Das verstehenDenitrifikationsratein einem anoxischen Tank ist entscheidend für die Optimierung der Abwasserbehandlung, die Sicherstellung der Abwasserqualität und die korrekte BerechnungDosierung der Kohlenstoffquelle. In diesem Leitfaden wird das Laborverfahren zur Messung der Denitrifikationsraten mit Belebtschlamm sowie die Anwendung der Ergebnisse im realen Anlagenbetrieb erläutert.
Was ist die Denitrifikationsrate?
Die Denitrifikationsrate quantifiziert die Menge an Nitratstickstoff (NO₃⁻-N) wird von einem Gramm Schlamm pro Stunde verbraucht. Zu den Faktoren, die diese Rate beeinflussen, gehören:
Wassertemperatur
Schlammalter
Art der Kohlenstoffquelle
Mikrobielle Aktivität im Schlamm
Auslegungswerte sind oft theoretisch (z. B. 0,05 mg NO₃⁻-N/g·h), die tatsächlichen Betriebsraten können jedoch viel niedriger sein (z. B. 0,02 mg NO₃⁻-N/g·h), sodass eine genaue Messung unerlässlich istOptimierung der Kohlenstoffquelle.
Erforderliche Materialien und Ausrüstung
Laborausstattung:
Erlenmeyerkolben (250–500 ml) mit Gummistopfen
Magnet- oder Handrührer
Timer
50-ml-Spritzen und Probenflaschen
Filtrationsaufbau (Filterpapier und Trichter oder Vakuumgerät)
Spektralphotometer zur Nitrat-Stickstoffmessung
Tragbares Messgerät für gelösten Sauerstoff (DO).
Reagenzien:
Kaliumnitrat (analytische Qualität)
Kohlenstoffquelle: Natriumacetat oder Glucose
Schritt 1: Schlamm aus dem Anoxic-Tank sammeln
Probe3–4 Liter Belebtschlammaus demEnde des anoxischen Tanks. Verwenden Sie keinen Schlamm aus aeroben oder anaeroben Becken.
Schlamm ins Labor transportiereninnerhalb von 1 Stunde.
Sammeln Sie Zu- und Ablaufwasserproben aus dem anoxischen Tank für Basislinien-Nitratmessungen.
Tipp:Der Schlamm am Ende des anoxischen Tanks enthält stabilisierte denitrifizierende Bakterien und gewährleistet so zuverlässige Daten zur Denitrifikationsrate.
Schritt 2: Schlamm für die Messung vorbereiten
MessenMLSS(oderMLVSSwenn möglich) unter Verwendung von Standardlabormethoden.
Gießen Sie den Schlamm in einen Erlenmeyerkolben und lassen Sie 1/3 des Volumens zum Rühren übrig.
30 Minuten vor-rühren, um restlichen Nitratstickstoff zu entfernen (vor-rühren).
Messen Sie den überstehenden Nitratstickstoff. Rühren Sie weiter, wenn der Füllstand hoch bleibt.
Schritt 3: Führen Sie das Denitrifikationsexperiment durch
Bereiten Sie eine vorNitratlösung mit hoher-Konzentration(z. B. 10 mg NO₃⁻-N/ml).
Fügen Sie ausreichend Nitratlösung hinzu, um zu erreichen30–40 mg/L Nitratstickstoffim Kolben.
Sofort umrühren und einrührenNull-Zeitbeispiel (0 Minuten). Filtern und aufzeichnen.
Nehmen Sie alle 30 Minuten zusätzliche Proben: 30, 60, 90 Minuten (optional 120 Minuten). Sofort filtern.
Pflegenniedriger DO (<0.1 mg/L)während des gesamten Experiments. Passen Sie die Rührgeschwindigkeit an, um das Eindringen von Luft zu vermeiden.
Schritt 4: Berechnen Sie die Denitrifikationsrate
Tragen Sie die Nitratstickstoffkonzentrationen an den vier Probenahmepunkten in einer Excel-Tabelle-zeitlich auf der x-Achse und die Nitratstickstoffkonzentration auf der y-Achse auf. Normalerweise erscheint eine nach unten-abfallende gerade Linie. Die Steigung dieser Linie stellt die Geschwindigkeit dar, mit der der Nitratstickstoff im Laufe der Zeit abnimmt, ausgedrückt in mg NO₃⁻-N/(L·h). Teilen Sie diese Steigung durch die Schlammkonzentration (MLSS oder MLVSS) im Kolben, um die spezifische Denitrifikationsrate zu erhalten.
Beispiel: Wenn der MLSS der gemischten Flüssigkeit im Kolben 3500 mg/L (3,5 g/L) beträgt und die Steigung der Nitratstickstoffabnahme 5,0 mg/(L·h) beträgt, beträgt die spezifische Denitrifikationsrate 5,0 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻-N/(g MLSS·h). Umgerechnet auf MLVSS beträgt die Denitrifikationsrate basierend auf MLVSS 1,43 ÷ 0.65=2.2 mg/(g MLVSS·h), wenn das MLVSS/MLSS-Verhältnis 0,65 beträgt. In Standardeinheiten ausgedrückt beträgt dies 2,2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h).
Im tatsächlichen Betrieb beträgt die normale Denitrifikationsrate 2–5 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h). Werte unter 2 weisen auf eine schwache Schlammaktivität oder niedrige Wassertemperatur hin, während Werte über 5 auf eine sehr aktive Schlammaktivität hinweisen.
Beispiel:
MLSS=3,500 mg/L (3,5 g/L)
Nitratabnahme=5 mg/(L·h)
Spezifische Rate=5 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻-N/(g MLSS·h)
MLVSS/MLSS=0.65 → Rate=2.2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h)
Referenz:Normale Raten liegen zwischen 2 und 5 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h).
Schritt 5: Bestimmen Sie die Dosierung der Kohlenstoffquelle
Berechnen Sie die gesamten aktiven Mikroorganismen im anoxischen Tank:
Gesamt-MLVSS (kg)=MLVSS (g/L)×Tankvolumen (m³)
Multiplizieren Sie mit der gemessenen Denitrifikationsrate, um zu erhaltentägliche Nitratentfernungskapazität(kg/Tag).
Vergleichen Sie mit der erforderlichen Nitratentfernung (Einlasskonzentration – Zielabfluss).
Fügen Sie eine Kohlenstoffquelle hinzu, um die Lücke zu schließen:
Natriumacetat: 3,5–5 g/g NO₃⁻-N
Glukose: 2,5–3,5 g/g NO₃⁻-N
Beispiel:
Durchfluss: 10.000 m³/d, MLVSS: 2.500 mg/L, Tankvolumen: 2.000 m³
Gesamt-MLVSS: 5.000 kg
Denitrifikationsrate: 2,2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h) → 264 kg/Tag Entfernung
Bei Bedarf Entfernung < 264 kg/Tag → Kohlenstoffquelle hinzufügen, um das Ziel zu erreichen.
Schritt 6: Saisonale Anpassung
Im Winter sind die Denitrifikationsraten aufgrund der verminderten mikrobiellen Aktivität geringer.
Führen Sie Experimente durchSommer (Höchstpreis)UndWinter (Mindestpreis).
Interpolieren Sie Zwischenraten, um die Dosierung der Kohlenstoffquelle im Laufe des Jahres anzupassen.