เมื่อพูดถึงเทคโนโลยีที่ลึกลับที่ดูเหมือนจะในการบำบัดน้ำเสียการแอมโมเนียนออกซิเจนเป็นหนึ่งในนั้นอย่างแน่นอน คิดเกี่ยวกับมันโดยทั่วไปเราคิดว่าการจัดการกับแอมโมเนียไนโตรเจนไม่ว่าเราจะต้องทำตัวให้แรงอย่างแรงเพื่อเปลี่ยนเป็นไนเตรต (ไนเตรทแอโรบิก) หรือเราจำเป็นต้องหาแหล่งคาร์บอนเพื่อเปลี่ยนเป็นไนโตรเจน (denitrification) อย่างไรก็ตามแอมโมเนียนออกซิเจนไม่เหมาะ ในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจนสามารถผสมแอมโมเนียไนโตรเจนโดยตรงกับสารอื่นที่เรียกว่าไนไตรต์และในที่สุดก็เปลี่ยนเป็นไนโตรเจนและหลบหนี กระบวนการนี้ไม่เพียง แต่ประหยัดไฟฟ้าสำหรับการเติมอากาศ แต่ยังช่วยประหยัดเงินในการเพิ่มแหล่งคาร์บอน มันเป็นเพียง "ผู้เชี่ยวชาญด้านการประหยัดเงิน" ในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำเสียดังนั้นจึงได้รับความสนใจเป็นพิเศษในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา
มันทำงานอย่างไร? ก่อนอื่นเราต้องรู้จัก 'ฮีโร่' ที่อยู่เบื้องหลัง - แบคทีเรียออกซิไดซ์แอมโมเนียแบบไม่ใช้ออกซิเจน สิ่งนี้ไม่ได้เป็นเพียงแบคทีเรียธรรมดาเท่านั้น มันมีอารมณ์ที่แปลกมากกลัวทั้งความเย็นและความร้อนและโดยเฉพาะอย่างยิ่ง "โอตาคุ" มันชอบอยู่ในโคลนแอนแอโรบิกหรือแผ่นชีวะและเติบโตช้ามากช้ากว่าแบคทีเรียในกากตะกอนที่ใช้งานทั่วไปของเรา บางครั้งใช้เวลาหนึ่งสัปดาห์ในการทำซ้ำ เนื่องจากมันเติบโตช้าจึงเป็นการยากที่จะกู้คืนเมื่อแบคทีเรียถูกทำลายในระบบการประมวลผล
กระบวนการตอบสนองที่เฉพาะเจาะจงที่จะนำมาใช้อย่างง่าย ๆ ก็เหมือนกับ 'พรรคปฏิกิริยาเคมี' แอมโมเนียออกซิไดซ์แบคทีเรียแบบไม่ใช้ออกซิเจนใช้แอมโมเนียไนโตรเจน (NH4+) เป็น "เชื้อเพลิง" และไนไตรต์ (NO2-) เป็น "อนุมูลอิสระ" และทั้งสองปฏิกิริยาภายในแบคทีเรีย ในหมู่พวกเขาแอมโมเนียไนโตรเจนสูญเสียอิเล็กตรอนและถูกออกซิไดซ์ไนไตรต์ได้อิเล็กตรอนและลดลง ในที่สุด "คน" ทั้งสองตีมันทันทีซึ่งส่วนใหญ่จะกลายเป็นไนโตรเจน (N2) และวิ่งขึ้นไปในอากาศในขณะที่ส่วนเล็ก ๆ ที่เหลืออาจเปลี่ยนเป็นไนเตรต (NO3-) หรือน้ำ กระบวนการทั้งหมดดำเนินการในสภาพแวดล้อมแบบไม่ใช้ออกซิเจนโดยไม่ต้องใช้ออกซิเจนหรือเพิ่มแหล่งคาร์บอนเพิ่มเติมเช่นกลูโคส มันไม่ได้มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะ?
อย่างไรก็ตามไม่ว่าจะเป็น 'ปาร์ตี้' นี้อย่างราบรื่นหรือไม่นั้นได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลายประการ มาพูดถึงพวกเขาทีละคน
ประการแรกอุณหภูมิ อุณหภูมิที่สะดวกสบายที่สุดสำหรับแบคทีเรียออกซิไดซ์แอมโมเนียแบบไม่ใช้ออกซิเจนอาจอยู่ระหว่าง 30 ℃และ 35 ℃เมื่อทำงานหนักที่สุด หากอุณหภูมิต่ำเกินไปเช่นลดลงต่ำกว่า 15 ℃กิจกรรมของแบคทีเรียจะลดลงอย่างมากและความเร็วในการตอบสนองจะช้าลงอย่างมีนัยสำคัญ แต่ถ้าอุณหภูมิสูงเกินไปเกิน 40 ℃แบคทีเรียอาจถูก "ลวก" หรือตายโดยตรง ดังนั้นในการดำเนินงานจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในโรงบำบัดน้ำเสียในภาคเหนือจำเป็นต้องหาวิธีในการป้องกันถังปฏิกิริยาในฤดูหนาวมิฉะนั้นผลการรักษาจะลดลงอย่างแน่นอน
จากนั้นมีค่า pH แบคทีเรียนี้มีความไวต่อความเป็นกรดและความเป็นด่างโดยเฉพาะอย่างยิ่งด้วยช่วงค่า pH ที่เหมาะสมประมาณ 7.5 ถึง 8.0 เป็นด่างเล็กน้อย หากค่า pH ต่ำเกินไปเช่นลดลงต่ำกว่า 6.5 หรือสูงเกินไปเกิน 8.5 กิจกรรมของแบคทีเรียจะลดลง นี่เป็นเพราะการเปลี่ยนแปลงค่า pH อาจส่งผลกระทบต่อกิจกรรมของเอนไซม์ภายในเซลล์แบคทีเรีย เอนไซม์เป็นเหมือน "เครื่องมือ" ของแบคทีเรียและหากเครื่องมือไม่ทำงานอย่างถูกต้องงานจะไม่สามารถทำได้โดยธรรมชาติ
นอกจากนี้ยังมีออกซิเจนละลายซึ่งเป็น "ศัตรูธรรมชาติ" ของแบคทีเรียออกซิไดซ์แอมโมเนียแอนแอโรบิค คำว่า 'anaerobic' ในชื่อของมันบ่งชี้ว่าไม่สามารถมองเห็นออกซิเจนได้ แม้แต่ออกซิเจนที่ละลายในน้ำจำนวนเล็กน้อย (เช่นเกิน 0.1 มก./ล.) สามารถยับยั้งการทำงานของแบคทีเรียและในกรณีที่รุนแรงอาจทำให้แบคทีเรียเสียชีวิต ดังนั้นออกซิเจนจะต้องถูกควบคุมอย่างเคร่งครัดในถังปฏิกิริยาโดยทั่วไปทำให้มั่นใจได้ว่าความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายต่ำกว่า 0.1 มก./ล. สิ่งนี้ต้องมีการออกแบบวิธีการทางเข้าน้ำที่สมเหตุสมผลเพื่อหลีกเลี่ยงการเข้าสู่อากาศและบางครั้งการเป่าไนโตรเจนก็เป็นสิ่งจำเป็นในการกำจัดออกซิเจน
ถัดไปคือความเข้มข้นของสารตั้งต้นซึ่งเป็นความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจนและไนไตรต์ สารทั้งสองนี้เป็น "อาหาร" ของแบคทีเรีย แต่ไม่มากเกินไปเท่าที่จะ "สนับสนุน" พวกเขามากเกินไป การวิจัยพบว่าเมื่อความเข้มข้นของไนไตรต์เกินขีด จำกัด ที่แน่นอน (เช่น 200 มก./ลิตรหรือมากกว่า) มันจะยับยั้งกิจกรรมของแบคทีเรีย แอมโมเนียไนโตรเจนที่มีความเข้มข้นสูงก็ไม่ได้ผลเช่นกันเนื่องจากสามารถมีผลยับยั้งได้ ยิ่งไปกว่านั้นอัตราส่วนของทั้งสองก็มีความสำคัญเช่นกัน โดยทั่วไปอัตราส่วนความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจนต่อไนไตรต์นั้นเหมาะสมที่สุดระหว่าง 1: 1 และ 1: 1.3 เช่นเดียวกับอัตราส่วนเกลือและซอสถั่วเหลืองที่เหมาะสมเมื่อทำอาหารซึ่งทำให้อาหารอร่อย
นอกจากนี้อายุของกากตะกอนก็มีความสำคัญเช่นกัน ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้แบคทีเรียออกซิไดซ์แอมโมเนียแอนแอโรบิกเติบโตอย่างช้าๆดังนั้นกากตะกอนในระบบจะต้อง "เก็บไว้เป็นเวลานาน" นั่นคืออายุกากตะกอนจะต้องยาวพอมักจะเก็บไว้อย่างน้อย 30 วันไม่เช่นนั้นจะถูกปล่อยออกมาทันทีที่มันเพิ่มขึ้นเล็กน้อย นี่คือเหตุผลที่กระบวนการแอมโมเนียนออกซิเจนส่วนใหญ่ใช้อุปกรณ์เช่นการเรียงลำดับชุดเครื่องปฏิกรณ์ (SBR) หรือเตียงฟลูอิไดซ์ที่สามารถรักษากากตะกอนได้
สารยับยั้งบางตัวอาจทำให้เกิดปัญหาเช่นโลหะหนัก (เช่นทองแดง, สังกะสี, โครเมียม), ยาปฏิชีวนะบางชนิดและแม้กระทั่งสารประกอบอินทรีย์ที่เป็นพิษที่นำมาจากน้ำเสีย ดังนั้นก่อนที่จะเข้าสู่น้ำจึงจำเป็นต้องทำงานที่ดีในการรักษาล่วงหน้าและพยายามกำจัดสารที่เป็นอันตรายเหล่านี้ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้มิฉะนั้นแบคทีเรียที่ได้รับการปลูกฝังอย่างระมัดระวังอาจเป็น "พิษ"
ในที่สุดเวลาเก็บรักษาไฮดรอลิกไม่สามารถเพิกเฉยได้ พูดง่ายๆคือมันหมายถึงเวลาที่น้ำเสียอยู่ในถังปฏิกิริยา เนื่องจากปฏิกิริยาออกซิเดชันแอมโมเนียแบบไม่ใช้ออกซิเจนไม่เร็วโดยเฉพาะและแบคทีเรียเติบโตอย่างช้าๆน้ำเสียจึงต้องอยู่ในสระว่ายน้ำนานกว่านั้นเพื่อให้แบคทีเรียมีเวลาเพียงพอที่จะ "กิน" แอมโมเนียไนโตรเจนและไนไตรต์ หากเวลาที่อยู่อาศัยสั้นเกินไปและน้ำเสียจะไม่ได้รับการรักษาอย่างสมบูรณ์ก่อนที่จะไหลออกไปคุณภาพน้ำทิ้งจะไม่เป็นไปตามมาตรฐานอย่างแน่นอน
ทุกวันนี้เทคโนโลยีแอมโมเนียนออกซิเจนได้ถูกนำไปใช้ในหลาย ๆ แห่งเช่นการบำบัดน้ำเสียแอมโมเนียไนโตรเจนสูงเช่นน้ำชะขยะจากขยะและน้ำเสียจากฟาร์มปศุสัตว์โดยเฉพาะอย่างยิ่งผลลัพธ์ที่ดี แต่มันก็ไม่ได้มีอำนาจทุกอย่างเช่นกัน ตัวอย่างเช่นเมื่อไนเตรตในน้ำเสียไม่เพียงพอมันจะต้องรวมกับกระบวนการไนตริฟิเคชันระยะสั้นก่อนหน้านี้ ประการแรกส่วนหนึ่งของแอมโมเนียไนโตรเจนจะถูกแปลงเป็นไนไตรต์และจากนั้นแบคทีเรียแอมโมเนียแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะถูกนำมาใช้สำหรับการรักษา
โดยรวมแล้วเทคโนโลยีแอมโมเนียนออกซิเจนแบบไม่ใช้ออกซิเจนนั้นเป็นเหมือนผู้เชี่ยวชาญด้านการบำบัดน้ำเสียที่มีประสิทธิภาพและประหยัดต้นทุน แต่เพื่อให้ทำงานได้ดีมีความจำเป็นที่จะต้องปรับอุณหภูมิ pH、 ออกซิเจนละลายได้รับการบริการอย่างดีไม่เช่นนั้นจะไม่เต็มใจที่จะมีส่วนร่วม ด้วยการเติบโตของเทคโนโลยีที่เพิ่มขึ้นเราเชื่อว่าโรงบำบัดน้ำเสียมากขึ้นจะใช้มันในอนาคตทำให้สภาพแวดล้อมน้ำของเราดีขึ้น
