نیتریفیکاسیون و دینیتریفیکاسیون در تصفیه فاضلاب
فرایندهای مختلف در انواع پکیج تصفیه فاضلاب به ویزه تصفیه فاضلاب صنعتی برای کاهش آلاینده های شیمینایی موجود استفاده می شود. یکی از فرایندهای سنتی مورد استفاده، فرایند نیتریفیکاسیون و دینیتریفیکاسیون است. با انجام این دو فرآیند، آمونیاک موجود در پساب به روش‌های هوازی و بی‌هوازی حذف می‌گردد . در این پست قصد داریم تا در مورد این دو فرایند بیشتر توضیح دهیم.
نیتریفیکاسیون چیست؟
این فرآیند در واقع اکسیداسیون میکروبی چند مرحله‌ای آمونیاک یا آمونیوم است. آمونیوم به هیدروکسید آمین، نیترات و نیتریت تبدیل می‌شود. این فرآیند در دو مرحله و به کمک باکتری‌های هوازی انجام می‌گیرد. در این واکنش شیمیایی از آنزیم‌های ویژه‌ای برای شکل‌گیری واکنش اکسیداسیون میکروبی استفاده می‌شود. باکتری‌های هوازی مورد استفاده در این فرآیند نیترو باکتری‌ها و آزوتوسوموبات به عنوان باکتری‌های هوازی واکنش دهنده به کار می‌روند. نیتریفیکاسیون برای زندگی یک فرآیند ضروری و مهم محسوب می‌شود. زیرا کمک می‌کند نیتروژن موجود در هوا برای گیاهان قابل استفاده باشد. باکتری‌های نیترات‌ساز در این فرآیند عبارتند از:
- باکتری‌های اکسیدکننده آمونیوم
- باکتری‌های اکسیدکننده نیتریت
- باکتری‌های نیتروزوموناس
- باکتری‌های نیتروباکتر
- باکتری‌های نیتروکوکوس
این باکتری‌ها اغلب در خاک، آب و محیط‌های جوی یافت می‌شوند. توجه داشته باشید که نیترات‌سازی در هر حال موجب آلودگی محیط زیست می‌گردد. زیرا با آبشویی می‌تواند به آب‌های زیرزمینی نفوذ کرده و آن‌ها را آلوده کند.
عوامل موثر بر سرعت فرآیند نیتریفیکاسیون
در این بخش از مقاله نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون در تصفیه فاضلاب درباره عوامل موثر بر سرعت نیتریفیکاسیون صحبت خواهیم کرد. این عوامل عبارتند از:
- دما: از مهم‌ترین فاکتورهای تاثیرگذار روی سرعت این فرآیند دمای محیط است. در دماهای بالاتر واکنش نیتریفیکاسیون سریع‌تر انجام می‌شود. بهترین دما برای نیتریفیکاسیون بین 20 الی 30 درجه سانتی‌گراد می‌باشد.
- PH محیط: این فرآیند در PH خنثی با سرعت بیشتری انجام می‌گیرد. بهترین سطح PH برای نیتریفیکاسیون بین 6 الی 8 می‌باشد.
- مواد مغذی موجود در فاضلاب: فرآیند نیتریفیکاسیون به مواد مغذی مانند پتاسیم، کربن و فسفر نیاز دارد. باکتری‌های نیتروفیکاتور به کربن برای تولید انرژی نیاز دارند. پتاسیم نیز برای حفظ ساختار غشایی آن‌ها اهمیت دارد.
- اکسیژن: باکتری‌های دخیل در این فرآیند هوازی هستند و به اکسیژن برای فعالیت نیاز دارند.
با کنترل این عوامل می‌‌توان به سرعت موثری از فرآیند نیتریفیکاسیون در تصفیه فاضلاب دست پیدا کرد. در تصفیه آب و فاضلاب از این فرآیند برای حذف آمونیاک استفاده می‌شود.
دنیتریفیکاسیون چیست؟
یکی از بخش‌های مهم نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون در تصفیه فاضلاب فعالیت باکتری‌های بی‌هوازی می‌باشد. در این فرآیند بیولوژیک، نیترات به گاز نیتروژن تبدیل می‌گردد. در فرآیند بی‌هوازی دنیتریفیکاسیون نیترات در نقش منبع الکترون عمل می‌کند. به کمک این فرآیند نیتروژن از محیط زیست بازیابی شده و برای استفاده دوباره گیاهان در دسترس قرار می‌گیرد. در تصفیه فاضلاب، این فرآیند به کمک باکتری‌های موجود در تصفیه‌خانه انجام می‌گیرد. با دنیتریفیکاسیون در تصفیه فاضلاب نیترات به راحتی حذف می‌شود. اما برای انجام بهتر این فرآیند نباید هیچ اکسیژنی وجود داشته باشد. زیرا باکتری‌های مورد استفاده در آن از نوع بی‌هوازی هستند.
عوامل موثر بر سرعت دنیتریفیکاسیون
سرعت نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون در تصفیه فاضلاب از فاکتورهای بسیار مهم به شمار می‌رود. اما واکنش بیولوژیک غیرهوازی دنیتریفیکاسیون به اندازه نیتریفیکاسیون روی عوامل محیطی مانند PH حساس نمی‌باشد. انجام این فرآیند موجب می‌شود قلیاییت محیط و در نتیجه سطح PH آن افزایش پیدا کند.
انجام همزمان نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون در تصفیه فاضلاب
منظور از انجام همزمان این دو فرآیند بیولوژیک، اجرای آن‌ها در یک راکتور واحد می‌باشد. در این حالت، شرایط عملیاتی برای هر دو فرآیند در تصفیه فاضلاب کاملا یکسان خواهد بود. به بیان ساده غلظت اکسیژن در لجن‌های حاصل از فاضلاب متفاوت خواهد بود. در لایه‌هایی که نفوذ اکسیژن دشوار است از دنیتروفیکاسیون برای تصفیه استفاده می‌شود. اما در سطوح بالاتر از فرآیند نیتریفیکاسیون برای تصفیه فاضلاب کمک می‌گیرند. اجرای همزمان این دو فرآیند در یک راکتور بهره‌وری بیشتری نسبت به اجرای جداگانه آن‌ها دارد. همچنین از نظر هزینه نیز انجام همزمان هر دو فرآیند در تصفیه فاضلاب مقرون به صرفه‌تر می‌باشد.