Предговор: Овај чланак говори о "Анаммок биолошком процесу уклањања азота." Овај процес биолошког уклањања азота се практично користи у постројењима за пречишћавање отпадних вода од 2002. године, али је његова стопа усвајања изузетно ниска; тешко је пронаћи многа постројења за пречишћавање отпадних вода у Кини која користе ову технологију. Из његових принципа можемо видети да у поређењу са традиционалним процесима нитрификације и денитрификације, он има две значајне предности: ниску потрошњу енергије (нема потребе за великим-аерацијом) и нема потребе за извором угљеника (аутотрофни микроорганизми). Коришћење овог процеса може значајно смањити оперативне трошкове уклањања азота.
И. Технички принципи Анаммок-а
Дефиниција: Анаммок технологија је поздрављена као револуционарни пробој у биолошком третману отпадних вода на почетку 21. века. Користи специјалну врсту аутотрофних бактерија-анаеробних бактерија које оксидирају амонијак-да директно претварају амонијачни азот (НХ₄⁺) и нитрит (НО₂⁻) у гас азота (Н₂) под анаеробним или кисеоником{4}ограниченим условима уклањања азота{4}чија. Овај процес поништава традиционални процес нитрификације-денитрификације, који захтева велике количине кисеоника и извора органског угљеника.
Основни принцип:
Основна хемијска реакција: НХ₄⁺ + НО₂⁻ → Н₂ + 2Х2О. Бактерије које оксидирају анаеробни амонијак директно „повезују“ амонијак и нитрит да би створиле безопасни азотни гас, без потребе да потпуно оксидирају амонијачни азот у нитрат, а затим га редукују.
Ћелијска фиксација угљеника: Ова бактеријска заједница користи неоргански угљеник (као што је ЦО₂/ХЦО₃⁻) као извор угљеника, који расте кроз хемоаутотрофни раст, значајно смањујући потрошњу органских извора угљеника.
Значајне уштеде енергије: У поређењу са традиционалним процесима, теоретски, може уштедети око 60% потрошње енергије за аерацију (нема потребе за потпуном нитрификацијом), 100% извора органског угљеника (нема потребе за денитрификацијом) и смањити производњу вишка муља до 90%.
ИИ. Услови имплементације и кључни изазови
Услови контроле реакције:
Прецизно снабдевање нитритом: Део амонијачног азота треба прецизно да се оксидује у нитрит (кратка-нитрификација) да би се одржала стабилна концентрација НО₂⁻ (обично<30 mg/L). Excessive levels will inhibit bacterial activity, while insufficient levels will result in inadequate reaction.
Прецизна контрола раствореног кисеоника (ДО): Локализовано аноксично/анаеробно микроокружење (ДО < 0,5 мг/Л) треба да се створи унутар реактора да би се обезбедио животни простор за Анаммок бактерије, а истовремено обезбедио опстанак бактерија које оксидишу амонијак{1}} тако што ће обезбедити НО₂⁻.
Температурни захтеви: Оптимална температура 30-40 степени. ниске температуре (<15°C) will significantly reduce bacterial activity and increase operational difficulty.
Захтеви за квалитет воде: Осетљива на токсичне супстанце (као што су тешки метали, органске материје и сулфиди), са ниским садржајем суспендованих чврстих материја (СС).
Изазови имплементације процеса:
Екстремно споро покретање-: Анаммок бактерије имају дуго време генерисања (10-14 дана) и споро време удвостручавања (приближно 11 дана), што обично захтева 3-12 месеци или чак дуже за покретање реактора.
Тешко задржавање муља: Посебни дизајни реактора (као што су системи зрнастог муља или системи биофилма) су потребни да би се ефикасно задржале-анаммок бактерије које споро расту.
Сложено спајање процеса: Стабилно постизање кратко{0}}нитрификације (обезбеђивање НО₂⁻) и њено ефикасно повезивање са Анаммок реакцијом (као што су једностепени или двостепени- процеси) је кључни изазов у инжењерској контроли.
Слаба отпорност на ударна оптерећења: Лоша толеранција на флуктуације у квалитету воде, количини и температури утицаја, што отежава одржавање оперативне стабилности.
ИИИ. Репрезентативни случајеви тренутне примене ове технологије
**Постројење за пречишћавање отпадних вода Докхавен, Ротердам, Холандија (прва светска потпуна-примена - 2002):** Користи СХАРОН® (кратка-нитрификација) + Анаммок® процес за третирање дигестата муља. Успешно послујући дуги низ година, представља прекретницу у технолошком инжењерству.
**Постројење за пречишћавање отпадних вода Штрас, Аустрија:** Једно од енергетски{0}}самосталних-постројења за пречишћавање отпадних вода на свету. Његов бочни -ДЕМОН® процес (заснован на Анаммок-у) третира дигестат, значајно смањујући потрошњу енергије и помажући биљци да постигне више од 100% енергетске самодовољности.
**Цханги Ватер Рецламатион Плант, Сингапур:** Широка-примена Анаммок технологије (ДЕМОН процес) у свом бочном-третману за третман дигестата муља, побољшавајући ефикасност и одрживост третмана.
**Гаобеидиан фабрика регенерисане воде, Пекинг, Кина:** Једно од најранијих великих-постројења за пречишћавање отпадних вода у Кини које је увело и успешно користи технологију Анаммок бочног{1}}протока (ДЕМОН процес) за пречишћавање дигестата муља.
Фабрика регенерисане воде Хуаи Фанг у Пекингу, Кина, користи Анаммок процес заснован на МББР за третирање течности за варење муља након термичке хидролизе.
ИВ. Анализа разлога за ограничену популаризацију и промоцију?
Упркос значајним предностима, стварна примена анаеробне оксидације амонијака (АНАО) и даље је ниска, посебно у уобичајеном третману комуналних отпадних вода. Главни разлози су следећи:
1. Висок технички праг и сложена контрола: Осетљива је на флуктуације квалитета воде и захтева изузетно високу прецизност у контроли параметара као што су растворени кисеоник, концентрација нитрита и температура, што далеко превазилази традиционалне процесе. Рад и одржавање захтевају високо квалификовано техничко особље.
2. Споро покретање-и велика улагања: Дуг период покретања-(неколико месеци или чак више од годину дана) повећава почетне трошкове пројекта и ризике; специјални реактори потребни за микробиолошко обогаћивање и задржавање муља (као што су гранулирани слојеви муља и МББР) имају високе почетне трошкове улагања.
3. Недостатак дизајна и повезаног оперативног искуства: У поређењу са вековима-старим процесом активног муља, АНАО технологија се користи у стварним инжењерским апликацијама тек око 20 година. Спецификације дизајна, упутства за употребу и базе података о искуствима у решавању проблема су далеко од зрелости.
4. Потешкоће у контроли услова животне средине за микроорганизме: комуналне отпадне воде карактеришу ниске температуре (посебно зими), ниске концентрације амонијачног азота, сложен састав воде (ЦОД, СС, инхибитори) и велике флуктуације у протоку. Ове карактеристике значајно одступају од оптималних услова раста за Анаммок бактерије, што отежава стабилан рад.
5. Зависност од традиционалних процеса денитрификације и поверење у њих: традиционални процеси нитрификације-денитрификације су зрели, поуздани, једноставни за руковање, веома отпорни на ударна оптерећења, имају велико искуство у дизајну и раду и подржани су бројним успешним студијама случаја, стварајући снажну инерцију подршке. На крају крајева, мало ко би размишљао о напуштању зрелог процеса ради новог, посебно имајући у виду значајне ризике улагања.