Come misurare il tasso di denitrificazione nel trattamento delle acque reflue: una guida passo passo

Comprendere iltasso di denitrificazionein un serbatoio anossico è fondamentale per ottimizzare il trattamento delle acque reflue, garantire la qualità degli effluenti e calcolare il correttodosaggio della fonte di carbonio. Questa guida spiega la procedura di laboratorio per misurare i tassi di denitrificazione utilizzando i fanghi attivi e come applicare i risultati nelle operazioni reali dell'impianto.

Il tasso di denitrificazione quantifica la quantità di azoto nitrato (NO₃⁻-N) consumato da un grammo di fango all'ora. I fattori che influenzano questo tasso includono:

Temperatura dell'acqua

Età dei fanghi

Tipo di fonte di carbonio

Attività microbica dei fanghi

I valori di progetto sono spesso teorici (ad esempio, 0,05 mg NO₃⁻-N/g·h), ma i tassi operativi effettivi possono essere molto più bassi (ad esempio, 0,02 mg NO₃⁻-N/g·h), rendendo essenziale una misurazione precisa perottimizzazione delle fonti di carbonio.

Attrezzatura di laboratorio:

Matracci conici (250–500 ml) con tappi di gomma

Agitatore magnetico o manuale

Timer

Siringhe da 50 ml e flaconi per campioni

Configurazione della filtrazione (carta da filtro e imbuto o dispositivo di aspirazione)

Spettrofotometro per la misurazione dell'azoto nitrato

Misuratore portatile di ossigeno disciolto (DO).

Reagenti:

Nitrato di potassio (grado analitico)

Fonte di carbonio: acetato di sodio o glucosio

Campione3–4 litri di fanghi attividalfine della vasca anossica. Non utilizzare fanghi provenienti da vasche aerobiche o anaerobiche.

Trasportare i fanghi al laboratorioentro 1 ora.

Raccogliere campioni di acqua influente ed effluente dal serbatoio anossico per le misurazioni di base dei nitrati.

Mancia:I fanghi all'estremità del serbatoio anossico contengono batteri denitrificanti stabilizzati, garantendo dati affidabili sul tasso di denitrificazione.

MisuraMLSS(OMLVSSse possibile) utilizzando metodi di laboratorio standard.

Versare il fango in una beuta conica, lasciando 1/3 del volume per l'agitazione.

Pre-agitare per 30 minuti per rimuovere l'azoto nitrato residuo (pre-agitazione).

Misurare l'azoto nitrato surnatante; continuare a mescolare se i livelli rimangono alti.

Preparare unsoluzione di nitrati ad alta-concentrazione(ad esempio, 10 mg NO₃⁻-N/mL).

Aggiungere una quantità di soluzione di nitrato sufficiente a raggiungere30–40 mg/L di azoto nitratonel pallone.

Mescolare immediatamente e prendere uncampione zero-time (0 min). Filtra e registra.

Prelevare campioni aggiuntivi ogni 30 minuti: 30, 60, 90 minuti (120 min facoltativi). Filtra immediatamente.

MantenereDO basso (<0.1 mg/L)durante l'esperimento. Regolare la velocità di agitazione per evitare l'introduzione di aria.

Traccia le concentrazioni di azoto nitrato nei quattro punti di campionamento in un foglio di calcolo Excel-tempo sull'asse x-e la concentrazione di azoto nitrato sull'asse y-. Normalmente, apparirà una linea retta-inclinata verso il basso. La pendenza di questa linea rappresenta la velocità con cui l'azoto nitrico diminuisce nel tempo, espressa in mg NO₃⁻-N/(L·h). Dividere questa pendenza per la concentrazione dei fanghi (MLSS o MLVSS) nel pallone per ottenere il tasso di denitrificazione specifico.

Ad esempio: se l'MLSS del liquore misto nel pallone è 3500 mg/L (3,5 g/L) e la pendenza della diminuzione dell'azoto nitrato è 5,0 mg/(L·h), il tasso di denitrificazione specifico è 5,0 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻-N/(g MLSS·h). Convertendo in MLVSS, se il rapporto MLVSS/MLSS è 0,65, il tasso di denitrificazione basato su MLVSS è 1,43 ÷ 0.65=2.2 mg/(g MLVSS·h). Espresso in unità standard, corrisponde a 2,2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h).

Nel funzionamento effettivo, il tasso di denitrificazione normale è 2–5 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h). Valori inferiori a 2 indicano una debole attività dei fanghi o una bassa temperatura dell'acqua, mentre valori superiori a 5 indicano fanghi altamente attivi.

Esempio:

MLSS=3,500 mg/L (3,5 g/L)

Diminuzione dei nitrati=5 mg/(L·h)

Tasso specifico=5 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻-N/(g MLSS·h)

MLVSS/MLSS=0.65 → Tasso=2.2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h)

Riferimento:Le velocità normali vanno da 2–5 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h).

Calcolare i microrganismi attivi totali nel serbatoio anossico:

MLVSS totale (kg)=MLVSS (g/l)×Volume serbatoio (m³)

Moltiplicare per il tasso di denitrificazione misurato per ottenerecapacità giornaliera di rimozione dei nitrati(kg/giorno).

Confrontare con la rimozione dei nitrati richiesta (concentrazione in ingresso – effluente target).

Aggiungi una fonte di carbonio per colmare il divario:

Acetato di sodio: 3,5–5 g/g NO₃⁻-N

Glucosio: 2,5–3,5 g/g NO₃⁻-N

Esempio:

Portata: 10.000 m³/d, MLVSS: 2.500 mg/L, volume serbatoio: 2.000 m³

MLVSS totale: 5.000 kg

Tasso di denitrificazione: 2,2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h) → 264 kg/giorno di rimozione

Se necessario, rimozione < 264 kg/giorno → aggiungere una fonte di carbonio per raggiungere l'obiettivo.

I tassi di denitrificazione sono inferiori in inverno a causa della ridotta attività microbica.

Condurre esperimenti inestate (tariffa massima)Einverno (tariffa minima).

Interpolare i tassi intermedi per regolare il dosaggio della fonte di carbonio durante tutto l’anno.