Apa itu nitrifikasi jangka pendek dan denitrifikasi jangka pendek?

Di bidang denitrifikasi biologis, nitrifikasi jangka pendek dan denitrifikasi jangka pendek adalah dua proses penting. Mereka menerobos jalur nitrifikasi dan denitrifikasi tradisional dan mencapai penghilangan nitrogen yang efisien dengan mengatur struktur komunitas mikroba.

01 Nitrifikasi jangka pendek

Nitrifikasi jangka pendek mengacu pada proses di mana, selama proses denitrifikasi biologis, proses oksidasi nitrogen amonia hanya dilakukan ke tahap nitrit melalui cara kontrol proses tertentu, yaitu nitrogen amonia (NH₄⁺) terlebih dahulu dioksidasi menjadi nitrit ( NO₂⁻), dan nitrit tidak lagi teroksidasi menjadi nitrat (NO₃⁻). Proses ini terutama bergantung pada peningkatan aktivitas bakteri pengoksidasi amonia (AOB) dan penghambatan efektif aktivitas bakteri nitrifikasi (NOB). Keuntungan nitrifikasi jangka pendek adalah mengurangi konsumsi oksigen dan kebutuhan sumber karbon, mengurangi beban tahap denitrifikasi berikutnya, sehingga meningkatkan efisiensi denitrifikasi seluruh sistem.

Faktor yang mempengaruhi dan strategi optimasi:

LAKUKAN konsentrasi: DO perlu dikontrol secara ketat pada 0,5-1,5 mg/L untuk menghambat bakteri nitrifikasi dan menguntungkan bakteri pengoksidasi amonia.

Nilai suhu dan pH: Suhu yang sesuai (20-30℃) dan lingkungan pH netral hingga basa lemah kondusif untuk pengoperasian yang stabil

nitrifikasi jangka pendek.

SRT (usia lumpur): Memperpendek SRT dengan tepat akan kondusif bagi budidaya selektif bakteri nitrifikasi jangka pendek.

Beban berpengaruh: Pertahankan beban nitrogen amonia yang stabil untuk menghindari kerusakan pada sistem nitrifikasi jangka pendek yang disebabkan oleh guncangan.

02 Denitrifikasi jarak pendek

Denitrifikasi jangka pendek mengacu pada reduksi langsung nitrat atau nitrit menjadi gas nitrogen (N₂), melewatkan langkah reduksi NO₃⁻ menjadi NO₂⁻ dalam proses denitrifikasi konvensional. Proses ini biasanya memerlukan bakteri denitrifikasi khusus yang dapat langsung menggunakan nitrit sebagai akseptor elektron untuk reaksi denitrifikasi dalam lingkungan anoksik. Denitrifikasi jangka pendek tidak hanya dapat menghindari produk antara - oksida nitrat (NO) yang dihasilkan dalam proses denitrifikasi tradisional, mengurangi tekanan lingkungan, namun juga meningkatkan laju penghilangan nitrogen total dan menghemat masukan sumber karbon organik.

Faktor yang mempengaruhi dan strategi optimasi:

Lingkungan anoksik: Kondisi anoksik yang ketat adalah dasar denitrifikasi jangka pendek, dan DO harus dikontrol di bawah 0,5 mg/L.

nilai pH: pH antara 6,0-8,0 kondusif bagi pertumbuhan dan aktivitas bakteri denitrifikasi jangka pendek.

Suhu: Suhu yang sesuai (20-30℃) membantu meningkatkan laju denitrifikasi.

Jenis dan pasokan sumber karbon: memilih sumber karbon yang mudah terurai dan efisien, dan meningkatkan pasokan karbon secara tepat untuk mendorong denitrifikasi jangka pendek.

Keadaan aliran dan pencampuran dalam reaktor: pastikan pencampuran seragam dalam reaktor untuk menghindari konsentrasi oksigen berlebihan di area setempat.

03Bagaimana cara mengatur komunitas mikroba untuk mencapai nitrifikasi dan denitrifikasi jangka pendek?

Kontrol oksigen terlarut: Realisasi nitrifikasi jangka pendek bergantung pada penghambatan aktivitas bakteri nitrifikasi (NOB). Biasanya, konsentrasi oksigen terlarut dalam reaktor dikontrol secara ketat untuk mempertahankan tingkat rendah yang dapat menjamin operasi normal bakteri pengoksidasi amonia (AOB) dan menghambat pertumbuhan NOB.

Pengaturan suhu dan pH: Populasi mikroba yang berbeda memiliki kemampuan beradaptasi yang berbeda terhadap kondisi lingkungan. Dengan menyesuaikan suhu dan nilai pH reaktor, aktivitas komunitas bakteri target dapat ditingkatkan secara selektif. Misalnya, beberapa AOB tertentu dapat memiliki aktivitas yang lebih tinggi pada suhu yang lebih rendah atau dalam kisaran pH tertentu.

Pengoptimalan SRT (umur lumpur) dan HRT (waktu retensi hidrolik): Pengaturan umur lumpur dan waktu retensi hidrolik bioreaktor yang wajar dapat membantu memperkaya AOB secara selektif sekaligus menghilangkan atau menghambat proliferasi NOB.

Perawatan aerasi dan anoksik bergantian: Gunakan aerasi intermiten atau pengolahan tersegmentasi untuk menciptakan kondisi lingkungan yang kondusif bagi nitrifikasi jangka pendek dan denitrifikasi jangka pendek. Misalnya, pertama-tama ubah nitrogen amonia menjadi nitrit dalam kondisi aerobik, lalu segera beralih ke kondisi anoksik atau anaerobik sehingga nitrit langsung tereduksi menjadi nitrogen.

Menambahkan inhibitor: Bahan kimia tertentu dapat digunakan sebagai penghambat NOB, seperti metanol, isopropanol, dll., yang secara efektif dapat menghambat aktivitas NOB, sehingga mencapai nitrifikasi jangka pendek.

Strategi penambahan sumber karbon: Penambahan sumber karbon yang tepat dapat mengatur proses denitrifikasi, sehingga nitrit digunakan sebagai akseptor elektron sebelum nitrat, sehingga mencapai denitrifikasi jangka pendek.

Singkatnya, melalui serangkaian metode pengendalian proses yang tepat, proses nitrifikasi jangka pendek dan denitrifikasi jangka pendek dapat berhasil diinduksi dan dioperasikan secara stabil dalam sistem pengolahan limbah, sehingga meningkatkan efisiensi denitrifikasi, mengurangi konsumsi energi, dan mengurangi produksi produk sampingan.