליך אנמוקס עבור חומרים תעשייתיים

חיסכון באנרגיה

ניטראט ניטראט - זיהוי אמנה דורש אישור משמעותי לחמצן ammonium כדי nitrate, צריכת כ-4.6 ק"ג O2 לכל ק"ג הוסרו.תהליך אנאמוקס מחליף חמצון אירובי של nitrite עם צעד אנירובי, חיתוך הביקוש חמצן על ידי כ -60%.זה מתורגם ישירות לעלויות חשמל נמוכות יותר עבור מפוצץ, אשר יכול לייצג עד 60% של ציוד תעשייתי מופעל.

ירידה בצריכת הכימיה

מכיוון ש-Ammox הוא אוטוטרופיק, הוא מבטל את הצורך במקורות פחמן חיצוניים כגון methanol, חומצה אצטית, או גליצרול כי הם חיוניים עבור heterotrophic denitrification. עלויות כימיות, תחבורה, וסימני אחסון מופחתים כולם.בנוסף, התהליך דורש פחות תוסף אלקליניות, כמו התגובה האנמוקס עצמו מייצרת כמות קטנה של alkalinity, בתוך תהליך חומציות משולב (לאחר תהליך חומציות).

המונחים: Nitrogen Removal Efficiency

בתנאים יציבים, תהליכים מבוססי אנמוקס להשיג באופן עקבי יעילות של הסרת חנקן של 90-95% באפליקציות של צד הזרם (למשל, לעיכול דוחה מים) בטיפול הזרם המרכזי של משככי תעשייתיים, ניתן לייעל את שיעורי ההסרה ל-85% כאשר יחס ammonium-tonitrite של amfluent נשלט בקפידה.התהליך יעיל במיוחד עבור שפכים עם זרם גבוה של ammonium / 500 מ"ג, כמו טיפול תרופתי, כמו טיפול תרופתי, 000 / Ler, 000) ו-L-L-L-Lite נפוץ, כמו טיפול נפוץ, כמו טיפול נפוץ, טיפול תרופתי, טיפול תרופתי, 000.

הפקה: Sludge הפקה

ה- Heterotrophic denitrification מייצר תשואה של כ-0.4-0.5 ק"ג VSS לכל ק"ג N הוסר, בעוד שהתשואות עבור חיידק אנמוקס הן רק 0.1–0.2 ק"ג VSS לכל ק"ג N.ההפחתה דרסטית זו בדור הביומסה מפשטת טיפול, מחית, ממים, וסילוק, עוד עלויות תפעוליות וטביעה.

טביעת רגל קטנה יותר

שיעורי הסרה חנקן בנפח גבוה (עד 10 ק"ג N / m3 / יום בכורות סלפי גרניטרית) משמעה כי מערכות אנמוקס יכולות להיות קומפקטיות יותר מאשר אלה קונבנציונליים.עבור אתרים תעשייתיים שבהם שטח מוגבל - במיוחד רטרופורטים בתוך צמחי טיפול קיימים - זהו יתרון מכריע.

אתגרים ומגבלות

למרות היתרונות המשכנעים שלה, אימוץ תעשייתי של תהליך אנמוקס אינו ללא מכשולים. האתגרים המשמעותיים ביותר סובבים סביב פיזיולוגיה חיידקית, יציבות תהליכים ודרישות איכות יעילות.

גידול איטי של אנמוקס Bacteria

זמן ההכפלה האיטי של חיידקי אמברגו הוא לעתים קרובות מוגבל, ומתקנים רבים חייבים להשקיע בזיכיון זרע ייעודיים ממתקנים אחרים של אנאמוקס או להסתמך על תקופות העשרה ארוכות.זה הופך את הטכנולוגיה למושכת פחות עבור פרויקטים עם קווי זמן הדוקים.

רגישות לתנאי הסביבה

חיידקי אנמוקס פועלים בתוך חלון טמפרטורה צר (אופציונלי 30-40 ° C) מתחת 15 ° C, פעילות טיפות בחדות, מה שהופך את היישום הזרם המרכזי באקלים קר יותר קשה ללא חימום או שינויים בתהליך. טיולי pH מחוץ לטווח של 6.5-8.5 יכולים לגרום לעכב, ו מעכב הצטברות nitrite מעל 100 מ"ג N / L יכול להיות רעיל.

Nitrite Supply Supply and Stable Partial Nitritation

אנמוקס דורש הזנה עם יחס מאוזן של ammonium ו nitrite (כ 1:1.32). Achieving זה לעתים קרובות כרוך צעד ניטציה חלקית קודמת (PN) שבו ammonia-oxidizing חיידקים (AOB) להמיר בערך מחצית של ammonium ל nitrite תוך מניעת חמצון לחנק על ידי תהליך Nitttext (אוקסדה) מופחתת של חנקן (Noxade) הוא פחות או יותר מאשר שמירה על ידי חנקן (Noxate) הוא פחות או יותר מאשר חנקן).

סטארט-אפ, מעקב ומומחיות

המורכבות של שליטה באוכלוסיות מיקרוביאליות, ניטור ביניים מפתח (ammonium, nitrite, nitrate, ו hydrazine), והתאמה של פרמטרים תפעוליים דורש ידע מיוחד.מתקנים תעשייתיים רבים חסרים מומחיות בבית, המוביל לאימוץ איטי יותר פתרונות ונהוב הופכים נפוצים יותר אבל להוסיף עלות ראשונית.

יישומים תעשייתיים ומחקרי מקרים

תהליך אנמוקס יושם בהצלחה על פני מגוון של פסולת חנקנית גבוהה מעבר זרמי צד עירוני. כמה מגזרים תעשייתיים פיילוט או אימצו מערכות בקנה מידה מלא.

פרנטילייזר וייצור כימי

צמחים Fertilizer לייצר effluents המכילים ריכוז ammonium עד 2000 מ"ג N / L מ condensates, מים מרוטב, ותהליך שפך. מערכות אנמוקס, לעתים קרובות מוגדר כ 2 שלבים PN-Anammox או אחד שלבים אחד שלבים SBR (כזה מנקה כורים), הוכיחו effencies מעל 90%, בעוד חיתוך על ידי עלויות סטנדרטיות על ידי 50-סין) כולל התקני טיפול אחד (לא זמין) בהשוואה ל- 60) בהשוואה ל-HDR (מתקני טיפול אחד).

טיפול Landfill Leachate

leachate Landfill הוא ידוע לשמצה משתנה בהרכב, המכיל ammonium גבוה (1,000-3,000 מ"ג N / L) יחד עם אורגנים של Realcitrant, מתכות כבדות, ועקב טיפול מבוסס אנמוקס, לעתים קרובות בשילוב עם צעד טרום-aeration עבור nitritation חלקי, הוכיח חזק אם היטל הוא מסונן כדי להסיר מוצק ו מעכב Nm4 יום של מתקני NLC של יפן.

תרופות וכימיקלים יפים

זרמי פסולת תרופות עשויים להכיל חנקן בצורת ammonium ממוצרים לוואי או כמו חנקן אורגני שניתן הידרוליץ ammonium.האתגר כאן הוא נוכחות של פותרים רעילים, אנטיביוטיקה, וסליליות גבוהה (עד 30 גרם / L) חיידק אנמוקס יכול לסבול סליציטי (עד 20 גרם / L NaCl) לאחר accization, אבל זהירות הם לעתים קרובות צורך בפחמי חנקן.

Sludgeer Sidestreams (Industrialמתקנים)

אפילו במפעלי טיפול במים תעשייתיים, מעכלים אנירוביים לייצוב של ריצוף סלשן דוחים מים עם אמוניום עומסים עד 1,500 מ"ג N/L. לטפל ב- Sidestream זה באתר עם Anammox לפני מחזורו לזרם הראשי יכול להפחית באופן משמעותי את העומס הכולל על הצמח. מתקנים בקנה מידה מלא רבים ברחבי העולם (למשל, במוליכים למחצה, מזון, עיבוד נייר, וגישה זו) יש גישה זו.

תהליך הקונפדרציה והאינטגרציה

כמה תצורה של כור פותחו כדי לרתום את תהליך אנמוקס, כל אחד עם תכונות תפעוליות משלו והתאמה לזרמים תעשייתיים שונים.

ריצוף Batch Reactor (SBR)

SBRs משמשים נרחב עבור זרמים קטנים בינוניים בשל הגמישות התפעולית שלהם. הם משלבים aoxic, אנירובי, ויישבים שלבים במיכל אחד.Ammox SBR - המופעל לעתים קרובות ב 30-35 מעלות צלזיוס עם האכלה ו decanting - כבר מוחל בהצלחה עבור מסטיק סופר מרעיש וכמה משככי תעשייתי.

העברת Bed Biofilm Reactor (MBBR) ו-Integrated-סרט מופעל סליפאד (IFAS)

במערכות אלה, חיידקי anamox גדלים כמו biofilm על נשאי פלסטיק.הביופיל מגן על חיידקים מפני זעזועים רעילים ומאפשרים שימור ביומסה גבוהה יותר. MBBR תצורה הם לעתים קרובות מועדפים כאשר המשפיע מכיל חומר או תרכובות מעכב, שכן ביופיל יכול לעמוד בחשיפה לסירוגין יותר מאשר granules מושעה. בשילוב עם צעד לפני,BRAnamm יש מערכות חנקן / יום 1.5 ק"מ / 1.

Garular Sludge Reactors (למשל, ANAMMOX® תהליך גרניט)

כורים גרניט, כגון DEMON® או ANAMMOX® Graanular פלטפורמות, הם התצורה הקומפקטית ביותר. spherical biofilms (גרנולים) עם קוטרים של 0.5-3 מ"מ בצורת באופן טבעי תחת זרימה או תנאים מחוסנים. הם מאפשרים ריכוזי ביומסה גבוהים מאוד (עד 10-15 גרם VSS / L) ושיעורי הסרה מורכבים מעל 10 / N3 ק"ג הם גם עבור מערכות חם, במיוחד עבור דגנים, אבל הם מתאימים עבור דגנים.

One-Stage vs. Two-Stage Systems

בתצורה של שני שלבים, ניטריט חלקי ו-Ammox מתרחשים בכורים נפרדים, המציע שליטה עצמאית על כל צעד.זה מאפשר סובלנות טובה יותר של עומסים וטמפרטורות שונות.תצורה של שלב אחד (למשל, CANON, Oland, SNAD) מבצע את שני השלבים באותו כור בתנאים המוגבלים חמצן, מפשט ציוד ושינה אך עושה שליטה רבה יותר עם יישומים תעשייתיים עם שתי זרמי גישה משתנה לעתים קרובות יותר עבור יציבות.

פרספקטיבה עתידית ודרכים מחקר

המחקר ממשיך לדחוף את הגבולות של תהליך אנמוקס, במטרה להתגבר על המגבלות הנוכחיות ולהרחיב את הכדאיות שלו למי פסולת עירונית וטווח רחב יותר של כלכלנים תעשייתיים.

העלאת שיעורי צמיחה ופעילות

מחקרים מטאגנומיים ופרוטומיים חושפים את המסלולים המטבוליים של חיידקי אמאוקס, פתח שדרה להנדסה גנטית או ביולוגיה סינתטית גישות להגביר את קצב הצמיחה.בינתיים, אסטרטגיות הנדסיות תהליכים - כגון יישום שדות חשמליים חלשים או הוספת אלמנטים עקבות (ברזל, molybdenum, ניקל) - הראו הבטחה בהפחתה של ביומסה בכורים.

אספירין נמוך

אחד הגבולות הגדולים ביותר הוא לאפשר אנמוקס לפעול ביעילות בטמפרטורות מתחת 20 מעלות צלזיוס לטיפול הזרם המרכזי. חיידקים anamox (פסיכו-סובלנות) הועשרו מטמפרטורות הארקטיות ומשקעים עמוקים הים, המציגים 30–50% מפעילות של זנים מיתולוגיים ב 10-15 מעלות צלזיוס. בשילוב עם ביו-מדבקות ועיצובים כי ישמרופים גבוהים, עלולים להפחית את דרישות מזג האוויר השליליות לצמצום דרמטי של אנקסמיים ב-זמניים ב-זמניים.

שילוב עם טכנולוגיות אחרות

תהליך אנמוקס משולב יותר ויותר עם עיכול אנירובי, אוסמוזה קדימה, או bioreactors membrane כדי ליצור self-sustaining, שחזור משאבים מחדש רכבות טיפול.לדוגמה, הפיכה Anammox עם גישה ביומרנית nimbrane (MBR) מאפשר שמירה ביומסה מלאה, שיפור יציבות, בעוד MBR מבטיח איכות נוספת מיוצרת עם דלקת יתר לחץ דם (אנרגי) עם ניטראט זה הוא טיפול פוליטרה חלקית).

בקרה בזמן אמת ואוטומציה

חיישנים מתקדמים עבור ammonium, nitrite, ו nitrate, בשילוב עם שליטה חיזוי מודל (MPC), נבדקים כדי לשמור על האיזון העדין הנדרש עבור אלגוריתם למידה יציב PN-Anammox. Machine יכול לעכב אירועים ולהתאים את הצתה, האכלה, ו-Sling היה מבזבז בזמן אמת, צמצום הצורך בפיקוח קבוע של מפעיל.

ניכוי מסחרי ועלויות

מספר מתקני אנמוקס בקנה מידה מלא גדל מ -10 בשנת 2010 ל -100 ברחבי העולם עד 2023, עם קצב הפחתת עלויות ציוד.עלויות יורדות עקב עיצובים מודולריים וסטנדרטיזציה. ספקים מסוימים מציעים כעת מערכות PN-Anammox מקוטבות שניתן לפרוס במהירות עבור זרמי צד תעשייתי.

(התוצאה) תהליך אנמוקס הוכיח את עצמו כטכנולוגיה יעילה וקיימא ביותר להסרת חנקן מאפקטים תעשייתיים, המציעה הפחתה משמעותית באנרגיה, כימיקלים, ייצור מתפתל, בעוד אתגרים נשארים - במיוחד בזמן הסטארט-אפ, רגישות לעיכובים, ולעבד שליטה - הקצב המהיר של מחקר ומימוש עולם אמיתי הוא על פני מחסומים אלה באופן עקבי, כמו גם על ידי איגוד חנקן חזק יותר, ו-ידי מערכת ההפעלה של 5F) עבור טיפול פסיכולוגי, כלומר, כלומר, טיפול פסיכולוגי, טיפול פסיכולוגי, טיפול פסיכולוגי, טיפול פסיכולוגי, מספק טיפול פסיכולוגי של טיפול פסיכולוגי של טיפול יעיל יותר, כלומר, טיפול פסיכולוגי של טיפול פסיכולוגי של טיפול פסיכולוגי, עבור טיפול תרופתי: טיפול פסיכולוגי של טיפול פסיכולוגי של טיפול פסיכולוגי של טיפול פסיכולוגי של טיפול פסיכולוגי של טיפול פסיכולוגי של טיפול תרופתי: 1.