Atık su arıtımındaki görünüşte gizemli teknolojilere gelince, anaerobik amonifikasyon kesinlikle bunlardan biridir. Düşünün, genellikle amonyak azotunu ele almak için ya onu nitrata dönüştürmek için kuvvetlice havalandırmamız (aerobik nitrifikasyon) ya da onu azota dönüştürmek için bir karbon kaynağı bulmamız (denitrifikasyon) gerektiğini düşünürüz. Ancak, anaerobik amonifikasyon ideal değildir. Oksijensiz bir ortamda, amonyak azotunu nitrit adı verilen başka bir maddeyle doğrudan karıştırabilir ve sonuçta onu azota dönüştürüp kaçırabilir. Bu işlem sadece havalandırma için elektrik tasarrufu sağlamakla kalmaz, aynı zamanda karbon kaynağı eklemekten de tasarruf sağlar. Sadece atık su arıtma endüstrisinde bir "para tasarrufu uzmanı"dır, bu nedenle son yıllarda özel ilgi görmüştür.
Aslında nasıl çalışıyor? Öncelikle arkasındaki 'kahraman'ı, anaerobik amonyak oksitleyen bakterileri tanımamız gerekiyor. Bu şey sıradan bir bakteri değil. Çok garip bir mizaca sahip, hem soğuktan hem de sıcaktan korkuyor ve özellikle "otaku". Anaerobik çamurda veya biyofilmde kalmayı sever ve çok yavaş büyür, ortak aktif çamurumuzdaki bakterilerden çok daha yavaş. Bazen üremesi bir hafta sürer. Yavaş büyüdüğü için, işleme sisteminde bakteriler yok edildiğinde iyileşmesi zordur.
Spesifik reaksiyon süreci, basitçe söylemek gerekirse, bir 'kimyasal reaksiyon partisi' gibidir. Anaerobik amonyak oksitleyen bakteriler, amonyak azotunu (NH4+) "yakıt" ve nitriti (NO2-) "oksitleyici" olarak kullanır ve ikisi bakteri içinde reaksiyona girer. Bunlardan amonyak azotu elektron kaybeder ve oksitlenir, nitrit elektron kazanır ve indirgenir. Sonunda, iki "kişi" hemen anlaşır, çoğu azot (N2)'e dönüşür ve havaya karışır, geri kalan küçük bir kısmı ise nitrata (NO3-) veya suya dönüşebilir. Tüm süreç, oksijen tüketmeden veya glikoz gibi ek karbon kaynakları eklemeden, anaerobik bir ortamda gerçekleştirilir. Özellikle verimli değil mi?
Ancak, bu 'parti'nin sorunsuz bir şekilde yapılıp yapılamayacağı birçok faktörden etkilenir. Bunları tek tek konuşalım.
İlk olarak, sıcaklık. Anaerobik amonyak oksitleyen bakteriler için en rahat sıcaklık muhtemelen 30 ℃ ile 35 ℃ arasındadır, en çok o zaman çalışırlar. Sıcaklık çok düşükse, örneğin 15 ℃'nin altına düşerse, bakterilerin aktivitesi büyük ölçüde azalacak ve reaksiyon hızı önemli ölçüde yavaşlayacaktır; Ancak sıcaklık çok yüksekse, 40 ℃'ü aşarsa, bakteriler "yanabilir" veya hatta doğrudan ölebilir. Bu nedenle, özellikle kuzeydeki atık su arıtma tesislerinde, gerçek operasyonda, kışın reaksiyon tankını yalıtmanın yollarını bulmak gerekir, aksi takdirde arıtma etkisi kesinlikle düşecektir.
Sonra pH değeri var. Bu bakteri asitliğe ve alkaliliğe karşı özellikle hassastır, optimum pH aralığı yaklaşık 7,5 ila 8,0, hafif alkalidir. pH çok düşükse, örneğin 6,5'in altına düşerse veya çok yüksekse, 8,5'i aşarsa, bakterilerin aktivitesi azalacaktır. Bunun nedeni, pH değişikliklerinin bakteri hücrelerindeki enzimlerin aktivitesini etkileyebilmesidir. Enzimler bakterilerin "araçları" gibidir ve araçlar düzgün çalışmazsa, iş doğal olarak yapılamayacaktır.
Ayrıca, anaerobik amonyak oksitleyen bakterilerin "doğal düşmanı" olan çözünmüş oksijen de vardır. Adındaki 'anaerobik' kelimesi, oksijeni göremediğini gösterir. Suda az miktarda çözünmüş oksijen (0,1 mg/L'yi aşmak gibi) bile bakteri aktivitesini engelleyebilir ve ciddi durumlarda hatta bakteri ölümüne neden olabilir. Bu nedenle, reaksiyon tankında oksijen kesinlikle kontrol edilmeli, genellikle çözünmüş oksijen konsantrasyonunun 0,1 mg/L'nin altında olması sağlanmalıdır. Bu, hava girişini önlemek için makul bir su giriş yöntemi tasarlamayı gerektirir ve bazen oksijeni gidermek için azot üfleme de gereklidir.
Sırada, amonyak azotu ve nitrit konsantrasyonu olan substrat konsantrasyonu var. Bu iki madde bakterilerin "besinidir", ancak çok fazla değil, çünkü çok fazla olması onları "destekleyecektir". Araştırmalar, nitrit konsantrasyonu belirli bir sınırı (200 mg/L veya daha fazla gibi) aştığında, bakterilerin aktivitesini engelleyeceğini bulmuştur; Yüksek amonyak azotu konsantrasyonu da etkili değildir, çünkü aynı zamanda engelleyici etkileri olabilir. Dahası, ikisinin oranı da çok önemlidir. Genel olarak konuşursak, amonyak azotu ve nitritin konsantrasyon oranı 1:1 ile 1:1,3 arasında en uygunudur, tıpkı yemek pişirirken tuz ve soya sosunun uygun oranı gibi, bu da yemekleri lezzetli yapar.
Ek olarak, çamurun yaşı da önemlidir. Daha önce belirtildiği gibi, anaerobik amonyak oksitleyen bakteriler yavaş büyür, bu nedenle sistemdeki çamur "daha uzun süre tutulmalıdır", yani çamur yaşı yeterince uzun olmalıdır, genellikle en az 30 gün tutulmalıdır, aksi takdirde biraz büyüdükten sonra boşaltılacak ve havuzdaki bakteri sayısı yeterli olmayacak, bu da arıtma etkisini iyileştirmeyebilir. Bu aynı zamanda, anaerobik amonifikasyon işlemlerinin çoğunlukla sıralı toplu reaktörler (SBR) veya çamuru tutabilen akışkan yataklar gibi ekipmanları kullanmasının nedenidir.
Bazı inhibitörler de sorunlara neden olabilir, örneğin ağır metaller (bakır, çinko, krom gibi), belirli antibiyotikler ve hatta atık sudan getirilen toksik organik bileşikler, anaerobik amonyak oksitleyen bakterilere zarar verebilir. Bu nedenle, suya girmeden önce, ön arıtma yapmak ve bu zararlı maddeleri mümkün olduğunca gidermeye çalışmak gerekir, aksi takdirde özenle yetiştirilen bakteriler "zehirlenebilir".
Son olarak, hidrolik tutma süresi göz ardı edilemez. Basitçe söylemek gerekirse, atık suyun reaksiyon tankında kaldığı süreyi ifade eder. Anaerobik amonyak oksidasyon reaksiyonu özellikle hızlı olmadığı ve bakteriler yavaş büyüdüğü için, bakterilerin amonyak azotunu ve nitriti "yemesi" için yeterli zaman sağlamak için kanalizasyonun bir süre daha havuzda kalması gerekir. Kalış süresi çok kısaysa ve kanalizasyon akıp gitmeden önce tamamen arıtılmamışsa, deşarj kalitesi kesinlikle standardı karşılamayacaktır.
Günümüzde, anaerobik amonifikasyon teknolojisi, özellikle çöp sularından ve hayvan çiftliği atık sularından gelen yüksek amonyak azotu atık sularının arıtılması gibi birçok yerde uygulanmaktadır ve özellikle iyi sonuçlar vermektedir. Ancak o da her şeye kadir değil. Örneğin, atık sudaki nitrat yeterli olmadığında, önceki kısa menzilli nitrifikasyon işlemiyle birleştirilmesi gerekir. İlk olarak, amonyak azotunun bir kısmı nitrite dönüştürülür ve daha sonra anaerobik amonyak bakterileri arıtma için kullanılır.
Genel olarak, anaerobik amonifikasyon teknolojisi, "maliyet etkin ve verimli" bir atık su arıtma uzmanı gibidir, ancak iyi çalışmasını sağlamak için sıcaklık pH'ını ayarlamak gerekir. Çözünmüş oksijen iyi hizmet verilir, aksi takdirde katkıda bulunmak istemezdi. Teknolojinin artan olgunluğu ile, gelecekte daha fazla atık su arıtma tesisinin bunu kullanacağına ve su çevremizi daha iyi hale getireceğine inanıyoruz.
