بررسی تأثیر نسبت COD/N ورودی بر سرعت نیتریفیکاسیون در تصفیه فاضلاب با استفاده از یک راکتور پایلوت در مقیاس آزمایشگاهی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه بهداشت محیط دانشگاه علوم پزشکی اصفهان

2 عضو هیئت علمی دانشگاه علوم پزشکی لرستان

چکیده

نیتریفیکاسیون بخش بسیار مهمی از چرخه نیتروژن در طبیعت است که طی آن عمل اکسیداسیون آمونیاک توسط باکتری‌ها انجام می شود. در مرحله اول نیتریفیکاسیون، میکروارگانیسم های شیمیولیتوتروف آمونیاک را اکسید کرده و به نیتریت تبدیل می‌نمایند و در مرحله دوم نیتریت حاصله توسط باکتری‌های اکسیدکننده نیتریت به نیترات تبدیل می شود. در این مطالعه، از بین فاکتورهای متعددی که بر سرعت نیتریفیکاسیون تاثیر می‌گذارند، تاثیر نسبت COD/N فاضلاب ورودی بر روی سرعت نیتریفیکاسیون، در یک راکتور آزمایشگاهی بررسی گردید. جهت تامین فاضلاب ورودی این راکتور نیز فاضلاب به صورت مصنوعی تولید شد به طوری که غلظت آمونیاک آن در حدmgNH4+/L 25 باشد. نسبت COD/N در فاضلاب ورودی، در مراحل مختلف با تغییر مقدار COD تغییر داده شد، به طوری که مقدار آن از حد 0/083± 10/01 تا 0/22±24/08 در مدت زمان مطالعه متغیر بود. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که در دامنه 0/083± 10/01 تاgCOD/gN 0/17 ±14/15 رابطه مستقیمی بین نسبت COD/N و سرعت نیتریفیکاسیون وجود دارد ولی در نسبت COD/N بالاتر از0/17 ±14/15تا gCOD/gN0/22+24/08 این رابطه به صورت معکوس می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Influent COD/N Ratio on Nitrification Rate in a Bench-scale Biological Reactor

نویسندگان [English]

  • Bijan Bina 1
  • Hossin Movahedian 1
  • Hamid Reza Pourzamani 2
1 Associate Professors of public Health, Isfahan University of Medical Sciences
2 Faculty Member of public Health, Lorestan University of Medical Sciences
چکیده [English]

Nitrification, the oxidation of ammonia to nitrate catalyzed by bacteria, is a key part of the global nitrogen cycle. In the first step of nitrification, chemolithoautotrophic ammonia oxidizers transform ammonia to nitrite, which subsequently oxidizes to nitrate by nitrite-oxidizing bacteria. This process can be affected by several factors. In this study, the effect of influent COD/N ratio on nitrification rate in a bench-scale biological reactor was investigated. Experiments were carried out using synthetic wastewater. The initial ammonium concentration was 25 mg NH-N L1. The effect of COD/N ratio between 10.010.083 and 24.080.22 gCODgN-1 on nitrification rate was investigated by varying the COD loading supplied to the reactor. From the results obtained, it may be concluded that in the range of 10.010.083 to 14.150.17 gCODgN-1, a direct relationship holds between COD/N ratio and nitrification rate. However, an indirect relationship holds between COD/N ratio and nitrification rate at ratios above 14.150.17 up to 24.080.22 gCODgN-1.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biological nitrification
  • Influent COD/N
  • Nitrification rate
1. Effler, S.W., Brooks, C.M., Auer, M.T. and Doerr S.M. (1990). “Free Ammonia and Toxicity Criteria in a Polluted Urban Lake.” J. Water Pollut Control Fed, (62),771–779.
2- Cheng, S.S., Chen, W.C. (1994). “Organic Carbon Supplement Influencing Performance of Biological Nitrification in a Fluidized Bed Reactor. ” Water Sci Technol, 30(11),131–142.
3- Van, E., Arts, P., Wesselink, B.J., Robertson, L.A., Kuenen, J.G. (1993). “Competition Between Heterotrophic and Autotrophic Nitrifiers for Ammonia in Chemostat Cultures.” FEMS Microbial Ecol, (102), 109–118
4- Hanaki, K., Wantawin. C., Ohgaki, S. (1990). “Effects of The Activity of Heterotrophs on Nitrification in a Suspended Growth Reactor .” Water Res, (24), 289–296.
5- Stensel, H.D., Barnard, J.L. (1992). “Principles of Biological Nutrient Removal In: C.W Randall, J.L. Barnard, and H.D. Stensel, eds., Design and Retrofit of Wastewater Treatment Plants for Biological Nutrient Removal.” Technomic Publishing Company, Inc., 25–84.
6- McClintock, S.A., Randall, C.W., Pattarkine, V.M. (1993). “Effects of Temperature and Mean Cell Residence Time on Biological Nutrient Removal Processes.” Water Environment Research, (65), 108-110.
7- Carrera, J., Vicent, T., Lafuente, J. (2004). “Effect of Influent COD/N Ratio on Biological Nitrogen Removal (BNR) from High – Strength Ammonium Industerial Wastewater .” Process Biochemistry.
8- Fdz-Polanco, F., Méndez, E., Urueña, M.A., Villaverde, S., Garc´ýa, P.A. (2000). “Spatial Distribution of Heterotrophs and Nitrifiers in a Submerged Biofilter for Nitrification.” Water Research, (34), 4081-4089.
9- Surampalli, R.Y., Scheible, O.K., Banerji, S.K. (1995). “Nitrification in Single-Stage Trickling Filters.” Environ Prog, (14), 164–171.
10- Gönenç, E., Harremoës, P. (1990). “Nitrification in Rotating Disc Systems. Part II. Criteria for Simultaneous Mineralization and Nitrification.” Water Research, (24), 499–505.
11- Cadavid, D.L., Zaiat, M., Foresti, E., (1999). “Performance of Horizontal–Flow Anaerobic Immobilized Sludge (HAIS) Reactor Treating Synthetic Substrate Subjected To Decreasing COD To Sulfate Rations.” Water Science and Technology, 39, (10-11).
12- APHA, (1995). “Standard Methods for The Examination of Water and Wastewater.” 19th ed., American Public Health Association, Washington DC, USA.
13- WHO, (1987). “GEMS/Water Operational Guide”, Prepared under The Joint Sponsorship of The UNEP, WHO, UNESCO, WMO.
14- Harremoës, P., Haarbo, A., Winther-Nielsen, M., Thirsing, C. (1998). “Six Years of Pilot Plant Studies for Design of Treatment Plants for Nutrient Removal. ” Water Sci Science Technology, 38 (1), 219–226.
15- Beccari, M., Di Pinto, A.C., Ramadori, R., Tomei, M.C. (1992). “Effects of Dissolved Oxygen and Diffusion Resistances on Nitrification Kinetics. ” Water Research, (26), 1099–1104.
16- Shammas, N.K. (1986). “Interactions of Temperature, pH, and Biomass on The Nitrification Process. ” Water Pollutant Control Federation, (58), 52–59.
17- EPA, (1975). “Process Design Manual for Nitrogen Control. ” US EPA Office Tech. Transfer, Washington, DC.
18- Krummel, A., Harms, H. (1982). “Effect of Organic Matter on Growth and Cell Yield of Ammonia Oxidizing Bacteria. ” Arch. Microbial, 133.