Τα βιοφίλτρα μετά την απονιτροποίηση μπορούν να βελτιστοποιηθούν για βιοδιαθέσιμη αφαίρεση διαλυμένου οργανικού αζώτου στα λύματα
Η ποιότητα του νερού εξόδου πολλών σταθμών επεξεργασίας αστικών λυμάτων (MWWTP) χαρακτηρίζεται από υψηλή αντοχή σε άζωτο, η οποία μπορεί να προκαλέσει ευτροφισμό της καλλιέργειας. Λόγω των ολοένα και πιο αυστηρών προτύπων απόρριψης ολικού αζώτου στην Κίνα, τα MWWTP πρέπει να αναβαθμιστούν και να ανακατασκευαστούν. Τα βιοφίλτρα μετά την απονιτροποίηση (DNF) έχουν χρησιμοποιηθεί για την τριτογενή αφαίρεση αζώτου σε MWWTP λόγω της υψηλής απόδοσης και του χαμηλού κόστους τους. Σε αυτή τη διαδικασία, το οξειδωμένο άζωτο απονιτροποιείται σε αέριο άζωτο υπό ανοξικές συνθήκες, με τον οργανικό άνθρακα ως δότη ηλεκτρονίων.
Το άζωτο που εκρέει αποτελείται από ανόργανο και οργανικό άζωτο. Το διαλυμένο οργανικό άζωτο (DON) μπορεί να αντιπροσωπεύει το 52% και ακόμη και το 80% του αζώτου εκροής σε MWWTP ολικού αζώτου χαμηλής εκροής. Το απόβλητο DON είναι ο βασικός παράγοντας για τον περιορισμό της συνολικής συγκέντρωσης αζώτου στα απόβλητα των λυμάτων. Επιπλέον, έχει αποδειχθεί ότι ένα σημαντικό κλάσμα εκροής DON μπορεί να είναι πιο βιοδιαθέσιμο σε βακτήρια και φύκια από το ανόργανο άζωτο. Το βιοδιαθέσιμο DON (ABDON) είναι το συστατικό του DON που υποστηρίζει την ανάπτυξη βακτηρίων και φυκών. Δυστυχώς, οι περισσότεροι ερευνητές και μηχανικοί που εργάζονται σε DNF έχουν επικεντρωθεί κυρίως στη μείωση του ανόργανου αζώτου, ενώ η ανησυχία σπάνια καταβάλλεται στο DON και στο ABDON.
Πρόσφατα, μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον καθηγητή Hongqiang Ren από το State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse στο Πανεπιστήμιο Nanjing αξιολόγησε την επίδραση της αναλογίας άνθρακα προς άζωτο (C/N) (3, 4, 5, και 6). ) σχετικά με τα χαρακτηριστικά απομάκρυνσης των DON και ABDON στα DNF πιλοτικής κλίμακας που επεξεργάζονται ένα πραγματικό δευτερεύον απόβλητο. Η διαθεσιμότητα ενός δότη ηλεκτρονίων, που εκφράζεται εύκολα σε όρους αναλογίας C/N, είναι η κύρια παράμετρος ελέγχου για τη διαδικασία DNF. Η βελτιστοποίηση της εξωτερικής προσθήκης άνθρακα όχι μόνο βελτιώνει την αποτελεσματικότητα της διαδικασίας NDF αλλά εξοικονομεί χημικό κόστος και μειώνει τη δευτερογενή ρύπανση (π.χ. ζήτηση χημικού οξυγόνου). Η χημική σύνθεση του DON στα απόβλητα DNF διερευνήθηκε επίσης με σκοπό τη διευκόλυνση της καλύτερης κατανόησης της επίδρασης του λόγου C/N στη βιοδιαθεσιμότητα DON (ABDON/DON).
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα απόβλητα DNFs DON αντιπροσώπευαν το 31,2-39,8% του συνολικού αζώτου των εκροών. Οι μέγιστες συγκεντρώσεις εκροών DON και ABDON εμφανίστηκαν και οι δύο σε DNF που λειτουργούσαν με αναλογία C/N 3. Το απόβλητο DON από DNFs δεν διέφερε σημαντικά όταν το C/N αυξήθηκε από 4 σε 6. Ωστόσο, η βιοδιαθεσιμότητα των εκροών ABDON και DON μειώθηκε σημαντικά με τις αναλογίες C/N (p ˂ 0,05, t-test). Το απόβλητο ABDON είναι ένα σημαντικό ζήτημα και είναι επιθυμητό να αφαιρεθεί από μονάδες επεξεργασίας λυμάτων, επειδή το ABDON μπορεί να είναι βιοδιαθέσιμο σε φυσικά φύκια και να υποστηρίξει τον ευτροφισμό στα ύδατα υποδοχής λυμάτων.
Συνολικά, αυτή η μελέτη υποστηρίζει το όφελος μιας υψηλής αναλογίας C/N κατά τη διάρκεια της διαδικασίας DNF όσον αφορά τον έλεγχο των μορφών DON που διεγείρουν εύκολα την ανάπτυξη των φυκών. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης έδωσαν μια λύση για τον έλεγχο του ευτροφισμού και θα ήταν χρήσιμα για τους ερευνητές και τους μηχανικούς που εργάζονται για την αναβάθμιση των σταθμών επεξεργασίας αστικών λυμάτων. Η εργασία αυτή τη στιγμή δημοσιεύεται στο ερευνητικό περιοδικό Environmental Science &Technology .
