I gcás fuíolluisce tionsclaíoch ina bhfuil comhpháirt aonair agus easpa cothaithigh nítrigine agus fosfair, tá sé thar a bheith tábhachtach cothaithigh nítrigine agus fosfair a chur leis go tráthúil agus go cuí.
Is fachtóirí tábhachtacha iad nítrigin, fosfar agus cothaithigh eile chun fás agus atáirgeadh miocrorgánach a chothabháil. Mura féidir freastal ar riachtanais na miocrorgánach maidir le cothaithigh (N, P), ní féidir leis na miocrorgánaigh fás agus atáirgeadh de ghnáth, agus imeoidh feidhm íonúcháin sloda gníomhachtaithe le haghaidh fuíolluisce freisin le deireadh shaolré na miocrorgánach. Dá bhrí sin, i gcás fuíolluisce tionsclaíoch ina bhfuil comhpháirt aonair agus easpa cothaithigh nítrigine agus fosfair, tá sé thar a bheith tábhachtach cothaithigh nítrigine agus fosfair a chur leis go tráthúil agus go cuí.
1. An gá atá le N agus P le haghaidh sloda gníomhachtaithe
Is comhpháirteanna tábhachtacha iad N agus P de phríomhchorp na miocrorgánach sloda gníomhachtaithe. Dá bhrí sin, is é an bunús le tuiscint a fháil ar riachtanais chothaitheacha miocrorgánach ná tuiscint a fháil ar chomhdhéanamh ceimiceach na gcealla. Léiríonn anailís cheimiceach ar chealla go bhfuil cuid mhór uisce (thart ar 80%) i gcealla miocrorgánacha, agus gur ábhar tirim an chuid eile (thart ar 20%), agus go bhfuil an t-ábhar tirim comhdhéanta d'ábhar orgánach (thart ar 90%) agus d'ábhar neamhorgánach (thart ar 10%). I measc na substaintí orgánacha, tá carbón sa chéad áit (thart ar 53.1%), agus nítrigin sa tríú háit (thart ar 12.4%); i measc na substaintí neamhorgánacha, tá fosfar sa chéad áit (50%), agus is sulfair, sóidiam, etc. an chuid eile. De ghnáth, is féidir cealla miocrorgánacha a chur in iúl mar C60H87O23N12P, rud a léiríonn go bhfuil N agus P riachtanach do mhiocrorgánaigh.
Ar an láimh eile, bíonn formhór na gcomhpháirteanna fuíolluisce casta agus soláthraíonn siad cothaithigh éagsúla a theastaíonn ó mhiocrorgánaigh go ginearálta, ach i gcás na bhfuíolluisce tionsclaíocha sin a bhfuil comhpháirteanna réasúnta simplí acu, bíonn an cion coibhneasta N agus P san fhuíolluisce an-bheag. De réir dhlí an fhachtóra íosta – cuirtear teorainn le fás miocróbach ag an gcothaitheach leis an gcion coibhneasta is ísle seachas an cion absalóideach is ísle – is léir go bhfuil seans maith ann go mbeidh N agus P ina bhfachtóirí teorannaitheacha agus modhanna bitheolaíocha in úsáid chun fuíolluisce tionsclaíoch a chóireáil. Dá bhrí sin, agus modh sloda gníomhachtaithe in úsáid chun fuíolluisce tionsclaíoch le comhpháirteanna simplí a chóireáil, is gá nítrigin agus fosfar a chur leis.
2. Éifeacht dáileog N agus P ar shladaigh ghníomhachtaithe
Tá eilimintí cothaitheacha (N agus P) an-tábhachtach i gcéimeanna gnáthoibriúcháin agus sa chultúr sloda gníomhachtaithe. Dá bhrí sin, seo a leanas éifeacht an dáileog nítrigine agus fosfair ar chóireáil fuíolluisce tionsclaíoch le comhpháirt aonair tríd an modh sloda gníomhachtaithe:
1. Dáileog neamhleor de N agus P
Le linn an mhodha sloda gníomhachtaithe, léirítear éifeacht dáileog neamhleor nítrigine agus fosfair ar chóireáil fuíolluisce go príomha sna gnéithe seo a leanas:
(1) Droch-fhlócúlú sloda gníomhachtaithe
Caithfidh sloda gníomhachtaithe cothaithigh nítrigine agus fosfair a chur leis i gcóimheas agus ábhar orgánach á dhíghrádú. Nuair nach leor nítrigine agus fosfar, ní féidir leis dóthain miocrorgánach a tháirgeadh chun ábhar orgánach a dhíghrádú. In éagmais cothaithigh, ní féidir nítrigin agus fosfar a mheaitseáil i gcainníochtaí leordhóthanacha le linn phróiseas sintéise sloda gníomhachtaithe, agus meathlaíonn an airíonna flocasúcháin láithreach.
(2) Droch-shocrú sloda gníomhachtaithe
Mar gheall ar dhroch-fhlocúchán sloda gníomhachtaithe, ní féidir le flocanna sloda gníomhachtaithe mín iomarcacha feidhmíocht mhaith socraithe a imirt. Is léiriú é at na mbaictéar filiméadach ar easpa eilimintí cothaitheacha nítrigine agus fosfair. Ar an gcaoi chéanna, mar gheall ar an neamhábaltacht chun go leor miocrorgánach a shintéisiú chun déileáil leis an tiúchan sách ard d'ábhar orgánach sa sreabhadh isteach, bíonn an sloda gníomhachtaithe i riocht ard-ualaigh. Faoi riocht ard-ualaigh sloda, is dosheachanta droch-shocrú sloda gníomhachtaithe. Díscaoilfidh nó flocóidh an sloda gníomhachtaithe go dona, rud a fhágann screamh agus cúr ar dhromchla an leachta.
(3) Éifeachtúlacht laghdaithe cóireála sloda gníomhachtaithe
Is é an easpa cothaithigh agus coirp bhaictéaracha á sintéisiú is cúis leis an meath ar éifeachtúlacht na cóireála freisin, agus ní féidir iad a shintéisiú go héifeachtach agus go leordhóthanach. Ag an am céanna, is cúis eile le droch-éifeachtúlacht na cóireála sloda gníomhachtaithe struchtúr scaoilte sloda gníomhachtaithe agus cailliúint mar gheall ar fheidhmíocht shocraithe bhocht.
(4) Tá an t-eisilteach ón umar dríodraithe tánaisteach buí donn.
Tá go leor cúiseanna ann go mbíonn an t-eisilteach ón umar dríodraithe tánaisteach donnbhuí. Ina measc, níl dóthain cothaithigh nítrigine agus fosfair sa sloda gníomhachtaithe, rud a fhágann go dteipeann ar shintéis agus ar mheitibileacht sloda gníomhachtaithe, rud a fhágann go ndíscaoileann an sloda gníomhachtaithe. Nuair a thuaslagann an sloda gníomhachtaithe díscaoilte isteach sa chorp uisce, aimsítear neamhghnáchaíocht san eisilteach ón umar dríodraithe tánaisteach.
(5) Tá sé deacair tiúchan an sloda gníomhachtaithe a mhéadú
I gcéim luath na cóireála sloda gníomhachtaithe ar shéarachas, mura gcuirtear go leor cothaithigh nítrigine agus fosfair leis le linn chéim an tsaothraithe agus an oiriúnaithe, beidh tionchar mór aige sin ar mhéadú tiúchan an sloda gníomhachtaithe. Léirítear é mar seo a leanas: go bhfuil tiúchan an sloda gníomhachtaithe íseal, agus go dteipeann ar fhoirmiú bithfhilm tar éis tamaill fhada. Le linn chéim an tsaothraithe sloda gníomhachtaithe, tá na ceanglais maidir le cothaithigh (N, P) a chur leis mar an gcéanna leis na ceanglais maidir le gnáthshaothrú, agus ní mór iad a rialú go docht. Mar sin féin, i gcomparáid leis an méid cothaithigh a chuirtear leis le linn gnáthoibríochta, ní mór dó a bheith beagán níos airde, thart ar 15% níos airde ná an gnáthluach go bunúsach. Is é an cuspóir na coinníollacha imeallacha riachtanacha a sholáthar chun go dtosóidh saothrú sloda gníomhachtaithe go tapa go rathúil, agus an ráthaíocht riachtanach a sholáthar freisin chun go mbeidh tiúchan sloda gníomhachtaithe iomadaithe go tapa le linn phróiseas saothraithe an sloda gníomhachtaithe.
2. An iomarca N agus P a chur leis
Tá cur iomarcach cothaithigh nítrigine agus fosfair díobhálach freisin do dhríodrú sloda gníomhachtaithe. Léirítear a chuid éifeachtaí díobhálacha ar an gcóras le linn mhodh cóireála sloda gníomhachtaithe séarachais go príomha sna gnéithe seo a leanas:
(1) Fás caonach nó algaí sa umar dríodraithe tánaisteach
Cosúil le algaí, atáirgeann caonach trí fhótaisintéis agus teastaíonn cothaithigh (N, P) uaidh mar eilimintí riachtanacha. Nuair a chuirtear barraíocht den ghníomhaire cothaitheach leis, is furasta caonach a fhás ag cora asraon an umair dríodair thánaistigh. Is féidir rianta algaí a fháil freisin nuair a dhéantar cóireáil mhaith ar cháilíocht an uisce. Is é an chúis atá leis sin ná, mar gheall ar an iomarca nítrigine agus fosfair a chuirtear isteach sa chóras bithcheimiceach, nach féidir an sloda gníomhachtaithe a úsáid go hiomlán, agus tarlóidh eotrófú coibhneasta. Laghdóidh sé seo éifeachtúlacht chóireála an scagaire bhitheolaíoch freisin, rud a laghdaíonn an éifeachtúlacht bhainte 10% de ghnáth. Is é an chúis atá leis sin ná nach bhfuil an cumas ag na halgaí a fhásann ábhar orgánach san uisce fuíolluisce a dhíghrádú, agus ní theastaíonn uathu ach cothaithigh agus solas na gréine mar an fuinneamh atá riachtanach le haghaidh fáis agus atáirgeadh.
(2) Feictear sloda snámhach sa umar dríodraithe tánaisteach
Tá go leor cúiseanna ann le sloda a bheith ag snámh sa umar dríodair tánaisteach, ach is é an chúis is mó le sloda gníomhachtaithe a bheith ag snámh mar gheall ar bhreis cothaithigh nítrigine agus fosfair a bheith curtha leis ná an iomarca nítrigine sa sloda gníomhachtaithe, rud a fhágann go ndéantar sloda gníomhachtaithe a dhí-nítriú faoi dhálaí anaeróbacha. Is é an gás a ghintear le linn an phróisis dhí-nítriúcháin a thugann na flocanna sloda gníomhachtaithe chun snámh, agus is minic a bhíonn a staid snámhach i bhfoirm calóga sneachta.
(3) Athruithe sa chéim bhitheolaíoch sa chóras sloda gníomhachtaithe
Beidh athruithe sa chéim bhitheolaíoch sa chóras sloda gníomhachtaithe mar thoradh ar bhreis cothaithigh nítrigine agus fosfaire a chur leis freisin. Is féidir na hathruithe seo a dhearbhú trí bhreathnú ar na speicis phrótasóánacha, a léirítear go príomha sna hathruithe ar líon na gciliat reiptílí, amhail: na speicis cheannasacha ciliat in ionad péisteanna clogchruthacha agus athruithe eile i bprótasó an sloda gníomhachtaithe. Ón ngné seo, is féidir a fháil amach nach mbeidh mórán tionchair ag breise cothaithigh nítrigine agus fosfaire ar na miocrorgánaigh sa sloda gníomhachtaithe i dtréimhse áirithe ama, ach athróidh breise iomarcach fadtéarmach an daonra miocróbach agus beidh tionchar sách tromchúiseach aige ar éifeacht na cóireála.
(4) An iomarca nítrigine agus fosfair san eisilteach
Tá méid na miocrorgánach sa sloda gníomhachtaithe cinnte, agus tá méid na gcothaitheach (N, P) atá riachtanach le haghaidh fáis miocróbach cinnte freisin. Mura bhfuil an iomarca cothaitheach (N, P) a chuirtear leis, ní úsáidfear cuid den N agus den P. Scaoilfear amach as an umar dríodair tánaisteach iad mar aon leis an séarachas cóireáilte, rud a fhágann go mbeidh cion N agus P thar a bheith ard san eisilteach dríodair tánaisteach, rud a fhágfaidh go mbeidh éifeacht na cóireála séarachais níos measa agus go gcuirfidh sé le heotrófú an chomhlachta uisce go pointe áirithe.
III. Ríomh dáileog N agus P
Is é an bunphrionsabal le haghaidh cothaithigh a chur leis go réasúnta ná méid na gcothaitheach nítrigine agus fosfair atá le cur leis a chinneadh. Agus méid na gcothaitheach nítrigine agus fosfair atá le cur leis le linn an phróisis aeróbaigh á dhearbhú, is gnách go n-úsáidtear an cóimheas eimpíreach seo a leanas le haghaidh ríomha, is é sin, ábhar orgánach: nítrigin: fosfar = 100:5:1. Sa fhoirmle cóimheasa, is féidir ábhar orgánach a léiriú le C, is féidir nítrigin a léiriú le N, agus is féidir fosfar a léiriú le P. Is féidir an abairt a chlaochlú go: C:N:P=100:5:1. Is féidir an cóimheas seo a thuiscint mar go bhfuil 5g de nítrigin agus 1g de fosfar ag teastáil do gach 100g d'ábhar orgánach a dhíghrádaítear chun a chinntiú go bhfuil an t-éileamh ar chothaithigh cothrom nuair a dhíghrádaíonn an sloda gníomhachtaithe ábhar orgánach.
I bhfeidhmeanna innealtóireachta iarbhír, is minic a fhaightear amach go mbíonn an méid N agus P a chuirtear leis trí ríomh teoiriciúil níos mó ná an t-éileamh iarbhír. Is é an phríomhchúis leis seo ná go bhfuil níos mó nó níos lú cothaithigh sa séarachas agus san fhuíolluisce ionrach. Má dhéantar neamhaird d’ábhar na gcothaithigh seo agus má chuirtear leis de réir an mhéid teoiriciúil, rachaidh an nítrigin agus an fosfar san uisce urscaoilte thar an gcaighdeán. Dá bhrí sin, is gá aird leordhóthanach a thabhairt ar luachanna nítrigine agus fosfair sa séarachas agus san fhuíolluisce ionrach, cion nítrigine agus fosfair na coda seo a ríomh, agus é a bhaint den luach ríofa teoiriciúil, ionas nach mbeidh an cion nítrigine agus fosfair a chuirtear leis iomarcach.
1. Modh ríofa maidir le foinse nítrigine a chur leis
Faoi láthair, is beag conspóide atá ann faoi N, agus aithnítear é go ginearálta mar TKN. Ach amháin i gcás séarachais thionsclaíoch shonraigh, níl mórán nítrigine orgánaí san insreabhadh iarbhír, mar sin ríomhtar an breis den chuid is mó bunaithe ar bhreis nítrigine amóinia. Is é méid an fhoinse N a chuirtear leis: N=V*G/Y.
Cá háit:
Breisiú foinse N—N
V—toirt uisce sa linn snámha
G—difríocht i N le cur leis
T—N méid tiontaithe ó fhoinse N
(1) Úiré mar fhoinse N breise (meáchan móilíneach CH4N2O: 60.06 g/mol)
Tá 46.7% N in úiré. Más gá 1g de fhoinse N a chur leis, ní mór úiré Y=1/0.467=2.14 g a chur leis. (2) Sulfáit amóiniam mar fhoinse nítrigine (meáchan móilíneach (NH4)2·SO4: 132.14)
Tá 21.2% nítrigine i sulfáit amóiniam. Más gá 1g de fhoinse nítrigine, ansin ní mór sulfáit amóiniam Y=1/0.212=4.72 g a chur leis.
(3) Níotráit amóiniam mar fhoinse nítrigine (meáchan móilíneach NH4NO3 80g/mol)
Tá 35% nítrigine i níotráit amóiniam. Más gá 1g de fhoinse nítrigine, ansin ní mór níotráit amóiniam Y=1/0.35=2.86 g a chur leis.
2. Ríomh ar bhreisiú fosfáite
De ghnáth, ríomhtar cultúr sloda ginearálta bunaithe ar chóimheas CNP de 100:5:1. Faoi láthair, níl aon díospóid ann faoi TP, a aithnítear go ginearálta mar fosfáit. Seachas fosfar orgánach sonrach agus fuíolluisce tionsclaíoch hipofosfar, ríomhtar an méid iarbhír a chuirtear leis bunaithe ar fosfáit. Is é méid an fhoinse P a chuirtear leis: P=V*G/Z.
Sa fhoirmle:
P—dáileog foinse P
V—toirt uisce sa linn snámha
G—difríocht i N a chaithfear a fhorlíonadh
Z—méid fosfáite a tiontaíodh ó fhoinse P
(1) Úsáidtear fosfáit déhidrigine sóidiam mar an fhoinse fosfáite breise (Na2HPO4.7H2O, meáchan móilíneach 268.07 g/mol). Is é 11.57% cion fosfáite déhidrigine sóidiam. Más gá 1g de fhoinse fosfáite a chur leis, ní mór fosfáit déhidrigine sóidiam Z=1/0.1157=8.64 g a chur leis.
(2) Úsáidtear fosfáit déhidrigine photaisiam mar an fhoinse fosfáite breise (K2HPO4-3H2O, meáchan móilíneach 228.22 g/mol). Is é 13.6% cion fosfáite déhidrigine photaisiam. Más gá 1g de fhoinse fosfáite a chur leis, ní mór fosfáit déhidrigine photaisiam Z=1/0.136 =7.35 g a chur leis.
(3) Úsáidtear sárfhosfáit leasacháin fosfáite mar fhoinse fosfáite. Is é peantocsaíd fosfáite intuaslagtha (P2O5, meáchan móilíneach 141.94g/mol) an fosfar éifeachtach i leasachán fosfáite. Is é 12% an cion fosfar éifeachtach i leasachán fosfáite, agus is é 43.66% cion fosfar P P2O5. Más gá 1g de fhoinse fosfar, ní mór leasachán fosfáite Z=1/(0.12×0.4366)=19.09 g a chur leis.
Is é an méid thuas an próiseas i gcóireáil fuíolluisce. I gcóireáil fuíolluisce nua-aimseartha, is cuid mhór den phróiseas tástála fuíolluisce é freisin. Chun monatóireacht a dhéanamh ar éifeacht agus ar phróiseas na cóireála uisce, tá ionstraimí tástála cáilíochta uisce fíor-riachtanach. Is monaróir é Lianhua Technology a bhfuil 42 bliain de thaithí aige i dtáirgeadh ionstraimí tástála cáilíochta uisce. I 1982, d'fhorbair sé an modh speictreafótaiméadrachta díleá tapa COD, ar féidir leis luach COD a bhrath i bhfuíolluisce laistigh de 15 nóiméad. Ina dhiaidh sin, d'fhorbair sé tástálaí tapa nítrigine amóinia, tástálaí tapa fosfair iomlán,tástálaí tapa nítrigine iomlán, agus tástálaí BOD. Creideann Lianhua gur féidir leo trealamh tástála sábháilte, iontaofa agus cliste a sholáthar don tionscal tástála comhshaoil.
Úsáideann ionstraim tástála fosfair iomláin Lianhua Technology an modh frith-speictreafótaiméadrach antamóin moluibdín. Cuirtear peirsulfáit photaisiam leis an sampla, déantar é a dhíleá ag 120° ar feadh 30 nóiméad, agus ansin cuirtear forbróir datha leis le haghaidh dathmhéadrachta. Tá cuar socraithe ag ionstraim chinnte fosfair iomláin Lianhua Technology. Tar éis an sampla a chur isteach, is féidir leis an ionstraim an toradh a ríomh go huathoibríoch agus an toradh a phriontáil. Tá an luach tomhaiste cruinn.
Úsáideann ionstraim chinnte nítrigine iomláin Lianhua Technology speictreafótaiméadracht ultraivialait. Cuirtear peirsulfáit photaisiam alcaileach leis an sampla, déantar é a dhíleá ag 122° ar feadh 40 nóiméad, agus ansin baintear amach é agus cuirtear aigéad hidreaclórach caolaithe leis. I mód ultraivialait, úsáidtear cuvette grianchloch le haghaidh dathmhéadrachta. Ríomhann agus priontálann an ionstraim na torthaí go huathoibríoch. Éasca le hoibriú.
Am an phoist: 22 Samhain 2024
