నీటి నుండి అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌ను తొలగించే రసాయనం మరియు ప్రక్రియ

1. అమ్మోనియా నైట్రోజన్ అంటే ఏమిటి?

అమ్మోనియా నైట్రోజన్ అనేది స్వేచ్ఛా అమ్మోనియా (లేదా అయానిక అమ్మోనియా, NH3) లేదా అయానిక అమ్మోనియా (NH4+) రూపంలో ఉండే అమ్మోనియాను సూచిస్తుంది. pH ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు స్వేచ్ఛా అమ్మోనియా నిష్పత్తి అధికంగా ఉంటుంది; దీనికి విరుద్ధంగా, అమ్మోనియం లవణం నిష్పత్తి అధికంగా ఉంటుంది.

అమ్మోనియా నైట్రోజన్ అనేది నీటిలోని ఒక పోషకం, ఇది నీటి యూట్రోఫికేషన్‌కు దారితీస్తుంది మరియు నీటిలో ఆక్సిజన్‌ను ఎక్కువగా వినియోగించే కాలుష్య కారకం, ఇది చేపలకు మరియు కొన్ని జలచరాలకు విషపూరితమైనది.

జలచరాలపై అమ్మోనియా నైట్రోజన్ యొక్క ప్రధాన హానికర ప్రభావం స్వేచ్ఛా అమ్మోనియా. దీని విషప్రభావం అమ్మోనియం లవణం కంటే డజన్ల రెట్లు ఎక్కువ, మరియు క్షారత్వం పెరిగేకొద్దీ ఇది పెరుగుతుంది. అమ్మోనియా నైట్రోజన్ విషప్రభావం కొలను నీటి యొక్క pH విలువ మరియు నీటి ఉష్ణోగ్రతతో దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. సాధారణంగా, pH విలువ మరియు నీటి ఉష్ణోగ్రత ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, విషప్రభావం అంత బలంగా ఉంటుంది.

అమ్మోనియాను నిర్ధారించడానికి సాధారణంగా ఉపయోగించే రెండు సుమారు సున్నితత్వ కలరిమెట్రిక్ పద్ధతులు క్లాసికల్ నెస్లర్ రియాజెంట్ పద్ధతి మరియు ఫినాల్-హైపోక్లోరైట్ పద్ధతి. అమ్మోనియాను నిర్ధారించడానికి టైట్రేషన్లు మరియు విద్యుత్ పద్ధతులు కూడా సాధారణంగా ఉపయోగించబడతాయి; అమ్మోనియా నైట్రోజన్ పరిమాణం ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, డిస్టిలేషన్ టైట్రేషన్ పద్ధతిని కూడా ఉపయోగించవచ్చు. (జాతీయ ప్రమాణాలలో నాథ్ రియాజెంట్ పద్ధతి, సాలిసిలిక్ యాసిడ్ స్పెక్ట్రోఫోటోమెట్రీ, డిస్టిలేషన్ – టైట్రేషన్ పద్ధతి ఉన్నాయి)

2. భౌతిక మరియు రసాయన నత్రజని తొలగింపు ప్రక్రియ

① రసాయన అవక్షేపణ పద్ధతి

రసాయన అవక్షేపణ పద్ధతి, దీనిని MAP అవక్షేపణ పద్ధతి అని కూడా అంటారు, ఇందులో అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌ను కలిగి ఉన్న మురుగునీటికి మెగ్నీషియం మరియు ఫాస్ఫారిక్ ఆమ్లం లేదా హైడ్రోజన్ ఫాస్ఫేట్‌ను కలుపుతారు. దీనివల్ల మురుగునీటిలోని NH4+ అయాన్లు జల ద్రావణంలోని Mg+ మరియు PO4- అయాన్లతో చర్య జరిపి అమ్మోనియం మెగ్నీషియం ఫాస్ఫేట్ అవక్షేపాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. దీని అణు ఫార్ములా MgNH4P04.6H20, తద్వారా అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌ను తొలగించే లక్ష్యాన్ని సాధిస్తారు. సాధారణంగా స్ట్రువైట్ అని పిలువబడే మెగ్నీషియం అమ్మోనియం ఫాస్ఫేట్‌ను కంపోస్ట్‌గా, నేల సంకలితంగా లేదా భవన నిర్మాణ ఉత్పత్తులకు అగ్ని నిరోధకంగా ఉపయోగించవచ్చు. దీని చర్య సమీకరణం ఈ క్రింది విధంగా ఉంటుంది:

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04

రసాయన అవక్షేపణ చికిత్సా ప్రభావాన్ని ప్రభావితం చేసే ప్రధాన కారకాలు pH విలువ, ఉష్ణోగ్రత, అమ్మోనియా నైట్రోజన్ గాఢత మరియు మోలార్ నిష్పత్తి (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)). pH విలువ 10 మరియు మెగ్నీషియం, నైట్రోజన్ మరియు ఫాస్ఫరస్ యొక్క మోలార్ నిష్పత్తి 1.2:1:1.2గా ఉన్నప్పుడు, చికిత్సా ప్రభావం మెరుగ్గా ఉంటుందని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.

మెగ్నీషియం క్లోరైడ్ మరియు డైసోడియం హైడ్రోజన్ ఫాస్ఫేట్‌లను అవక్షేపణ కారకాలుగా ఉపయోగించినప్పుడు, pH విలువ 9.5 మరియు మెగ్నీషియం, నత్రజని మరియు ఫాస్ఫరస్‌ల మోలార్ నిష్పత్తి 1.2:1:1గా ఉన్నప్పుడు చికిత్స ప్రభావం మెరుగ్గా ఉంటుందని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.

ఇతర అవక్షేపణ కారకాల కలయికల కంటే MgC12+Na3PO4.12H20 శ్రేష్ఠమైనదని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి. pH విలువ 10.0, ఉష్ణోగ్రత 30℃, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)= 1:1:1 ఉన్నప్పుడు, 30 నిమిషాల పాటు కలియబెట్టిన తర్వాత మురుగునీటిలోని అమ్మోనియా నైట్రోజన్ ద్రవ్యరాశి గాఢత, శుద్ధికి ముందు 222mg/L నుండి 17mg/L కు తగ్గింది, మరియు తొలగింపు రేటు 92.3%గా ఉంది.

అధిక గాఢత గల పారిశ్రామిక అమ్మోనియా నైట్రోజన్ వ్యర్థ జలాల శుద్ధి కోసం రసాయన అవక్షేపణ పద్ధతి మరియు ద్రవ పొర పద్ధతిని కలిపి ఉపయోగించారు. అవక్షేపణ ప్రక్రియను ఉత్తమ స్థితికి తీసుకువచ్చిన పరిస్థితులలో, అమ్మోనియా నైట్రోజన్ తొలగింపు రేటు 98.1%కి చేరుకుంది. ఆ తర్వాత ద్రవ పొర పద్ధతితో మరింత శుద్ధి చేయడం ద్వారా అమ్మోనియా నైట్రోజన్ గాఢతను 0.005 గ్రా/లీకి తగ్గించి, జాతీయ ప్రథమ శ్రేణి ఉద్గార ప్రమాణాన్ని సాధించారు.

ఫాస్ఫేట్ చర్య కింద అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌పై Mg+ మినహా ఇతర ద్విసంయోజక లోహ అయాన్ల (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) తొలగింపు ప్రభావాన్ని పరిశోధించడం జరిగింది. అమ్మోనియం సల్ఫేట్ వ్యర్థ జలాల కోసం CaSO4 అవక్షేపణ-MAP అవక్షేపణ అనే ఒక కొత్త ప్రక్రియను ప్రతిపాదించడం జరిగింది. సాంప్రదాయ NaOH రెగ్యులేటర్‌ను సున్నంతో భర్తీ చేయవచ్చని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.

రసాయన అవక్షేపణ పద్ధతి యొక్క ప్రయోజనం ఏమిటంటే, మురుగునీటిలో అమ్మోనియా నైట్రోజన్ గాఢత ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, జీవ పద్ధతి, బ్రేక్ పాయింట్ క్లోరినేషన్ పద్ధతి, మెంబ్రేన్ సెపరేషన్ పద్ధతి, అయాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ పద్ధతి మొదలైన ఇతర పద్ధతుల వినియోగం పరిమితంగా ఉంటుంది. ఈ సమయంలో, పూర్వ-శుద్ధీకరణ కోసం రసాయన అవక్షేపణ పద్ధతిని ఉపయోగించవచ్చు. రసాయన అవక్షేపణ పద్ధతి యొక్క తొలగింపు సామర్థ్యం మెరుగ్గా ఉంటుంది, దీనికి ఉష్ణోగ్రత పరిమితి ఉండదు మరియు దీని నిర్వహణ కూడా సులభం. మెగ్నీషియం అమ్మోనియం ఫాస్ఫేట్‌ను కలిగి ఉన్న అవక్షేపిత బురదను, వ్యర్థాల వినియోగాన్ని సాధించడానికి ఒక మిశ్రమ ఎరువుగా ఉపయోగించవచ్చు, తద్వారా ఖర్చులో కొంత భాగాన్ని ఆదా చేయవచ్చు; ఫాస్ఫేట్ మురుగునీటిని ఉత్పత్తి చేసే కొన్ని పారిశ్రామిక సంస్థలు మరియు ఉప్పునీటిని ఉత్పత్తి చేసే సంస్థలతో దీనిని అనుసంధానించగలిగితే, ఔషధ ఖర్చులను ఆదా చేయవచ్చు మరియు పెద్ద ఎత్తున వినియోగాన్ని సులభతరం చేయవచ్చు.

రసాయన అవక్షేపణ పద్ధతి యొక్క ప్రతికూలత ఏమిటంటే, అమ్మోనియం మెగ్నీషియం ఫాస్ఫేట్ యొక్క ద్రావణీయత లబ్ధంపై ఉన్న పరిమితి కారణంగా, మురుగునీటిలో అమ్మోనియా నైట్రోజన్ ఒక నిర్దిష్ట గాఢతకు చేరుకున్న తర్వాత, తొలగింపు ప్రభావం స్పష్టంగా ఉండదు మరియు పెట్టుబడి వ్యయం బాగా పెరుగుతుంది. అందువల్ల, రసాయన అవక్షేపణ పద్ధతిని అధునాతన శుద్ధికి అనువైన ఇతర పద్ధతులతో కలిపి ఉపయోగించాలి. ఉపయోగించే రసాయనాల పరిమాణం ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఉత్పత్తి అయ్యే బురద అధికంగా ఉంటుంది మరియు శుద్ధి ఖర్చు అధికంగా ఉంటుంది. రసాయనాలను కలిపే సమయంలో క్లోరైడ్ అయాన్లు మరియు అవశేష ఫాస్ఫరస్ ప్రవేశించడం వల్ల సులభంగా ద్వితీయ కాలుష్యం ఏర్పడవచ్చు.

టోకు అల్యూమినియం సల్ఫేట్ తయారీదారు మరియు సరఫరాదారు | ఎవర్‌బ్రైట్ (cnchemist.com)

టోకు డైబేసిక్ సోడియం ఫాస్ఫేట్ తయారీదారు మరియు సరఫరాదారు | ఎవర్‌బ్రైట్ (cnchemist.com)

② ఊదివేసే పద్ధతి

బ్లోయింగ్ పద్ధతి ద్వారా అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌ను తొలగించడం అంటే, మురుగునీటిలోని అమ్మోనియా అయాన్‌ను అమ్మోనియాగా మార్చే pH విలువను క్షారంగా సర్దుబాటు చేయడం. దీనివల్ల ఆ అయాన్ ప్రధానంగా స్వేచ్ఛా అమ్మోనియా రూపంలో ఉంటుంది. ఆ తర్వాత, క్యారియర్ గ్యాస్ ద్వారా ఈ స్వేచ్ఛా అమ్మోనియాను మురుగునీటి నుండి బయటకు తీయడం ద్వారా అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌ను తొలగించే లక్ష్యాన్ని సాధిస్తారు. బ్లోయింగ్ సామర్థ్యాన్ని ప్రభావితం చేసే ప్రధాన కారకాలు pH విలువ, ఉష్ణోగ్రత, వాయు-ద్రవ నిష్పత్తి, వాయు ప్రవాహ రేటు, ప్రారంభ గాఢత మొదలైనవి. ప్రస్తుతం, అధిక అమ్మోనియా నైట్రోజన్ గాఢత కలిగిన మురుగునీటి శుద్ధిలో బ్లో-ఆఫ్ పద్ధతిని విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్నారు.

బ్లో-ఆఫ్ పద్ధతి ద్వారా ల్యాండ్‌ఫిల్ లీచెట్ నుండి అమ్మోనియా నైట్రోజన్ తొలగింపును అధ్యయనం చేశారు. బ్లో-ఆఫ్ సామర్థ్యాన్ని నియంత్రించే కీలక కారకాలు ఉష్ణోగ్రత, వాయు-ద్రవ నిష్పత్తి మరియు pH విలువ అని కనుగొనబడింది. నీటి ఉష్ణోగ్రత 2590 కంటే ఎక్కువగా, వాయు-ద్రవ నిష్పత్తి సుమారు 3500 మరియు pH సుమారు 10.5 ఉన్నప్పుడు, 2000-4000mg/L వరకు అమ్మోనియా నైట్రోజన్ గాఢత ఉన్న ల్యాండ్‌ఫిల్ లీచెట్ నుండి తొలగింపు రేటు 90% కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. pH=11.5, స్ట్రిప్పింగ్ ఉష్ణోగ్రత 80°C మరియు స్ట్రిప్పింగ్ సమయం 120 నిమిషాలు ఉన్నప్పుడు, మురుగునీటిలోని అమ్మోనియా నైట్రోజన్ తొలగింపు రేటు 99.2%కి చేరుకుంటుందని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.

అధిక గాఢత గల అమ్మోనియా నైట్రోజన్ వ్యర్థ జలాలను తొలగించే సామర్థ్యాన్ని కౌంటర్‌కరెంట్ బ్లోయింగ్-ఆఫ్ టవర్ ద్వారా పరీక్షించడం జరిగింది. pH విలువ పెరిగే కొద్దీ తొలగించే సామర్థ్యం కూడా పెరుగుతుందని ఫలితాలు చూపించాయి. వాయు-ద్రవ నిష్పత్తి ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, అమ్మోనియా స్ట్రిప్పింగ్ ద్రవ్య బదిలీకి చోదక శక్తి అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది, మరియు స్ట్రిప్పింగ్ సామర్థ్యం కూడా పెరుగుతుంది.

బ్లోయింగ్ పద్ధతి ద్వారా అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌ను తొలగించడం సమర్థవంతమైనది, నిర్వహించడానికి సులభమైనది మరియు నియంత్రించడానికి సులభమైనది. బ్లో చేయబడిన అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌ను సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లంతో కలిపి శోషకంగా ఉపయోగించవచ్చు మరియు ఉత్పత్తి అయిన సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లాన్ని ఎరువుగా ఉపయోగించవచ్చు. ప్రస్తుతం భౌతిక మరియు రసాయన నైట్రోజన్ తొలగింపు కోసం బ్లో-ఆఫ్ పద్ధతి అనేది సాధారణంగా ఉపయోగించే సాంకేతికత. అయితే, బ్లో-ఆఫ్ టవర్‌లో తరచుగా స్కేలింగ్ ఏర్పడటం, తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద అమ్మోనియా నైట్రోజన్ తొలగింపు సామర్థ్యం తక్కువగా ఉండటం మరియు బ్లో-ఆఫ్ వాయువు వలన కలిగే ద్వితీయ కాలుష్యం వంటి కొన్ని ప్రతికూలతలు బ్లో-ఆఫ్ పద్ధతిలో ఉన్నాయి. అధిక గాఢత గల అమ్మోనియా నైట్రోజన్ మురుగునీటిని ముందుగా శుద్ధి చేయడానికి, బ్లో-ఆఫ్ పద్ధతిని సాధారణంగా ఇతర అమ్మోనియా నైట్రోజన్ మురుగునీటి శుద్ధి పద్ధతులతో కలిపి ఉపయోగిస్తారు.

③ క్లోరినేషన్ విచ్ఛేదన స్థానం

బ్రేక్ పాయింట్ క్లోరినేషన్ ద్వారా అమ్మోనియాను తొలగించే విధానం ఏమిటంటే, క్లోరిన్ వాయువు అమ్మోనియాతో చర్య జరిపి హానికరమైనది కాని నైట్రోజన్ వాయువును ఉత్పత్తి చేస్తుంది, మరియు N2 వాతావరణంలోకి తప్పించుకుంటుంది, దీనివల్ల చర్య మూలం కుడివైపుకు కొనసాగుతుంది. చర్య సూత్రం:

HOCl NH4 + + 1.5 – > 0.5 N2 H20 H++ Cl – 1.5 + 2.5 + 1.5)

మురుగునీటిలోకి ఒక నిర్దిష్ట స్థాయి వరకు క్లోరిన్ వాయువును పంపినప్పుడు, నీటిలో స్వేచ్ఛా క్లోరిన్ పరిమాణం తక్కువగా మరియు అమ్మోనియా గాఢత సున్నాగా ఉంటుంది. క్లోరిన్ వాయువు పరిమాణం ఆ స్థాయిని దాటినప్పుడు, నీటిలో స్వేచ్ఛా క్లోరిన్ పరిమాణం పెరుగుతుంది, అందువల్ల ఆ స్థాయిని బ్రేక్ పాయింట్ అని మరియు ఈ స్థితిలో చేసే క్లోరినేషన్‌ను బ్రేక్ పాయింట్ క్లోరినేషన్ అని అంటారు.

అమ్మోనియా నైట్రోజన్ బ్లోయింగ్ తర్వాత డ్రిల్లింగ్ వ్యర్థ జలాలను శుద్ధి చేయడానికి బ్రేక్ పాయింట్ క్లోరినేషన్ పద్ధతిని ఉపయోగిస్తారు, మరియు ఈ శుద్ధి ప్రభావం, ముందుగా చేసే అమ్మోనియా నైట్రోజన్ బ్లోయింగ్ ప్రక్రియపై నేరుగా ఆధారపడి ఉంటుంది. వ్యర్థ జలాలలోని 70% అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌ను బ్లోయింగ్ ప్రక్రియ ద్వారా తొలగించి, ఆ తర్వాత బ్రేక్ పాయింట్ క్లోరినేషన్ ద్వారా శుద్ధి చేసినప్పుడు, వెలువడే ద్రవంలో అమ్మోనియా నైట్రోజన్ ద్రవ్యరాశి గాఢత 15mg/L కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. జాంగ్ షెంగ్లీ మరియు అతని సహచరులు 100mg/L ద్రవ్యరాశి గాఢత కలిగిన అనుకరణ అమ్మోనియా నైట్రోజన్ వ్యర్థ జలాలను పరిశోధనా వస్తువుగా తీసుకున్నారు, మరియు సోడియం హైపోక్లోరైట్ ఆక్సీకరణ ద్వారా అమ్మోనియా నైట్రోజన్ తొలగింపును ప్రభావితం చేసే ప్రధాన మరియు ద్వితీయ కారకాలు క్లోరిన్ మరియు అమ్మోనియా నైట్రోజన్ పరిమాణ నిష్పత్తి, చర్య సమయం, మరియు pH విలువ అని పరిశోధనా ఫలితాలు చూపించాయి.

బ్రేక్ పాయింట్ క్లోరినేషన్ పద్ధతి అధిక నత్రజని తొలగింపు సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది, తొలగింపు రేటు 100% వరకు ఉంటుంది మరియు మురుగునీటిలోని అమ్మోనియా గాఢతను సున్నాకి తగ్గించవచ్చు. దీని ప్రభావం స్థిరంగా ఉంటుంది మరియు ఉష్ణోగ్రత వల్ల ప్రభావితం కాదు; పరికరాలపై తక్కువ పెట్టుబడి, వేగవంతమైన మరియు సంపూర్ణ ప్రతిస్పందన; ఇది జలాశయాలపై క్రిమిసంహారక మరియు శుద్ధి ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది. బ్రేక్ పాయింట్ క్లోరినేషన్ పద్ధతి యొక్క వినియోగ పరిధి ఏమిటంటే, మురుగునీటిలోని అమ్మోనియా-నత్రజని గాఢత 40mg/L కంటే తక్కువగా ఉండటం, కాబట్టి బ్రేక్ పాయింట్ క్లోరినేషన్ పద్ధతిని ప్రధానంగా అమ్మోనియా-నత్రజని మురుగునీటి అధునాతన శుద్ధి కోసం ఉపయోగిస్తారు. దీని సురక్షిత వినియోగం మరియు నిల్వ అవసరాలు ఎక్కువగా ఉంటాయి, శుద్ధి ఖర్చు అధికంగా ఉంటుంది మరియు ఉప-ఉత్పత్తులైన క్లోరమైన్‌లు మరియు క్లోరినేటెడ్ ఆర్గానిక్స్ ద్వితీయ కాలుష్యానికి కారణమవుతాయి.

④ ఉత్ప్రేరక ఆక్సీకరణ పద్ధతి

ఉత్ప్రేరక ఆక్సీకరణ పద్ధతిలో, ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం వద్ద ఉత్ప్రేరకం చర్య ద్వారా, మురుగునీటిలోని సేంద్రీయ పదార్థం మరియు అమ్మోనియాను వాయు ఆక్సీకరణ ద్వారా CO2, N2 మరియు H2O వంటి హానికర రహిత పదార్థాలుగా విడగొట్టి, శుద్ధి లక్ష్యాన్ని సాధిస్తారు.

ఉత్ప్రేరక ఆక్సీకరణ ప్రభావాన్ని ప్రభావితం చేసే కారకాలు ఉత్ప్రేరక లక్షణాలు, ఉష్ణోగ్రత, చర్య సమయం, pH విలువ, అమ్మోనియా నైట్రోజన్ గాఢత, పీడనం, కదిలించే తీవ్రత మొదలైనవి.

ఓజోనేటెడ్ అమ్మోనియా నైట్రోజన్ యొక్క విచ్ఛిన్న ప్రక్రియను అధ్యయనం చేశారు. pH విలువ పెరిగినప్పుడు, బలమైన ఆక్సీకరణ సామర్థ్యం గల ఒక రకమైన HO రాడికల్ ఉత్పత్తి అవుతుందని, మరియు ఆక్సీకరణ రేటు గణనీయంగా వేగవంతమవుతుందని ఫలితాలు చూపించాయి. ఓజోన్, అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌ను నైట్రైట్‌గా మరియు నైట్రైట్‌ను నైట్రేట్‌గా ఆక్సీకరించగలదని అధ్యయనాలు చూపిస్తున్నాయి. సమయం పెరిగే కొద్దీ నీటిలో అమ్మోనియా నైట్రోజన్ గాఢత తగ్గుతుంది, మరియు అమ్మోనియా నైట్రోజన్ తొలగింపు రేటు సుమారు 82% ఉంటుంది. అమ్మోనియా నైట్రోజన్ వ్యర్థ జలాలను శుద్ధి చేయడానికి CuO-MnO2-CeO2 ను ఒక మిశ్రమ ఉత్ప్రేరకంగా ఉపయోగించారు. కొత్తగా తయారుచేసిన మిశ్రమ ఉత్ప్రేరకం యొక్క ఆక్సీకరణ క్రియాశీలత గణనీయంగా మెరుగుపడిందని, మరియు అనువైన ప్రక్రియ పరిస్థితులు 255℃, 4.2MPa మరియు pH=10.8 అని ప్రయోగాత్మక ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి. 1023mg/L ప్రారంభ గాఢత గల అమ్మోనియా నైట్రోజన్ వ్యర్థ జలాల శుద్ధిలో, 150 నిమిషాలలోపు అమ్మోనియా నైట్రోజన్ తొలగింపు రేటు 98%కి చేరుకోగలదు, ఇది జాతీయ ద్వితీయ (50mg/L) ఉత్సర్గ ప్రమాణాన్ని అందుకుంటుంది.

సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్ల ద్రావణంలో అమ్మోనియా నైట్రోజన్ విచ్ఛిన్న రేటును అధ్యయనం చేయడం ద్వారా జియోలైట్ ఆధారిత TiO2 ఫోటోకాటలిస్ట్ యొక్క ఉత్ప్రేరక పనితీరును పరిశీలించడం జరిగింది. అతినీలలోహిత కిరణాల కింద TiO2/జియోలైట్ ఫోటోకాటలిస్ట్ యొక్క సరైన మోతాదు 1.5 గ్రా/లీ మరియు చర్య సమయం 4 గంటలు అని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి. మురుగునీటి నుండి అమ్మోనియా నైట్రోజన్ తొలగింపు రేటు 98.92% వరకు ఉంటుంది. అతినీలలోహిత కాంతి కింద ఫినాల్ మరియు అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌పై అధిక ఇనుము మరియు నానో-చైన్ డయాక్సైడ్ యొక్క తొలగింపు ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేయడం జరిగింది. 50 మి.గ్రా/లీ గాఢత గల అమ్మోనియా నైట్రోజన్ ద్రావణానికి pH = 9.0 ను వర్తింపజేసినప్పుడు, అమ్మోనియా నైట్రోజన్ తొలగింపు రేటు 97.5% అని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి, ఇది కేవలం అధిక ఇనుము లేదా చైన్ డయాక్సైడ్ కంటే వరుసగా 7.8% మరియు 22.5% ఎక్కువ.

ఉత్ప్రేరక ఆక్సీకరణ పద్ధతి అధిక శుద్ధి సామర్థ్యం, ​​సరళమైన ప్రక్రియ, తక్కువ స్థలం అవసరం వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది మరియు అధిక గాఢత గల అమ్మోనియా నైట్రోజన్ వ్యర్థ జలాలను శుద్ధి చేయడానికి దీనిని తరచుగా ఉపయోగిస్తారు. ఉత్ప్రేరకం నష్టాన్ని నివారించడం మరియు పరికరాల తుప్పు నివారణను సాధించడం దీని అనువర్తనంలోని క్లిష్టత.

⑤ఎలక్ట్రోకెమికల్ ఆక్సీకరణ పద్ధతి

విద్యుత్ రసాయన ఆక్సీకరణ పద్ధతి అనేది ఉత్ప్రేరక చర్యతో విద్యుత్ ఆక్సీకరణను ఉపయోగించి నీటిలోని కాలుష్య కారకాలను తొలగించే పద్ధతిని సూచిస్తుంది. దీనిని ప్రభావితం చేసే కారకాలు కరెంట్ సాంద్రత, ఇన్లెట్ ప్రవాహ రేటు, అవుట్‌లెట్ సమయం మరియు పాయింట్ సొల్యూషన్ సమయం.

ఒక ప్రసరణ ప్రవాహ ఎలక్ట్రోలైటిక్ సెల్‌లో అమ్మోనియా-నైట్రోజన్ వ్యర్థ జలాల విద్యుత్ రసాయన ఆక్సీకరణను అధ్యయనం చేశారు, ఇక్కడ Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 నెట్‌వర్క్ విద్యుత్ ధనాత్మకంగా మరియు Ti నెట్‌వర్క్ విద్యుత్ రుణాత్మకంగా ఉన్నాయి. ఫలితాల ప్రకారం, క్లోరైడ్ అయాన్ గాఢత 400mg/L, ప్రారంభ అమ్మోనియా నైట్రోజన్ గాఢత 40mg/L, ఇన్‌ఫ్లూయెంట్ ప్రవాహ రేటు 600mL/min, కరెంట్ సాంద్రత 20mA/cm, మరియు ఎలక్ట్రోలైటిక్ సమయం 90 నిమిషాలు ఉన్నప్పుడు, అమ్మోనియా నైట్రోజన్ తొలగింపు రేటు 99.37%గా ఉంది. ఇది అమ్మోనియా-నైట్రోజన్ వ్యర్థ జలాల ఎలక్ట్రోలైటిక్ ఆక్సీకరణకు మంచి అనువర్తన భవిష్యత్తు ఉందని చూపిస్తుంది.

3. జీవరసాయన నత్రజని తొలగింపు ప్రక్రియ

① మొత్తం నైట్రిఫికేషన్ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్

సంపూర్ణ ప్రక్రియ నైట్రిఫికేషన్ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్ అనేది ప్రస్తుతం చాలా కాలంగా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్న ఒక రకమైన జీవ పద్ధతి. ఇది మురుగునీటి శుద్ధి లక్ష్యాన్ని సాధించడానికి, వివిధ సూక్ష్మజీవుల చర్య కింద నైట్రిఫికేషన్ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్ వంటి అనేక చర్యల ద్వారా మురుగునీటిలోని అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌ను నైట్రోజన్‌గా మారుస్తుంది. అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌ను తొలగించే నైట్రిఫికేషన్ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్ ప్రక్రియ రెండు దశల గుండా వెళ్ళాలి:

నైట్రిఫికేషన్ చర్య: నైట్రిఫికేషన్ చర్య వాయుసహిత స్వయంపోషక సూక్ష్మజీవుల ద్వారా పూర్తవుతుంది. వాయుసహిత స్థితిలో, అకర్బన నత్రజనిని నత్రజని వనరుగా ఉపయోగించి NH4+ ను NO2- గా మార్చి, ఆపై దానిని NO3- గా ఆక్సీకరణం చేస్తారు. నైట్రిఫికేషన్ ప్రక్రియను రెండు దశలుగా విభజించవచ్చు. రెండవ దశలో, నైట్రిఫైయింగ్ బ్యాక్టీరియా ద్వారా నైట్రైట్, నైట్రేట్ (NO3-) గా మార్చబడుతుంది.

డీనైట్రిఫికేషన్ చర్య: డీనైట్రిఫికేషన్ చర్య అనేది ఆక్సిజన్ కొరత (హైపాక్సియా) స్థితిలో, డీనైట్రిఫైయింగ్ బ్యాక్టీరియా నైట్రైట్ నైట్రోజన్ మరియు నైట్రేట్ నైట్రోజన్‌ను వాయురూప నైట్రోజన్ (N2)గా మార్చే ప్రక్రియ. డీనైట్రిఫైయింగ్ బ్యాక్టీరియా హెటెరోట్రోఫిక్ సూక్ష్మజీవులు, వీటిలో చాలా వరకు ఆంఫిక్టిక్ బ్యాక్టీరియా వర్గానికి చెందినవి. ఆక్సిజన్ కొరత స్థితిలో, ఇవి నైట్రేట్‌లోని ఆక్సిజన్‌ను ఎలక్ట్రాన్ స్వీకర్తగా మరియు సేంద్రీయ పదార్థాన్ని (మురుగునీటిలోని BOD భాగం) ఎలక్ట్రాన్ దాతగా ఉపయోగించుకుని శక్తిని పొంది, ఆక్సీకరణం చెంది స్థిరపడతాయి.

మొత్తం ప్రక్రియ నైట్రిఫికేషన్ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్ ఇంజనీరింగ్ అనువర్తనాలలో ప్రధానంగా AO, A2O, ఆక్సిడేషన్ డిచ్ మొదలైనవి ఉంటాయి, ఇది జీవ నత్రజని తొలగింపు పరిశ్రమలో ఉపయోగించే మరింత పరిణతి చెందిన పద్ధతి.

సంపూర్ణ నైట్రిఫికేషన్ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్ పద్ధతి స్థిరమైన ప్రభావం, సులభమైన నిర్వహణ, ద్వితీయ కాలుష్యం లేకపోవడం మరియు తక్కువ ఖర్చు వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. ఈ పద్ధతిలో కొన్ని లోపాలు కూడా ఉన్నాయి, ఉదాహరణకు, మురుగునీటిలో C/N నిష్పత్తి తక్కువగా ఉన్నప్పుడు కార్బన్ మూలాన్ని తప్పనిసరిగా జోడించాలి, ఉష్ణోగ్రత అవసరం చాలా కఠినంగా ఉంటుంది, తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద సామర్థ్యం తక్కువగా ఉంటుంది, విస్తీర్ణం పెద్దదిగా ఉంటుంది, ఆక్సిజన్ అవసరం ఎక్కువగా ఉంటుంది, మరియు భార లోహ అయాన్ల వంటి కొన్ని హానికరమైన పదార్థాలు సూక్ష్మజీవులపై ప్రతికూల ప్రభావాన్ని చూపుతాయి, వీటిని జీవ పద్ధతిని చేపట్టే ముందు తొలగించాల్సి ఉంటుంది. అదనంగా, మురుగునీటిలో అధిక సాంద్రతలో ఉండే అమ్మోనియా నైట్రోజన్ కూడా నైట్రిఫికేషన్ ప్రక్రియపై నిరోధక ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. అందువల్ల, అధిక సాంద్రత గల అమ్మోనియా నైట్రోజన్ మురుగునీటి శుద్ధికి ముందు పూర్వ-శుద్ధి (ప్రీట్రీట్‌మెంట్) చేపట్టాలి, తద్వారా మురుగునీటిలోని అమ్మోనియా నైట్రోజన్ సాంద్రత 500mg/L కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. గృహ మురుగునీరు, రసాయన మురుగునీరు మొదలైన సేంద్రీయ పదార్థాలను కలిగి ఉన్న తక్కువ సాంద్రత గల అమ్మోనియా నైట్రోజన్ మురుగునీటి శుద్ధికి సాంప్రదాయ జీవ పద్ధతి అనుకూలంగా ఉంటుంది.

② ఏకకాల నైట్రిఫికేషన్ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్ (SND)

ఒకే రియాక్టర్‌లో నైట్రిఫికేషన్ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్ ప్రక్రియలను కలిపి నిర్వహించినప్పుడు, దానిని ఏకకాల జీర్ణక్రియ డీనైట్రిఫికేషన్ (SND) అంటారు. మురుగునీటిలోని కరిగిన ఆక్సిజన్, వ్యాపన రేటు ద్వారా పరిమితం చేయబడి, మైక్రోబియల్ ఫ్లాక్ లేదా బయోఫిల్మ్‌పై ఉన్న సూక్ష్మ పర్యావరణ ప్రాంతంలో కరిగిన ఆక్సిజన్ ప్రవణతను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఇది మైక్రోబియల్ ఫ్లాక్ లేదా బయోఫిల్మ్ యొక్క బయటి ఉపరితలంపై ఉన్న కరిగిన ఆక్సిజన్ ప్రవణతను, ఏరోబిక్ నైట్రిఫైయింగ్ బ్యాక్టీరియా మరియు అమ్మోనియేటింగ్ బ్యాక్టీరియా యొక్క పెరుగుదలకు మరియు వ్యాప్తికి అనుకూలంగా చేస్తుంది. ఫ్లాక్ లేదా పొర లోపలికి వెళ్ళేకొద్దీ, కరిగిన ఆక్సిజన్ గాఢత తగ్గుతుంది, దీని ఫలితంగా ఆనాక్సిక్ జోన్ ఏర్పడుతుంది, ఇక్కడ డీనైట్రిఫైయింగ్ బ్యాక్టీరియా ఆధిపత్యం చెలాయిస్తుంది. ఈ విధంగా ఏకకాల జీర్ణక్రియ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్ ప్రక్రియ ఏర్పడుతుంది. ఏకకాల జీర్ణక్రియ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్‌ను ప్రభావితం చేసే కారకాలు pH విలువ, ఉష్ణోగ్రత, క్షారత్వం, సేంద్రీయ కార్బన్ మూలం, కరిగిన ఆక్సిజన్ మరియు స్లడ్జ్ వయస్సు.

కారౌసెల్ ఆక్సీకరణ కాలువలో ఏకకాల నైట్రిఫికేషన్/డీనైట్రిఫికేషన్ ప్రక్రియలు జరిగాయి. అదే కాలువలోని ఏరేటెడ్ ఇంపెల్లర్ మధ్య కరిగిన ఆక్సిజన్ గాఢత క్రమంగా తగ్గింది. కాలువ యొక్క పై భాగంతో పోలిస్తే కింది భాగంలో కరిగిన ఆక్సిజన్ తక్కువగా ఉంది. కాలువలోని ప్రతి భాగంలో నైట్రేట్ నైట్రోజన్ ఏర్పడే మరియు వినియోగించబడే రేట్లు దాదాపు సమానంగా ఉన్నాయి. కాలువలో అమ్మోనియా నైట్రోజన్ గాఢత ఎల్లప్పుడూ చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. ఇది కారౌసెల్ ఆక్సీకరణ కాలువలో నైట్రిఫికేషన్ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్ చర్యలు ఏకకాలంలో జరుగుతాయని సూచిస్తుంది.

గృహ మురుగునీటి శుద్ధిపై జరిపిన అధ్యయనం ప్రకారం, CODCr ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, డీనైట్రిఫికేషన్ అంత సంపూర్ణంగా జరుగుతుందని మరియు మొత్తం నైట్రోజన్ (TN) తొలగింపు అంత మెరుగ్గా ఉంటుందని తేలింది. ఏకకాల నైట్రిఫికేషన్ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్‌పై కరిగిన ఆక్సిజన్ ప్రభావం చాలా గొప్పది. కరిగిన ఆక్సిజన్‌ను 0.5~2mg/L వద్ద నియంత్రించినప్పుడు, మొత్తం నైట్రోజన్ తొలగింపు ప్రభావం బాగుంటుంది. అదే సమయంలో, ఈ నైట్రిఫికేషన్ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్ పద్ధతి రియాక్టర్‌ను ఆదా చేస్తుంది, చర్య సమయాన్ని తగ్గిస్తుంది, తక్కువ శక్తి వినియోగాన్ని కలిగి ఉంటుంది, పెట్టుబడిని ఆదా చేస్తుంది మరియు pH విలువను స్థిరంగా ఉంచడం సులభం.

③స్వల్ప-శ్రేణి జీర్ణక్రియ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్

అదే రియాక్టర్‌లో, వాయుసహిత పరిస్థితులలో అమ్మోనియాను నైట్రైట్‌గా ఆక్సీకరించడానికి అమ్మోనియా ఆక్సీకరణ బ్యాక్టీరియాను ఉపయోగిస్తారు, ఆ తర్వాత ఆక్సిజన్ కొరత (హైపాక్సియా) పరిస్థితులలో సేంద్రీయ పదార్థం లేదా బాహ్య కార్బన్ మూలాన్ని ఎలక్ట్రాన్ దాతగా ఉపయోగించి నైట్రైట్‌ను నేరుగా డీనైట్రిఫై చేసి నత్రజనిని ఉత్పత్తి చేస్తారు. స్వల్ప-శ్రేణి నైట్రిఫికేషన్ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్‌లను ప్రభావితం చేసే కారకాలు ఉష్ణోగ్రత, స్వేచ్ఛా అమ్మోనియా, pH విలువ మరియు కరిగిన ఆక్సిజన్.

సముద్రపు నీరు లేని మునిసిపల్ మురుగునీరు మరియు 30% సముద్రపు నీరు ఉన్న మునిసిపల్ మురుగునీటిలో జరిగే స్వల్ప-శ్రేణి నైట్రిఫికేషన్‌పై ఉష్ణోగ్రత ప్రభావం. ప్రయోగాత్మక ఫలితాలు ఈ క్రింది విషయాలను చూపిస్తున్నాయి: సముద్రపు నీరు లేని మునిసిపల్ మురుగునీటి విషయంలో, ఉష్ణోగ్రతను పెంచడం స్వల్ప-శ్రేణి నైట్రిఫికేషన్‌ను సాధించడానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది. గృహ మురుగునీటిలో సముద్రపు నీటి నిష్పత్తి 30% ఉన్నప్పుడు, మధ్యస్థ ఉష్ణోగ్రత పరిస్థితులలో స్వల్ప-శ్రేణి నైట్రిఫికేషన్‌ను మరింత మెరుగ్గా సాధించవచ్చు. డెల్ఫ్ట్ యూనివర్సిటీ ఆఫ్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధి చేసిన షారన్ (SHARON) ప్రక్రియలో, అధిక ఉష్ణోగ్రత (సుమారు 30-4090) వాడకం నైట్రైట్ బ్యాక్టీరియా వృద్ధికి అనుకూలంగా ఉంటుంది, తద్వారా నైట్రైట్ బ్యాక్టీరియా పోటీలో ఓడిపోతుంది. అదే సమయంలో, స్లడ్జ్ వయస్సును నియంత్రించడం ద్వారా నైట్రైట్ బ్యాక్టీరియాను తొలగించి, నైట్రిఫికేషన్ చర్యను నైట్రైట్ దశలోనే జరిగేలా చేయవచ్చు.

నైట్రైట్ బ్యాక్టీరియా మరియు నైట్రైట్ బ్యాక్టీరియా మధ్య ఆక్సిజన్ అనుబంధంలో ఉన్న వ్యత్యాసం ఆధారంగా, జెంట్ మైక్రోబియల్ ఎకాలజీ లాబొరేటరీ, కరిగిన ఆక్సిజన్‌ను నియంత్రించడం ద్వారా నైట్రైట్ బ్యాక్టీరియాను తొలగించి, నైట్రైట్ నైట్రోజన్ పేరుకుపోవడాన్ని సాధించడానికి OLAND ప్రక్రియను అభివృద్ధి చేసింది.

స్వల్ప-శ్రేణి నైట్రిఫికేషన్ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్ ద్వారా కోకింగ్ వ్యర్థ జలాల శుద్ధి యొక్క పైలట్ పరీక్ష ఫలితాలు చూపిస్తున్నదేమిటంటే, ఇన్ఫ్లూయెంట్ COD, అమ్మోనియా నైట్రోజన్, TN మరియు ఫినాల్ గాఢతలు వరుసగా 1201.6, 510.4, 540.1 మరియు 110.4 mg/L ఉన్నప్పుడు, ఎఫ్లూయెంట్ COD, అమ్మోనియా నైట్రోజన్, TN మరియు ఫినాల్ సగటు గాఢతలు వరుసగా 197.1, 14.2, 181.5 మరియు 0.4 mg/L గా ఉన్నాయి. దీనికి అనుగుణంగా తొలగింపు రేట్లు వరుసగా 83.6%, 97.2%, 66.4% మరియు 99.6% గా ఉన్నాయి.

స్వల్ప-శ్రేణి నైట్రిఫికేషన్ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్ ప్రక్రియ నైట్రేట్ దశ గుండా వెళ్ళదు, తద్వారా జీవసంబంధమైన నత్రజని తొలగింపుకు అవసరమైన కార్బన్ వనరు ఆదా అవుతుంది. తక్కువ C/N నిష్పత్తి గల అమ్మోనియా నత్రజని వ్యర్థ జలాల విషయంలో దీనికి కొన్ని ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. స్వల్ప-శ్రేణి నైట్రిఫికేషన్ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్‌లో తక్కువ స్లడ్జ్, తక్కువ చర్య సమయం మరియు రియాక్టర్ పరిమాణం ఆదా కావడం వంటి ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. అయితే, స్వల్ప-శ్రేణి నైట్రిఫికేషన్ మరియు డీనైట్రిఫికేషన్‌కు నైట్రైట్ స్థిరంగా మరియు దీర్ఘకాలం పాటు పేరుకుపోవడం అవసరం, కాబట్టి నైట్రిఫైయింగ్ బ్యాక్టీరియా యొక్క కార్యాచరణను సమర్థవంతంగా ఎలా నిరోధించాలనేది కీలకం అవుతుంది.

④ వాయురహిత అమ్మోనియా ఆక్సీకరణ

వాయురహిత అమ్మోఆక్సిడేషన్ అనేది హైపోక్సియా పరిస్థితులలో, నైట్రస్ నైట్రోజన్ లేదా నైట్రస్ నైట్రోజన్‌ను ఎలక్ట్రాన్ స్వీకర్తగా ఉపయోగించి, ఆటోట్రోఫిక్ బ్యాక్టీరియా ద్వారా అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌ను నేరుగా నైట్రోజన్‌గా ఆక్సీకరణం చేసే ప్రక్రియ.

అనామ్మోఎక్స్ (anammoX) యొక్క జీవసంబంధ కార్యకలాపాలపై ఉష్ణోగ్రత మరియు pH యొక్క ప్రభావాలను అధ్యయనం చేశారు. ఫలితాల ప్రకారం, సరైన చర్య ఉష్ణోగ్రత 30℃ మరియు pH విలువ 7.8 అని తేలింది. అధిక లవణీయత మరియు అధిక నత్రజని గాఢత గల మురుగునీటిని శుద్ధి చేయడానికి వాయురహిత అమ్మోఎక్స్ రియాక్టర్ యొక్క సాధ్యతను అధ్యయనం చేశారు. అధిక లవణీయత అనామ్మోఎక్స్ కార్యకలాపాలను గణనీయంగా నిరోధించిందని, మరియు ఈ నిరోధం పునరుద్ధరించదగినదని ఫలితాలు చూపించాయి. 30g.L-1(NaCl) లవణీయత వద్ద, అలవాటుపడని స్లడ్జ్ యొక్క వాయురహిత అమ్మోఎక్స్ కార్యకలాపాలు కంట్రోల్ స్లడ్జ్ కంటే 67.5% తక్కువగా ఉన్నాయి. అలవాటుపడిన స్లడ్జ్ యొక్క అనామ్మోఎక్స్ కార్యకలాపాలు కంట్రోల్ కంటే 45.1% తక్కువగా ఉన్నాయి. అలవాటుపడిన స్లడ్జ్‌ను అధిక లవణీయత వాతావరణం నుండి తక్కువ లవణీయత వాతావరణానికి (ఉప్పునీరు లేకుండా) మార్చినప్పుడు, వాయురహిత అమ్మోఎక్స్ కార్యకలాపాలు 43.1% పెరిగాయి. అయితే, రియాక్టర్ ఎక్కువ కాలం పాటు అధిక లవణీయతలో పనిచేసినప్పుడు దాని పనితీరు క్షీణించే అవకాశం ఉంది.

సాంప్రదాయ జీవ ప్రక్రియతో పోలిస్తే, వాయురహిత అమ్మోఎక్స్ (anaerobic ammoX) అనేది అదనపు కార్బన్ మూలం అవసరం లేకుండా, తక్కువ ఆక్సిజన్ డిమాండ్‌తో, తటస్థీకరించడానికి రసాయనాల అవసరం లేకుండా, మరియు తక్కువ బురద ఉత్పత్తితో కూడిన మరింత పొదుపైన జీవ నత్రజని తొలగింపు సాంకేతికత. వాయురహిత అమ్మోఎక్స్ యొక్క ప్రతికూలతలు ఏమిటంటే, చర్య వేగం నెమ్మదిగా ఉండటం, రియాక్టర్ పరిమాణం పెద్దదిగా ఉండటం, మరియు కార్బన్ మూలం వాయురహిత అమ్మోఎక్స్‌కు అనుకూలంగా లేకపోవడం. ఇది తక్కువ జీవవిచ్ఛిన్నత కలిగిన అమ్మోనియా నత్రజని వ్యర్థ జలాల సమస్యను పరిష్కరించడంలో ఆచరణాత్మక ప్రాముఖ్యతను కలిగి ఉంది.

4. వేరుచేయడం మరియు అధిశోషణం ద్వారా నత్రజని తొలగింపు ప్రక్రియ

① పొర విభజన పద్ధతి

అమ్మోనియా నైట్రోజన్ తొలగింపు లక్ష్యాన్ని సాధించడానికి, ద్రవంలోని భాగాలను ఎంపిక చేసి వేరుచేయడానికి పొర యొక్క ఎంపిక పారగమ్యతను ఉపయోగించడాన్నే పొర వేరుచేసే పద్ధతి అంటారు. ఇందులో రివర్స్ ఆస్మోసిస్, నానోఫిల్ట్రేషన్, డీఅమ్మోనియేటింగ్ పొర మరియు ఎలక్ట్రోడయాలసిస్ వంటివి ఉంటాయి. పొర వేరుచేయడాన్ని ప్రభావితం చేసే కారకాలు పొర లక్షణాలు, పీడనం లేదా వోల్టేజ్, pH విలువ, ఉష్ణోగ్రత మరియు అమ్మోనియా నైట్రోజన్ గాఢత.

అరుదైన భూలోహాల స్మెల్టర్ నుండి విడుదలయ్యే అమ్మోనియా నైట్రోజన్ వ్యర్థ జలాల నాణ్యత ఆధారంగా, NH4Cl మరియు NaCl అనుకరణ వ్యర్థ జలాలతో రివర్స్ ఆస్మోసిస్ ప్రయోగం నిర్వహించబడింది. ఒకే రకమైన పరిస్థితులలో, రివర్స్ ఆస్మోసిస్ ద్వారా NaCl తొలగింపు రేటు ఎక్కువగా ఉండగా, NH4Cl అధిక నీటి ఉత్పత్తి రేటును కలిగి ఉందని కనుగొనబడింది. రివర్స్ ఆస్మోసిస్ చికిత్స తర్వాత NH4Cl తొలగింపు రేటు 77.3%గా ఉంది, దీనిని అమ్మోనియా నైట్రోజన్ వ్యర్థ జలాల పూర్వ-చికిత్సగా ఉపయోగించవచ్చు. రివర్స్ ఆస్మోసిస్ సాంకేతికత శక్తిని ఆదా చేస్తుంది, మంచి ఉష్ణ స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది, కానీ క్లోరిన్ నిరోధకత, కాలుష్య నిరోధకత తక్కువగా ఉంటుంది.

ల్యాండ్‌ఫిల్ లీచెట్‌ను శుద్ధి చేయడానికి ఒక జీవరసాయన నానోఫిల్ట్రేషన్ మెంబ్రేన్ వేరుచేసే ప్రక్రియను ఉపయోగించారు, తద్వారా ప్రమాణం ప్రకారం 85%~90% పారగమ్య ద్రవం విడుదల చేయబడింది మరియు కేవలం 0%~15% గాఢ మురుగునీరు మరియు బురద మాత్రమే చెత్త ట్యాంకుకు తిరిగి పంపబడ్డాయి. ఓజ్‌టర్కి మరియు అతని సహచరులు టర్కీలోని ఓడయేరి ల్యాండ్‌ఫిల్ లీచెట్‌ను నానోఫిల్ట్రేషన్ మెంబ్రేన్‌తో శుద్ధి చేశారు, మరియు అమ్మోనియా నైట్రోజన్ తొలగింపు రేటు సుమారు 72%గా ఉంది. రివర్స్ ఆస్మోసిస్ మెంబ్రేన్ కంటే నానోఫిల్ట్రేషన్ మెంబ్రేన్‌కు తక్కువ పీడనం అవసరం, మరియు దీనిని నిర్వహించడం సులభం.

అధిక అమ్మోనియా నైట్రోజన్ ఉన్న మురుగునీటి శుద్ధిలో సాధారణంగా అమ్మోనియాను తొలగించే మెంబ్రేన్ వ్యవస్థను ఉపయోగిస్తారు. నీటిలోని అమ్మోనియా నైట్రోజన్ ఈ క్రింది విధంగా సమతుల్యంగా ఉంటుంది: NH4- + OH- = NH3 + H2O. ఇది పనిచేస్తున్నప్పుడు, అమ్మోనియా కలిగిన మురుగునీరు మెంబ్రేన్ మాడ్యూల్ యొక్క షెల్‌లో ప్రవహిస్తుంది మరియు ఆమ్లాన్ని శోషించుకునే ద్రవం మెంబ్రేన్ మాడ్యూల్ యొక్క పైపులో ప్రవహిస్తుంది. మురుగునీటి యొక్క pH పెరిగినప్పుడు లేదా ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు, సమతుల్యత కుడివైపుకు మారుతుంది, మరియు అమ్మోనియం అయాన్ NH4- స్వేచ్ఛా వాయురూప NH3గా మారుతుంది. ఈ సమయంలో, వాయురూప NH3, బోలు ఫైబర్ ఉపరితలంపై ఉన్న సూక్ష్మరంధ్రాల ద్వారా షెల్‌లోని మురుగునీటి దశ నుండి పైపులోని ఆమ్ల శోషణ ద్రవ దశలోకి ప్రవేశించగలదు, ఇది ఆమ్ల ద్రావణం ద్వారా శోషించబడి వెంటనే అయానిక NH4-గా మారుతుంది. మురుగునీటి pH 10 కంటే ఎక్కువగా మరియు ఉష్ణోగ్రత 35 ° C కంటే ఎక్కువగా (50 ° C కంటే తక్కువ) ఉండేలా చూసుకోవాలి, తద్వారా మురుగునీటి దశలోని NH4 నిరంతరం NH3గా మారి శోషణ ద్రవ దశకు వలస వెళుతుంది. ఫలితంగా, మురుగునీటిలో అమ్మోనియా నైట్రోజన్ గాఢత నిరంతరం తగ్గింది. ఆమ్ల శోషణ ద్రవ దశలో, కేవలం ఆమ్లం మరియు NH4- మాత్రమే ఉండటం వల్ల, ఇది చాలా స్వచ్ఛమైన అమ్మోనియం ఉప్పును ఏర్పరుస్తుంది మరియు నిరంతర ప్రసరణ తర్వాత ఒక నిర్దిష్ట గాఢతకు చేరుకుంటుంది, దీనిని పునర్వినియోగించవచ్చు. ఒకవైపు, ఈ సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా మురుగునీటిలో అమ్మోనియా నైట్రోజన్ తొలగింపు రేటును గణనీయంగా మెరుగుపరచవచ్చు, మరోవైపు, ఇది మురుగునీటి శుద్ధి వ్యవస్థ యొక్క మొత్తం నిర్వహణ వ్యయాన్ని తగ్గించగలదు.

②ఎలక్ట్రోడయాలసిస్ పద్ధతి

ఎలక్ట్రోడయాలసిస్ అనేది పొరల జతల మధ్య వోల్టేజ్‌ను ప్రయోగించడం ద్వారా జల ద్రావణాల నుండి కరిగిన ఘనపదార్థాలను తొలగించే ఒక పద్ధతి. వోల్టేజ్ చర్య కింద, అమ్మోనియా-నైట్రోజన్ వ్యర్థ జలాల్లోని అమ్మోనియా అయాన్లు మరియు ఇతర అయాన్లు, అమ్మోనియా కలిగిన గాఢ జలంలోని పొర ద్వారా సమృద్ధి చెంది, తొలగింపు లక్ష్యాన్ని సాధిస్తాయి.

అధిక గాఢతలో అమ్మోనియా నైట్రోజన్ ఉన్న అకర్బన వ్యర్థ జలాలను శుద్ధి చేయడానికి ఎలక్ట్రోడయాలసిస్ పద్ధతిని ఉపయోగించగా మంచి ఫలితాలు లభించాయి. 2000-3000mg/L అమ్మోనియా నైట్రోజన్ వ్యర్థ జలాల విషయంలో, అమ్మోనియా నైట్రోజన్ తొలగింపు రేటు 85% కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు 8.9% గాఢత గల అమ్మోనియా నీటిని పొందవచ్చు. ఎలక్ట్రోడయాలసిస్ నిర్వహణ సమయంలో వినియోగించే విద్యుత్ పరిమాణం, వ్యర్థ జలాల్లోని అమ్మోనియా నైట్రోజన్ పరిమాణానికి అనుపాతంలో ఉంటుంది. వ్యర్థ జలాల ఎలక్ట్రోడయాలసిస్ శుద్ధికి pH విలువ, ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం వంటి పరిమితులు లేవు, మరియు దీనిని నిర్వహించడం కూడా సులభం.

మెంబ్రేన్ సెపరేషన్ యొక్క ప్రయోజనాలు ఏవంటే: అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌ను అధికంగా తిరిగి పొందడం, సులభమైన నిర్వహణ, స్థిరమైన శుద్ధి ప్రభావం మరియు ద్వితీయ కాలుష్యం లేకపోవడం. అయితే, అధిక గాఢత గల అమ్మోనియా నైట్రోజన్ మురుగునీటి శుద్ధిలో, డీఅమ్మోనియేటెడ్ మెంబ్రేన్ మినహా, ఇతర మెంబ్రేన్‌లు సులభంగా స్కేల్ పట్టి మూసుకుపోతాయి, మరియు పునరుత్పత్తి (రీజెనరేషన్) మరియు బ్యాక్‌వాషింగ్ తరచుగా చేయవలసి వస్తుంది, దీనివల్ల శుద్ధి ఖర్చు పెరుగుతుంది. అందువల్ల, ఈ పద్ధతి ప్రీట్రీట్‌మెంట్ లేదా తక్కువ గాఢత గల అమ్మోనియా నైట్రోజన్ మురుగునీటికి మరింత అనుకూలంగా ఉంటుంది.

③ అయాన్ మార్పిడి పద్ధతి

అయాన్ మార్పిడి పద్ధతి అనేది అమ్మోనియా అయాన్‌లను బలంగా ఎంపిక చేసుకుని శోషించుకునే పదార్థాలను ఉపయోగించి మురుగునీటి నుండి అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌ను తొలగించే ఒక పద్ధతి. సాధారణంగా ఉపయోగించే శోషణ పదార్థాలు యాక్టివేటెడ్ కార్బన్, జియోలైట్, మాంట్‌మోరిల్లోనైట్ మరియు ఎక్స్ఛేంజ్ రెసిన్. జియోలైట్ అనేది త్రిమితీయ ప్రాదేశిక నిర్మాణం, క్రమమైన రంధ్ర నిర్మాణం మరియు రంధ్రాలు కలిగిన ఒక రకమైన సిలికో-అల్యూమినేట్. వీటిలో, క్లినోప్టిలోలైట్‌కు అమ్మోనియా అయాన్‌లను ఎంపిక చేసుకుని శోషించుకునే బలమైన సామర్థ్యం మరియు తక్కువ ధర ఉండటం వలన, దీనిని ఇంజనీరింగ్‌లో అమ్మోనియా నైట్రోజన్ మురుగునీటి కోసం శోషణ పదార్థంగా సాధారణంగా ఉపయోగిస్తారు. క్లినోప్టిలోలైట్ యొక్క శుద్ధి ప్రభావాన్ని ప్రభావితం చేసే కారకాలలో కణ పరిమాణం, మురుగునీటిలోని అమ్మోనియా నైట్రోజన్ గాఢత, స్పర్శ సమయం, pH విలువ మొదలైనవి ఉన్నాయి.

అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌పై జియోలైట్ యొక్క అధిశోషణ ప్రభావం స్పష్టంగా ఉంది, దాని తర్వాత రానైట్ ఉంది, మరియు మట్టి, సెరామైసైట్‌ల ప్రభావం తక్కువగా ఉంది. జియోలైట్ నుండి అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌ను తొలగించడానికి ప్రధాన మార్గం అయాన్ మార్పిడి, మరియు దీని భౌతిక అధిశోషణ ప్రభావం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. సెరామైట్, మట్టి మరియు రానైట్‌ల అయాన్ మార్పిడి ప్రభావం కూడా భౌతిక అధిశోషణ ప్రభావం మాదిరిగానే ఉంటుంది. ఈ నాలుగు పూరకాల అధిశోషణ సామర్థ్యం 15-35℃ పరిధిలో ఉష్ణోగ్రత పెరిగే కొద్దీ తగ్గింది, మరియు 3-9 పరిధిలో pH విలువ పెరిగే కొద్దీ పెరిగింది. 6 గంటల డోలనం తర్వాత అధిశోషణ సమతౌల్యం చేరుకుంది.

జియోలైట్ అధిశోషణం ద్వారా ల్యాండ్‌ఫిల్ లీచెట్ నుండి అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌ను తొలగించే సాధ్యాసాధ్యాలను అధ్యయనం చేశారు. ప్రయోగాత్మక ఫలితాల ప్రకారం, ప్రతి గ్రాము జియోలైట్‌కు 15.5 మిల్లీగ్రాముల అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌ను అధిశోషించుకునే పరిమిత సామర్థ్యం ఉందని తేలింది. జియోలైట్ కణ పరిమాణం 30-16 మెష్ ఉన్నప్పుడు, అమ్మోనియా నైట్రోజన్ తొలగింపు రేటు 78.5%కి చేరుకుంది. అదే అధిశోషణ సమయం, మోతాదు మరియు జియోలైట్ కణ పరిమాణంలో, ప్రవాహంలోని అమ్మోనియా నైట్రోజన్ గాఢత ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, అధిశోషణ రేటు అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల, లీచెట్ నుండి అమ్మోనియా నైట్రోజన్‌ను తొలగించడానికి జియోలైట్‌ను ఒక అధిశోషకంగా ఉపయోగించడం సాధ్యమే. అదే సమయంలో, జియోలైట్ ద్వారా అమ్మోనియా నైట్రోజన్ అధిశోషణ రేటు తక్కువగా ఉందని, మరియు ఆచరణాత్మక కార్యకలాపాలలో జియోలైట్ సంతృప్త అధిశోషణ సామర్థ్యాన్ని చేరుకోవడం కష్టమని కూడా సూచించబడింది.

అనుకరణ గ్రామ మురుగునీటిలో నత్రజని, COD మరియు ఇతర కాలుష్య కారకాలపై బయోలాజికల్ జియోలైట్ బెడ్ యొక్క తొలగింపు ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేశారు. బయోలాజికల్ జియోలైట్ బెడ్ ద్వారా అమ్మోనియా నత్రజని తొలగింపు రేటు 95% కంటే ఎక్కువగా ఉందని, మరియు నైట్రేట్ నత్రజని తొలగింపు హైడ్రాలిక్ రెసిడెన్స్ టైమ్ ద్వారా ఎక్కువగా ప్రభావితమవుతుందని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.

అయాన్ మార్పిడి పద్ధతికి తక్కువ పెట్టుబడి, సరళమైన ప్రక్రియ, సౌకర్యవంతమైన నిర్వహణ, విషపదార్థాలు మరియు ఉష్ణోగ్రత పట్ల సున్నితత్వం లేకపోవడం, మరియు పునరుత్పత్తి ద్వారా జియోలైట్‌ను తిరిగి ఉపయోగించుకోవడం వంటి ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. అయితే, అధిక గాఢత గల అమ్మోనియా నైట్రోజన్ మురుగునీటిని శుద్ధి చేసేటప్పుడు, పునరుత్పత్తి తరచుగా జరగాల్సి ఉంటుంది, ఇది నిర్వహణకు అసౌకర్యాన్ని కలిగిస్తుంది. అందువల్ల, దీనిని ఇతర అమ్మోనియా నైట్రోజన్ శుద్ధి పద్ధతులతో కలిపి ఉపయోగించాలి, లేదా తక్కువ గాఢత గల అమ్మోనియా నైట్రోజన్ మురుగునీటిని శుద్ధి చేయడానికి వాడాలి.

టోకు 4A జియోలైట్ తయారీదారు మరియు సరఫరాదారు | ఎవర్‌బ్రైట్ (cnchemist.com)