Giriş: Atıksu susularında Nitrojen bileşiklerin Meydanlaştırılması

Atıksu tedavisi, çevresel koruma ve halk sağlığının temel taşıdır. Su alma ihtiyacı olan birçok kirletici arasında, zararlı bileşikler -ammonia (NH3), nitrite (NO2-), nitrat (NO3 -), ve organik azot - toksik inhibitörlerin varlığı ve karmaşık sorunlar. Bu bileşikler, ozonun çıkarılmasında yakıtların düşmesi, suların azalmasına yol açan, balıkların öldürülmesi ve su kaynaklarının bozulmasına yol açtı. Geleneksel biyolojik tedavi süreçleri genellikle soğuk sıcaklıklarla mücadele eder.

Nitrojen bileşikleri Atıksu

Türler ve Kaynaklar

Nitrojen, çeşitli şekillerde var.:0)Ammonia[Dönetici:0) ve YOT:0)) ion NH4+) öncelikle yerli kanalizasyon (ürek, sinces), hayvan operasyonları ve gübre üretimi. [Düzükler ve hidroksitler [Düzükler ve hidroksitler [Düzükler ve nüklemler, organik ürünlerden, organik veya biyolojik tedaviden kaynaklanan çeşitli ilaçlardan oluşur.

Çevre ve Sağlık Etkileri

İndüksiz olduğunda, amonyak su vücutlarında su sıkıntısına doğrudan toksiktir; aşırı yükler, oksijen olarak azalır ve içme suyudaki azot kirliliğine neden olabilir, ülke çapındaki kötü su kalitesinin önde gelen nedenlerinden biri olarak, tüm azotlarda (TN) daha fazla yükler, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte oksijene sahip olur.

Nitrogen Yokluğu ve Sınırları için Konvansiyonel Yöntemler

ozon rolünü takdir etmek için standart yaklaşımlar anlamak yardımcı olur:

  • [FONT=0]Biological nitrification-denitrification: En yaygın belediye tekniği. Nitrification (kırık toyom to nitrata karşı) aerobik bakteriler tarafından yapılır (örneğin,)Nitrosomonas).
  • [FONT:0)Breakpoint klorinasyon[[DFLT:1): kloromonlara ve trihalometanlara eklenmiş kimyasal bir yöntemdir, ancak büyük miktarda klor (örneğin 10:1 Cl2:NH3-N ağırlık ile) çok miktarda kloraliz (DBP) içerir.
  • [FONT:0]Ion değişimi[[Döneticiler veya zeolitler (örneğin, klişeler) düşük konsantrasyonlar için uygundur, ancak işlem düşük konsantrasyonlar için verimlidir, ancak amonyak-zenfek sular için tasarruf edilmesi gereken veya daha fazla işlenmeli ve reçinenin yeniden yenilenmesi gerekir.
  • [FONT:0)Membrane filtrasyon (RO, NF)[DÜT:1)[Uygun: Tüm azot formlarının rejeksiyonu yüksek, ancak membranlar pahalı, enerji yoğun ve yoğun bir şekilde kullanımı gereken yüksek.

Tüm bu yöntemler dezavantajları vardır: yavaş kinetics, kimyasal gereksinimler, çamur üretimi, tunajlar veya ikincil kirleticilerin oluşumu. Ozon radikal bir farklı mekanizma sunuyor.

Ozon'un Nitrogen Oxidation için kimyası

Ozon bir Oxidant olarak

Ozon (O3), 2.07 V'nin (yalnızca ikinci tokyo ve hidroxyl radikal) potansiyeline bağlı olarak, Hidrokyl radikalleri (• daha da aktif) oluşturmak için doğrudan bileşikler veya dekomposlar ile tepki hızına bağlıdır.

Nitrogen Türleriyle Doğrudan Reaksiyonlar

  • [FONT:0]Ammonia (NH3)[[DÜT:1): Ozon düşük pH'da (NH4+) ile anlamlı tepki vermiyor, ancak pH >'ta; 9 ücretsiz amonyak hızla nitrit ve sonunda hızlı bir şekilde oksitlenir: NH3 + 3 O3 OK + 3 O2 + H + 3 O2 + H2O, sonra daha sonra da oxidasyon daha sonra nitrata karşı yumuşaktır.
  • [FONT:0)Nitrite (NO2-)): Ozon nitritlere nitrit neredeyse anında: NO2 - + O3 → NO3 - + O2. Bu çok etkili bir reaksiyondur - 1 mg O3 per mg NO2 - -N yeterlidir.
  • [FONT:0)Organik azot[[Dönetici: 1): Ozon, amine grupları ve azot içeren halkalar (örneğin, pestisitlerde, boyalar, farmasötikler), onları ammonium içine kırın, sonra nitrat veya doğrudan katalizörler varlığında azot gazına maruz bırakır.

Hidrokyl Radikals aracılığıyla yönlendirme

ozon dekompozisyonları olduğunda, bu yol özellikle de toksik olmayan radikaller oluşturur. Ancak, yüksek ozon dozları veya aşırı reziğe (O3/H2O2) radikal üretimi artırmak için, nitrat rotasını atlatmak ve tam olarak azot kaldırma işlemi (AOP) özellikle de cazip değildir, çünkü ikincil olarak% 90'ı yüksek ozon dozları gerektirir.

Ozon Tedavisinin Avantajları Nitrojen bileşikler için

  • [FONT:0) Yüksek reaksiyon hızı[DÜT:1]: Ozon, birkaç dakika içinde nitrit ve amonyak, biyolojik süreçlerden çok daha hızlı.
  • [0] Biyolojik bir ceza yoktur[[Dönetici: Aktif çamurdan farklı olarak, ozonlama aşırı biyokütle üretir, çamur işleme ve kullanım masraflarını ortadan kaldırır.
  • [FONT=0]Disinfeksiyon kapasitesi): Ozon güçlü bir dezenfekte edicidir, bakteri, virüsler ve protozoa (örneğin, [[Gr.)[D[Döneticiler[Döneticiler[Döneticiler) aynı anda kimyasal oxidasyon ile aynı anda.
  • [FONT:0) Ürünler tarafından dezenfeksiyonun geri çekilmesi[DÜT:1): Ozon kloralize DBP'ler oluşturur; bunun yerine, oksitlerin organik öncüleri yapar, daha sonra klorlanmayı daha güvenli hale getirir.
  • [FONT=0) Tamamlanmış biyodegradability[Dönetici: Partial ozonlama, daha sonraki biyolojik tedaviyi bozuyor ve önceden veya post-ozonasyon olarak adlandırılır.
  • [FONT:0) Hiçbir kimyasal kalıntı [DÜDÜT:1]: Ozon, oksijene geri döner, doğru yönetilen zararlı bir ikamet süresinden ayrılır.
  • [0]Renk, koku ve mikropollutants [[Döneticiler: Ozon aynı anda geniş bir kirletici yelpazesine saldırır, genel effluent kaliteyi geliştirir.

Ozon Tedavisi Sistemlerinin Uygulanması

Ozon Nesil

Ozon kararsızdır ve yerinde oluşturulmalıdır. En yaygın yöntem, akorona deşarjı [Dön 1:0) ve daha yüksek ozon konsantrasyonuna bağlı olarak yüksek yakıt tasarrufuna sahip olan yüksek gerilimli bir atık miktarı (80 nm) düşük talep edilen bir miktar yüksek çözünürlükte (cam veya seramik) ve saf oksijen veya kuru hava ile üretilir.

İletişim Sistemleri

Atıksu içine ozonun verimli toplu transferi kritiktir. Ortak kontaktörler şunları içerir:

  • [FONT:0]Bubble column / iyi balon diffors[Dönetici: Basit ve etkili, seramik veya membran diffors ile en altta. 10-30 dakika boyunca gerekli temas süreleri 70-% 90. ozon tipik transfer efficizleri.
  • [FONT:0]Venturi enjekteatörler[[Dönder: A venturi negatif baskı yaratır, ozon gazının o zaman ana akışla yeniden pazarlanması gerekir. Compact, verimli, ancak yüksek basınç ve aşağılayıcı bir gemi gerektirir.
  • [FONT:0]Stirred tank reaktörleri[[Döntilmiş: Güçlü karışımın ihtiyaç duyduğu araştırma veya küçük ölçekli endüstriyel uygulamalar için kullanılır.
  • [FONT:0]In-line statik karışımlar[[Dönemli: Hızlı karıştırılmış ancak sınırlı iletişim süresi sağlar; genellikle bir tel-giriş boru tarafından takip edilir.

Dosage Control and monitoring

Gerekli ozon dozu mevcut azot türleri ile değişir. 20 mg/L NH3-N ve bir hedef;5 mg/L, pH'nın yüksek olduğu durumlarda 50-80 mg O3/L'nin dozda, pH'nın yüksek olduğu gibi, amonyakın bir hava kirliliği ve oxidasyon-redüksiyon potansiyeli (ORP) geri bildirim kontrolüne izin verir.

Güvenlik

Ozon toksik bir gaz (OSHA PEL 0.1 ppm) En yakın jeneratör odaları gaz dedektörleri, havalandırma ve interlocks gerektirir. Leak algılama ve acil durum kapatma prosedürleri zorunludur. Operatörler yüksek gerilim ekipmanları ve ozon gazı ile ilgili olarak eğitilmelidir.

Meydanlar ve Sınırlar

  • [FONT:0) Yüksek sermaye ve işletme maliyeti): Ozon jeneratörleri, güç malzemeleri, kontaktörler ve güvenlik ekipmanları önemli bir yatırım temsil eder. Enerji maliyetleri, azotun başına% 20-30 daha yüksek olabilir.
  • [FONT:0)Bromate formasyon[[DÜDÜT:1): Eritre içeren atık sularda (doğal veya endüstriyel kaynaklardan), ozonlama genel olarak (BrO3-), 10 μg/L içme suyunda düzenlenen potansiyel bir insan karsinojeni oluşturabilir.
  • [FONT:0) Amonyak için Seçicilik [Dönetici: tarafsız pH'da, amonyakın doğrudan ozonlama yavaştır; 9-10'a kadar pH'ı artırmak, ancak sertliği yüksekse önceden belirlenmiş kalsiyum karbonatını da artırabilir.
  • [FONT:0)Residual toksisitesi[[Dönemli: N2'ye komple mineralizasyon zor; çoğu zaman bazı nitrat kalıntıları, izin verildiği takdirde biyolojik olarak veya deşarjı kaldırılmalıdır.
  • [DÜDÜ:0)Öylernek ihtiyaçlar[DÜDÜT 1:0) Yüksek askıya alındı sağlam (TSS) sper ozonu azaltıp verimliliği azalt.
  • [FONT:0]Operator yeteneği): Ozon sistemleri gaz konsantrasyonu, akış ve sistem basıncının dikkatli bir şekilde izlenmesi gerektirir. Skilled personel önemlidir.

Vaka Çalışmaları ve Pratik Uygulamaları

Belediye Tertiary Tedavisi: Edmonton Şehri, Kanada

Altın Bar Atıksu Tedavisi Edmonton'daki bitki, dezenfekte kimyasallar enjeksiyonu için ozon kullanıyor. Çalışmalar, 5-10 mg/L'nin toplam azot dozunu,% 15-20'den eş zamanlı olarak nitrit iyonasyon ve kısmi amonyak iyonizasyon yoluyla azalttığını gösterdi.

Endüstriyel Effluents: Topraklar Leachate ve Tekstil Atıksu

Landfill leachate yüksek amonyak düzeyleri içerir (2000 mg/L) ve rerakter organiks. Fransa'daki Veolia tesisinde, 1-1.5 g O3 ile 1-1.5 g O3, pH 11'e kadar, aynı zamanda tekstil atıksuda, ozonlamanın hem de azot miktarını ortadan kaldırmak için kullanılır.

Biyolojik Tedavi ile Bütünleşme

Bir büyüme eğilimi ozonu, biyolojik süreçlerden önce recalcitrant azot bileşikleri veya sadece ozona karşılaştırıldığında parlamaktır. Örneğin, O

Catalytic Ozonation

Demir, mangan, ya da titanyum oksit gibi katalizörler radikal formasyon geliştirir ve nötr pH'da azot gazına amonyak oksidasyon geliştirir. Kaliforniya Üniversitesi'nde, Berkeley, bir MnOx/Al2O3 katalizörünün aynı ozon dozunda% 40 ila% 85 oranında artış gösterdiğini gösterdi.

Ozon ve Biyolojik Öğüt (O3+BAF)

Biyolojik aktif karbon veya kum filtrasyon ile ozonlama, bromate kontrol ederken derin azot kaldırılması elde edebilir. ozon kısmen o oksit organik ve amonyak, sonra biofilm tams nitrification veya denitrification. Avrupa'daki birkaç tam ölçekli kurulumlar şimdi bu su yeniden kullanımı için bu yaklaşımı kullanır.

Gerçek Zamanlı Optimizasyon AI Kullanımı

Makine öğrenme modelleri gerçek zamanlı amonyak, pH ve akışa dayanan optimum ozon doz tahmin etmek için geliştiriliyor, örneğin, "Ozonify" projesi, Münih Teknik Üniversitesi'nde bir dakika boyunca ozon üretimini ayarlamak için sinir ağları kullanıyor.

Yenilenebilir Enerjili Ozon Nesil

Yenilenebilir elektrik maliyetleri düşerken, güneş veya rüzgar destekli ozon jeneratörleri kırsal veya kapalı alanlarda merkezi olmayan tedavi için uygulanabilir hale geliyor. Kırsal Hindistan'da pilot, kompakt bir ozon kontaktını elde etmek için 5 kW fotovoltaik serisi kullanıyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Ozon, azot bileşikleri atık sulardan uzaklaştırmak için sağlam ve çok yönlü bir çözüm sunuyor.Süresel ozonlama, nitrit ve organik azotlar üretmeksizin, endüstriyel biyolojik ve kimyasal yöntemlere karşı çıkmak için sürekli olarak iyi bir çözüm sunuyor.Daha yüksek su maliyetine sahipken, enerji tüketimi ve rezonasyon potansiyelini korumak için, sadece multi-ozonik ozonlama, hibrit biyo-ozon sistemleri ve AI tabanlı kontroller, ekonomik ve çevresel performansı sürekli olarak geliştiriyor.

Daha fazla okuma için, atık sularında ozon kılavuzlarına atıfta bulunun (2020), hangileri sağlayabiliyor?).