Jelenleg a "nitrogén" olyan fontos téma, amelyet nem lehet megkerülni a szennyvíztisztító iparban. A szennyvíztisztító telepek sok üzemeltetője a nitrogénre fordítja a legnagyobb figyelmet, jóval magasabb, mint a KOI és a foszfor esetében, mert annak eltávolítási nehézsége a legnagyobb. Az üzemelés során minden nap figyelik ezeket a nitrogén mutatókat: ammónia nitrogént, összes nitrogént, nitrát nitrogént és nitrit nitrogént.
De ha hirtelen megkérdezik: Hányféle nitrogén van a szennyvízben? Milyen a kapcsolatuk?
Sokan egy pillanatra megdöbbenhetnek. A legtöbb ember csak az "ammónia-nitrogént, az összes nitrogént" ismeri jól, és nem világos a többi nitrogéntípus közötti kapcsolatról. Sorolja fel azokat a nitrogén indikátorokat, amelyekkel a szennyvíztisztítás során kapcsolatba kerülhetünk, beleértve az ammónia nitrogént, az összes nitrogént, a szerves nitrogént, a szervetlen nitrogént, a nitrát nitrogént, a nitrit nitrogént és a Kjeldahl nitrogént,
A sok nitrogénmutató mellett összetettek a kapcsolatok aközött, hogy ki kivel lép kölcsönhatásba, ki kivel lép kölcsönhatásba, és ki kit is magában foglal. Valójában a nitrogén nem egy egyszerű anyag a szennyvízben, hanem egy folyamatosan változó családi rendszer. Ha a szennyvízkezelést utazásnak tekintjük, akkor a szennyvízben lévő nitrogén is megéli a saját "életét". Ma ebben a cikkben az érintett bonyolult kapcsolatokat fogjuk rendezni.
A szennyvízben lévő nitrogén valójában két kategóriába sorolható
Tágabb osztályozási szempontból a szennyvízben lévő nitrogént alapvetően két kategóriába sorolják:
szerves nitrogén
szervetlen nitrogén
E két nitrogéntípus megértése az első lépés a szennyvízben lévő nitrogén formáinak megértéséhez.
Először beszéljünk a szerves nitrogénről. Egyszerűen fogalmazva, a szerves nitrogén a szerves anyagokban rejtett nitrogén
például
fehérje
aminosav
karbamid
szerves amin
Peptid vegyületek
Nitrovegyületek
Ezek az anyagok nagyon gyakoriak a háztartási szennyvízben, az élelmiszer-szennyvízben és az akvakultúra-szennyvízben.
Például egy darab hús, egy tál maradék rizs, a zöldségmosó víz és az emberi ürülék nagy mennyiségű szerves nitrogént tartalmaz.
És egy másik típus: szervetlen nitrogén
A szennyvízben lévő szervetlen nitrogénnek három fő formája van:
ammónia nitrogén
Nitrit nitrogén
Nitrát nitrogén
Ez a három nitrogéntípus a leglényegesebb formája a szennyvízkezelési folyamatnak. Sokszor az általunk vizsgált mutatók valójában e három nitrogéntípus köré összpontosulnak.
Szerves nitrogén: a nitrogén "primitív formája".
A szennyvíztisztítóba való belépés kezdetén a nitrogén nagy része valójában szerves nitrogén.
Mert maga a háztartási szennyvíz tele van különféle szerves vegyületekkel.
Ezeket a szerves nitrogénvegyületeket nem távolítják el közvetlenül, először egy folyamaton mennek keresztül: ammónifikáción
Egyszerűen fogalmazva, a mikroorganizmusok lebontják a szerves anyagokat.
E folyamat során az olyan anyagok, mint a fehérjék és az aminosavak fokozatosan lebomlanak, végül egy nagyon ismerős anyag szabadul fel: ammónia-nitrogén. Ezért a szennyvíztisztító rendszerekben gyakori az a helyzet, hogy az ammónia-nitrogén nem csökken, hanem növekszik. Sok kezdő kezelő nagyon ideges lesz, amikor meglátja ezeket az adatokat, és azt gondolja, hogy a rendszerrel probléma van. Valójában felesleges, néha csak azért, mert a rendszerben lévő szerves nitrogén lebomlik.
Más szavakkal, a szerves nitrogén ammónia-nitrogénné alakul. ,
Ammónia nitrogén (NH ∝ - N): a szennyvíztisztító telepek legismertebb mutatója
Ha a szennyvízben lévő nitrogénnek van "főszereplője", akkor ammónia-nitrogénnek kell lennie. Mert szinte minden szennyvíztisztító erre a mutatóra fog összpontosítani. Két oka van annak, hogy miért fontos az ammónia-nitrogén.
Ennek egyik oka az, hogy jelentős hatással van a környezetre. A vízbe kerülve az ammónia-nitrogén nagy mennyiségű oldott oxigént fogyaszt, és a halakra is mérgező lehet.
Egy másik ok, hogy az ammónia-nitrogén a denitrifikációs reakció kiindulópontja.
A biológiai tisztítórendszerekben az ammónia-nitrogént a baktériumok speciális típusa, az úgynevezett nitrifikáló baktériumok hasznosítják.
Aerob körülmények között a nitrifikáló baktériumok fokozatosan oxidálják az ammónia-nitrogént. Ez a folyamat azonban nem fejeződik be egy lépésben. De ez egy két-lépéses folyamat.
Nitrit nitrogén (NO ₂⁻ - N): a denitrifikációs folyamat "köztes állomása"
Az ammónia-nitrogén oxidációjának első terméke a nitrit-nitrogén, amely sok szennyvíztisztítóban valójában instabil. Mivel egyszer kialakult, általában gyorsan tovább oxidálódik.
De bizonyos esetekben a nitrit-nitrogén hirtelen megemelkedhet.
például
A nitrifikációs rendszer érintett
Elégtelen oldott oxigén
hőmérséklet változás
Instabil iszapkor
Ezen a ponton a nitrit nitrogén felhalmozódhat a rendszerben.
A nitrit-nitrogénnek van egy jellemzője: mérgezőbb, mint az ammónia-nitrogén.
Ha a koncentráció túl magas, az nemcsak a mikroorganizmusokat érintheti, hanem a szennyvíz minőségét is befolyásolhatja.
Sok kezelő idegesnek érzi magát, amikor a nitrit-nitrogénszint növekedését látja.
Nitrát nitrogén (NO ∝⁻ - N): a denitrifikáció utolsó lépése
A nitrifikációs reakció második lépésében a nitrit nitrogén tovább oxidálódik.
Végső képződés: nitrát nitrogén
Ehhez a folyamathoz oxigénre és más típusú baktériumok bevonására is szükség van.
Ha a rendszer stabilan működik, az ammónia-nitrogén nagy része végül nitrát-nitrogénné alakul.
De az ügynek még nincs vége. Ha itt megáll, a nitrogén továbbra is a vízben marad.
A szennyvíztisztítónak tehát még egy lépésre van szüksége: a denitrifikációra.
Hipoxiás körülmények között a denitrifikáló baktériumok fokozatosan csökkentik a nitrát nitrogént.
Végül hozzon létre egy gázt: nitrogént
A nitrogén felszabadul a vízből, és visszatér a levegőbe.
Ezen a ponton a nitrogén valóban eltávolításra kerül.
Az össznitrogén (TN) valójában a nitrogéncsalád nagy gyűjteménye
A szennyvíztisztítás előtti online monitoring rendszerben a teljes nitrogén-monitoring ma már fix elem, amelybe nem csaphat be villám, jelezve ennek fontosságát. Sokan kissé elvontnak érezhetik magukat, amikor először találkoznak ezzel a mutatóval. Valójában nagyon könnyű megérteni. Az összes nitrogén a nitrogén összes formájának összege:
szerves nitrogén
ammónia nitrogén
Nitrit nitrogén
Nitrát nitrogén
Ezek együttesen alkotják a víz teljes nitrogéntartalmát. Néha egy rendszerben az ammónia-nitrogén már nagyon alacsony, de az összes nitrogén még mindig magas.
Ennek oka gyakran az, hogy a nitrát-nitrogént nem távolították el tovább. Ez az oka annak is, hogy sok szennyvíztisztító telepen denitrifikációs rendszert kell telepíteni.
A szerves nitrogéntől a nitrogénig: egy teljes utazás
Ha a szennyvíz nitrogénváltozásának folyamatát útvonalként ábrázoljuk, az nagyjából a következőképpen alakulna:
Ez az út valójában az, amit gyakran biológiai denitrifikációs folyamatnak nevezünk.
Látszólag egyszerű út, mögötte egy összetett projekt áll, amelyet számtalan mikroorganizmus együtt végzett.
Minden szakasz megfelelő környezeti feltételeket igényel.
oldott oxigén
hőmérséklet
szénforrás
Iszapkor
Ezek a tényezők mind befolyásolják ezt a „nitrogén-utat”.
Befejezésül
A szennyvíztisztításban a "nitrogén" nem egyszerű mutató. Ez inkább egy állandóan változó lánc.
A szerves anyagokban lévő nitrogéntől az ammónia-nitrogénig, majd a nitrát-nitrogénig, végül a levegőbe visszatérő nitrogéngázig.
Az egész folyamat valójában egy mikrobák által uralt körforgás.
Ha valóban megértjük a nitrogén különböző formáit, akkor könnyebben megértjük a szennyvíztisztító rendszerek számos jelenségét.
például
Miért emelkedik hirtelen az ammónia-nitrogén?
Miért halmozódik fel a nitrit?
Miért mindig nehéz a teljes nitrogént teljesíteni a szabványnak?
A sok működési problémára adott válasz valójában ezekben a „nitrogénváltozásokban” rejtőzik.
