¿Qué son la nitrificación de corto alcance y la desnitrificación de corto alcance?
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- 2024/11/9
Resumen
En el campo de la eliminación biológica de nitrógeno, la nitrificación y la desnitrificación de corto alcance son dos procesos tecnológicos importantes. Estos procesos rompen con el proceso tradicional de nitrificación y desnitrificación de rango completo y logran una eliminación eficiente del nitrógeno mediante la regulación de la estructura de la comunidad microbiana.
Prefacio
En el campo de la eliminación biológica de nitrógeno, la nitrificación y la desnitrificación de corto alcance son dos procesos tecnológicos importantes. Estos procesos rompen con el proceso tradicional de nitrificación y desnitrificación de rango completo y logran una eliminación eficiente del nitrógeno mediante la regulación de la estructura de la comunidad microbiana.
Nitrificación de corto alcance
La nitrificación de corto alcance se refiere al proceso de desnitrificación biológica, a través de medios específicos de control del proceso, de modo que el proceso de oxidación del nitrógeno amoniacal solo proceda a la etapa de nitrito, es decir, el nitrógeno amoniacal (NH₄⁺) se oxida primero a nitrito (NO₂⁻), y el nitrito ya no se oxida más a nitrato (NO₃⁻). Este proceso se basa principalmente en el fortalecimiento de la actividad de las bacterias oxidantes de amoníaco (AOB) y la inhibición efectiva de la actividad de las bacterias nitrificantes (NOB). La ventaja de la nitrificación de corto alcance es que reduce el consumo de oxígeno y los requisitos de fuentes de carbono, reduce la carga en la etapa de desnitrificación posterior, mejorando así la eficiencia de desnitrificación de todo el sistema.
Factores influyentes y estrategias de optimización:
●Concentración de DO : el DO debe controlarse estrictamente a 0,5-1,5 mg/L para inhibir las bacterias nitrificantes y beneficiar a las bacterias oxidantes de amoníaco.
●Temperatura y valor de pH : Una temperatura adecuada (20-30 °C) y un entorno de pH neutro a débilmente alcalino favorecen el funcionamiento estable de la nitrificación de corto alcance.
●SRT (edad del lodo) : acortar adecuadamente el SRT favorece el cultivo selectivo de una flora de nitrificación de corto alcance.
●Carga de afluente : Mantenga una carga de nitrógeno amoniaco estable para evitar daños al sistema de nitrificación de corto alcance debido al impacto.
Desnitrificación de corto alcance
La desnitrificación de corto alcance consiste en la reducción directa de nitrato o nitrito a nitrógeno (N₂), omitiendo así el paso de reducción de NO₃⁻ a NO₂⁻ en el proceso de desnitrificación convencional. Este proceso suele requerir bacterias desnitrificantes especiales, que pueden utilizar directamente el nitrito como aceptor de electrones para la reacción de desnitrificación en condiciones anóxicas. La desnitrificación de corto alcance no solo evita la formación de óxido nítrico (NO) como producto intermedio, lo que reduce la presión ambiental, sino que también mejora la tasa de eliminación total de nitrógeno y ahorra el aporte de fuentes de carbono orgánico.
Factores influyentes y estrategias de optimización:
●Ambiente anóxico: Las condiciones anóxicas estrictas son la base de la desnitrificación de corto alcance, y el DO debe controlarse por debajo de 0,5 mg/L.
●Valor del pH: un pH entre 6,0 y 8,0 favorece el crecimiento y la actividad de bacterias desnitrificantes de corto alcance.
●Temperatura: Una temperatura adecuada (20-30 °C) ayuda a mejorar la tasa de desnitrificación.
●Tipo de fuente de carbono y cantidad de suministro: elija fuentes de carbono fácilmente degradables y eficientes, y aumente adecuadamente la cantidad de suministro de carbono para promover la ocurrencia de desnitrificación de corto alcance.
●Patrón de flujo interno y mezcla del reactor: asegúrese de que haya una mezcla uniforme en el reactor para evitar una concentración excesiva de oxígeno en áreas locales.
¿Cómo regular la comunidad microbiana para lograr la nitrificación y desnitrificación de corto alcance?
Control de oxígeno disuelto : La nitrificación de corto alcance se logra inhibiendo la actividad de las bacterias nitrificantes (BNO). Generalmente, mediante un control estricto de la concentración de oxígeno disuelto en el reactor, se mantiene a un nivel bajo que no solo garantiza el funcionamiento normal de las bacterias oxidantes de amoníaco (BAO), sino que también es suficiente para inhibir el crecimiento de las BNO.
Ajuste de temperatura y pH : Las diferentes poblaciones microbianas presentan distintas adaptabilidades a las condiciones ambientales. Al ajustar la temperatura y el pH del reactor, se puede promover selectivamente la actividad de la flora objetivo, por ejemplo, que ciertas AOB específicas presenten mayor actividad a una temperatura o rango de pH más bajos.
●Optimización de SRT (edad del lodo) y HRT (tiempo de retención hidráulica) : establezca de manera razonable la edad del lodo y el tiempo de retención hidráulica del reactor biológico, lo que resulta útil para enriquecer selectivamente AOB, al tiempo que elimina o inhibe la proliferación de NOB.
●Tratamiento anóxico y de aireación alterna : utilizar métodos de tratamiento segmentado o de aireación intermitente para crear condiciones ambientales propicias para la nitrificación y la desnitrificación de corto alcance, por ejemplo, primero convertir el nitrógeno amoniaco en nitrito en condiciones aeróbicas y luego convertir rápidamente a condiciones anóxicas o anaeróbicas para reducir directamente el nitrito a nitrógeno.
● Adición de inhibidores : algunas sustancias químicas se pueden utilizar como inhibidores de NOB, como el metanol y el isopropanol, que pueden inhibir eficazmente la actividad de NOB, logrando así una nitrificación de corto alcance.
●Estrategia de dosificación de fuente de carbono : La dosificación adecuada de la fuente de carbono puede regular el proceso de desnitrificación, de modo que el nitrito se utilice preferentemente como aceptor de electrones en lugar del nitrato, logrando una desnitrificación de corto alcance.
En resumen, a través de una serie de medios de control de procesos precisos, los procesos de nitrificación de corto alcance y desnitrificación de corto alcance se pueden inducir con éxito y operar de manera estable en el sistema de tratamiento de aguas residuales, mejorando así la eficiencia de la desnitrificación, reduciendo el consumo de energía y la generación de subproductos.