Денитрификация системы

Многие из обычных бактерий способны переключаться от использования кислорода как конечного акцептора электронов к нитрату. Система транспорта электронов у денитрифицирующих бактерий такая же, как у аэробных микроорганизмов. Исключение составляет лишь последняя стадия, в которой принимает участие нитрат(или нитрит)редуктаза. Выбор бактерией конечного акцептора электронов зависит от величины окислительновосстановительного потенциала между последним цитохромом в цепи переноса и кислородом (или нитратом). Выбор этот всегда решается в пользу кислорода, поэтому при совместном присутствии кислорода и азота в системе бактерия дышит кислородом, а не осуществляет денитрификацию. [c.123]

Все промежуточные продукты денитрификации (и нитрификации) токсичны, и их присутствие в системе нежелательно. Это [c.123]

Как было сказано во введении, денитрификация всегда связана с окислением органического вещества (а также водорода или серы). Процесс может протекать как обособленный, специально разработанный для проведения только денитрификации, или в сочетании с нитрификацией. Микробиологический процесс денитрификации всегда один и тот же вне зависимости от конструкции системы. Различия могут заключаться в количестве потребляемого органического вещества (требуемое соотношение /N) и в относительном количестве денитрифицирующих организмов в биомассе. [c.282]

Обособленные системы денитрификации [c.282]

Глава 7. Системы денитрификации [c.284]

Системы денитрификации с денитрифицирующим илом [c.297]

Системы этого типа наиболее широко применяются на практике, особенно в США. Внедрение отдельной стадии денитрификации было вызвано усовершенствованием существующих станций для удаления органического вещества и нитрификации стока в связи с введением нормы по содержанию азота в обработанном стоке. На рис. 7.7, а представлена схема такой станции. [c.297]

На долю таких систем приходится основная часть полномасштабных денитрифицирующих станций (рис. 7.7,6). Объясняется это тем, что в таком процессе для денитрификации могут использоваться органические вещества, содержащиеся в исходном стоке. Поэтому нет необходимости вносить дополнительные органические вещества (метанол, уксусную кислоту), и в то же время в системе экономится кислород, поскольку часть веществ окисляется не кислородом, а нитратом. На рис. 7.10 представлена схема системы. [c.297]

В процессе денитрификации расходуются органические и азотсодержащие вещества. Поскольку для осуществления процесса необходимо совершенно определенное количество органического вещества, то соотношение /N в системе играет принципиальную роль. [c.304]

Очистку сточной воды в системе с активным илом необходимо проводить при перемешивании, чтобы поддерживать ил во взвешенном состоянии (не допускать его осаждения) и обеспечивать контакт между илом и сточной водой. При перемешивании не должно происходить избыточного поступления воздуха (кислорода), поскольку это ингибирует денитрификацию, снижая ее скорость и уменьшая фактор эффективности для органического вещества f /N- В результате часть денитрифицирующих бактерий будет использовать для дыхания кислород вместо нитрата. Потребление бактериями 1 моль кислорода (32 г) соответствует удалению 4 эл. экв. (кислород переходит из степени окисления О в степень окисления — 2), т. е. 8 г кислорода соответствуют примерно 1 эл.экв. Аналогично потребление 1 моль азота (14 г нитратного азота) соответствует удалению 5 эл. экв. (степень окисления азота меняется от +5 до 0), т. е. 2,8 г нитратного азота соответствуют приблизительно 1 эл. экв. [c.309]

Основной параметр при проектировании такой системы — это удельная скорость денитрификации, гх,з (измеряемая в г N0 —К/(кг БВБ ч)) ее можно оценить из рис. 3.13. [c.316]

Денитрифицирующие бактерии — обитатели пресных и морских водоемов, почв разного типа, в связи с чем денитрификация щироко распространена в природе. Этот процесс служит источником атмосферного азота, являясь необходимым звеном в круговороте азота в природе. В то же время денитрификация имеет отрицательное значение, так как приводит к обеднению почв азотом. Потери азотных удобрений в почвах в результате де нитрификации могут составлять от 5 до 80 %. Один из способов борьбы с денитрификацией — рыхление почвы, создающее в ней аэробные условия, что заставляет денитрифицирующие бактерии перестраивать электронтранспортные системы, осуществляя перенос электронов на 63, а не на нитраты. [c.407]

Нитрификация-денитрификация по двухступенчатой схеме, которой предшествует биологическая очистка, обеспечивает при расчетных расходах сточных вод снижение неорганического азота на 90% и общего азота на 80—95%. Преимущества биологического удаления азота заключаются в том, что в результате процесса нитрификации может быть достигнута требуемая степень удаления аммиака (если возникает необходимость, впоследствии проводят денитрификацию). Кроме того, такую систему можно приспособить в качестве дополнения к существующей системе биологической очистки, [c.373]

Стехиометрические параметры процесса микробиологического роста можно использовать также для расчета скорости потребления кислорода [19] и эффективности удаления азота и фосфора в системах очистки сточных вод [21]. Стехиометрическое уравнение микробиологических процессов, таких, как нитрификация и денитрификация, в которых образуются и поглощаются ионы водорода, может быть использовано для оценки параметров процесса по данным измерений щелочности среды. [c.302]

Если известно поведение одного реагирующего вещества или продукта, то уравнение (24.16) можно использовать для расчета изменения концентрации любого другого компонента. За эквивалентный компонент был выбран нитрат, так как в системе денитрификации основным процессом является его удаление и для расчета изменения его концентрации можно применить [c.309]

Расчет эквивалентной концентрации азота нитрата основан на предположении, что стехиометрия процесса, если она описана на основе эквивалента электронов, одинакова при участии любого биологически доступного окислителя. Это, вероятно, не совсем правильно, потому что энергия Гиббса для различных процессов окисления не одинакова. Однако это предположение не вызовет больших погрешностей, так как в большинстве сточных вод концентрация кислорода и нитритов мала (в пересчете на нитраты на основе эквивалентов электронов). Выраженные в виде материальных балансов кинетические и стехиометрические уравнения могут быть применены для описания процессов, происходящих в реакторах различных конфигураций. На рис. 24.4 показана схема суспензионного реактора, в котором проводится процесс с использованием элементной серы. Эта система включает анаэробный реактор для денитрификации и гравитационный отстойник для отделения твердой смеси биомассы с серой от очищенной воды и рециркуляции смеси в реактор. В табл. 24.6 приведены уравнения материального баланса для этой системы [12]. Баланс составлен в расчете на азот нитратов, и если в системе присутствуют другие биологически приемлемые акцепторы электронов, они могут быть учтены с помощью эквивалентной концентрации азота нитритов. [c.310]

Стехиометрическое уравнение реакции (24.16) можно использовать при расчете требуемой дозы серы для реактора. Доза серы регулирует скорость денитрификации, потому что она определяет отношение количества серы к биомассе [5]/[Х] в реакторе. Показано, что это отношение является основной кинетической переменной в системах автотрофной денитрификации с использованием элементной серы, и оно определяет, эффективно ли будет происходить удаление нитрата (12]. Уравнение материального баланса относительно [5]/[Х], в котором [c.310]

Уравнение (24.20) можно использовать для расчета области значений pH в реакторе, пригодной для роста микроорганизмов. Эффективность удаления нитрата можно оценить по снижению щелочности системы в процессе микробиологического роста. Так как определять щелочность легче, чем нитрат, то измерение щелочности предлагается в качестве метода автоматического контроля процесса автотрофной денитрификации. Этот метод может быть также применен для контроля процессов нитрификации и гетеротрофной денитрификации. [c.312]

Рабочая концентрация растворенного кислорода (РК) вычисляется на основе расчетной потребности установки. Так, если необходима полная нитрификация, следует выбирать концентрацию РК не менее 2 мг/л, в то время как для других целей (окисление углерода, денитрификация) достаточны меньшие значения. Уровень РК контролируется электродными датчиками растворенного кислорода. В случае поверхностных аэраторов (см. главу 6) регулирование осуществляется изменением глубины погружения системы аэраторов, которое достигается регулированием уровня жидкости в аэротенке с помощью выходного водослива или, реже, с помощью приспособления, поднимающего и опускающего аэратор. [c.11]

Денитрификация может происходить в биопленке, даже если в протекающей через биофильтр воде создаются аэробные условия. Например, это возможно в том случае, когда нитрат проникает в пленку глубже, чем кислород, если концентрация нитрата в системе выше, чем концентрация кислорода. Денитрификация может протекать в самой центральной части биопленки, если там присутствует органическое вещество. Однако из-за увеличения пути диффузии скорость денитрификации понижается. [c.291]

Рис. 7.7. Устройство систем денитрификации двухстадийная и одноиловая системы с активным илом.

В процессе с чередующимися циклами (рис. 7.13) с преденитри-фикацией рецикл заменен сменой режимов нитрификации и денитрификации в реакторе, что облегчает контроль за процессом и его оптимизацию. Эта система (Biodenitro) была разработана в Дании и является там наиболее распространенной среди полномасштабных установок, предназначенных для удаления азота. [c.299]

В реакторах такой конструкции переключение режимов с нитрификации на денитрификацию осуществляется настолько часто (каждые 1-2 мин), что процесс можно рассматривать как одновременное проведение нитрификации/денитрификации. В таком типе реакторов, а также в других случаях, когда используется одноиловая система, денитрификация и нитрификация происходят одновременно. Объясняется это тем, что во внутренних частях флокул или биопленок, где кислород отсутствует, а нитрат присутствует, происходит денитрификация. Кроме того, в реакторах нитрификации возможно образование таких зон, где аэрация недостаточно эффективна. Это также способствует одновременному протеканию денитрификации. [c.302]

Нитрат восстанавливается в газообразный азот с помощью разнообразных факультативных бактерий в анаэробной среде. Источник органического углерода, обозначенный АНг в уравнении (13.5), необходим в качестве поставщика водорода и углерода для биосинтеза. Были проведены исследования большого количества органических веществ для выявления возможности их использования в качестве источника углерода. Эти вещества включают уксусную кислоту, ацетон, этанол, метанол и сахар. Во многих случаях предпочтение было отдано метанолу, так как он представляет собой наименее дорогостоящее синтетическое соединение, которое не увеличивает БПК очищенных сточных вод. Однако это ни в коей мере не означает, что обработка метанолом является дешевой подсчитано, что ее стоимость составляет половину всех затрат на денитрификацию. Потребность в метаноле для обычных бытовых сточных вод составляет около 60 мг/л. Рекомендуемая система денитрнфикации состоит из бассейна с мешалками, обеспечивающего вытеснительный тип потока, за которым следует отстойник для отделения и возврата ила. Перемешивание должно быть достаточным для поддержания микробиальных хлопьев во взвешенном состоянии, но без возникновения ненужной аэрации. Дентрификация может проводиться также в затопленном (анаэробном) фильтре однако имеется слишком мало данных производственных испытаний, которые мотли бы лечь в основу проектирования подобной установки. [c.373]

Стехиометрию процесса автотрофной денитрификации можно рассчитать теоретически, и предсказанное значение коэффициента выхода биомассы (0,084 мг Nopr/MrN) хорошо совпадает с измеренными в непроточных (0,089 мг N/мг N) и проточных (0,080 мг N/mfN) системах с определенными культурами микроорганизмов. [c.314]

В середине 60-х гг. впервые в нашей стране В.Б. Замятиной и Д.Н. Ко-реньковым с сотрудниками были использованы стационарные полевые лизиметры для изучения баланса азотных удобрений меченых В результате ими был установлен точный баланс азотных удобрений в системе почва-растение в естественных условиях. Впервые была дана количественная характеристика отдельных процессов превращения азотных удобрений. В этих опытах исследовались количество используемых растениями азота из удобрений и из почвы, вымывание азотных удобрений атмосферными осадками, потери азота удобрений в процессе денитрификации и закрепление его в почве. Впервые показано, что закреплённый в почве азот удобрений в последующие годы становится значительно менее доступен растению, чем внесённый в первый год. [c.551]

Очистка отходов от вредных, токсичных и пахучих газов — этс серьезная экологическая проблема. Во многих промышленных производствах (в фотопромышленности, при перегонке нефти,, очистке природного газа и в целлюлозно-бумажной промышленности) образуются восстановленные соединения серы (тиосульфат, сероводород, метилмеркаптаны, диметилсульфид).. Эти соединения являются также побочными продуктами анаэробного разложения отходов животноводства с высоким со- держанием органических веществ. Большинство неорганических восстановленных соединений серы служат источником энергии для целого ряда микроорганизмов, растущих в аэробных илкг анаэробных условиях (рис. 6.18). Могут быть созданы очистные системы, основанные, например, на использовании тиоба-цилл в таких системах анаэробное десульфурирование сопряжено с денитрификацией. Один из методов очистки от сероводорода состоит в пропускании газа через солевой раствор, например раствор сульфата, меди. В результате происходит осаждение нерастворимого сульфида металла, который затем. [c.282]

Способность получать энергию путем использования нитрата как конечного акцептора водорода с образованием молекулярного азота широко распространена у бактерий. Этот процесс денитрификации до сих пор был обнаружен только у факультативных аэробов по-ввдимо-му, среди облигатных анаэробов нет денитрифицирующих форм. Кроме того, бактерии чаще обладают полной дыхательной системой синтез ферментов, необходимых для денитрификации (мембраносвязанные нитратредуктаза А и нитритредуктаза), индуцируется только в анаэробных условиях (рис. 9.2). У многих денитрификаторов эта индукция происходит лишь в присутствии нитрата, хотя для некоторых достаточно создания анаэробных условий. Многие денитрификаторы могут расти, используя в качестве акцептора водорода не только нитрат, но и нитрит, а иногда даже закись азота. Из этого следует, что не только нитратре- [c.306]

Обеднение почвы азотом вследствие денитрификации. Временные потери азота на ограниченных участках почвы, несомненно, связаны с деятельностью денитрифицирующих бактерий. Она имеет большое значение, когда в почве создаются анаэробные условия, например при застойном переувлажнении, особенно если при этом применяются орга нические удобрения и нитраты. На рисовых полях удобрение нитратами может приводить к вредным последствиям из-за накопления нитритов. НиТрит аккумулируется также в содержащих нитрат сточных водах при недостаточном доступе воздуха, а иногда попадает и в источники питьевой воды. Зависимость обеднения почвы азотом от аэрации связана с особенностями регуляции нитратредуцирующей ферментной системы у бактерий. Эти ферменты индуцируются нитратом только в анаэробных условиях (рис. 9.2) молекулярный кислород подавляет (репрессирует) синтез нитрат- и нитритредуктаз. В том случае, если ферменты уже были синтезированы до того, как клетки пришли в соприкосновение с кислородом воздуха, кислород вступает в конкуренцию с нитратом за [c.307]

Биологическая фиксация азота играет первостепенную роль в поддержании в почве уровня связанного азота. Как показано на фиг. 241, за возвращение в почву связанного азота взамен того, который уносится в океан путем эрозии, выщелачивания и орошения, и того, который уходит в атмосферу вследствие денитрификации, ответственны различные биологические агенты. Важная в количественном отношении и легко демонстрируемая азотфиксация в этом цикле осуществляется симбиотической системой бобовых растений и бактерий, я ивущих в их корневых клубеньках. Свободнон<ивущие бактерии [c.589]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология