Επί του παρόντος, το "άζωτο" είναι ένα σημαντικό θέμα που δεν μπορεί να αποφευχθεί στη βιομηχανία επεξεργασίας λυμάτων. Πολλοί χειριστές σταθμών επεξεργασίας λυμάτων δίνουν τη μεγαλύτερη προσοχή στο άζωτο, πολύ υψηλότερο από το COD και τον φώσφορο, επειδή η δυσκολία απομάκρυνσής του είναι η υψηλότερη. Κατά τη διαδικασία λειτουργίας, παρακολουθούν αυτούς τους δείκτες αζώτου καθημερινά: άζωτο αμμωνίας, ολικό άζωτο, νιτρικό άζωτο και νιτρικό άζωτο.
Αλλά αν ξαφνικά ρωτηθεί: Πόσα είδη αζώτου υπάρχουν στα λύματα; Ποια είναι η σχέση τους;
Πολλοί άνθρωποι μπορεί πραγματικά να μείνουν έκπληκτοι για μια στιγμή. Οι περισσότεροι άνθρωποι κατανοούν καλά μόνο το «άζωτο αμμωνίας, ολικό άζωτο» και δεν είναι ξεκάθαροι για τη σχέση μεταξύ άλλων τύπων αζώτου. Καταγράψτε τους δείκτες αζώτου με τους οποίους μπορούμε να έρθουμε σε επαφή κατά την επεξεργασία των λυμάτων, όπως αμμωνιακό άζωτο, ολικό άζωτο, οργανικό άζωτο, ανόργανο άζωτο, νιτρικό άζωτο, νιτρώδες άζωτο και άζωτο Kjeldahl,
Με τόσους πολλούς δείκτες αζώτου, οι σχέσεις μεταξύ του ποιος αλληλεπιδρά με ποιον, ποιος αλληλεπιδρά με ποιον και ποιος περιλαμβάνει ποιον είναι περίπλοκες. Στην πραγματικότητα, το άζωτο δεν είναι μια απλή ουσία στα λύματα, αλλά ένα διαρκώς μεταβαλλόμενο οικογενειακό σύστημα. Εάν η επεξεργασία των λυμάτων θεωρείται ως ταξίδι, τότε το άζωτο στα λύματα βιώνει επίσης μια «ζωή» από μόνη της. Σήμερα σε αυτό το άρθρο, θα διευθετήσουμε τις περίπλοκες σχέσεις που εμπλέκονται.
Το άζωτο στα λύματα μπορεί στην πραγματικότητα να χωριστεί σε δύο κατηγορίες
Από μια ευρεία προοπτική ταξινόμησης, το άζωτο στα λύματα χωρίζεται κυρίως σε δύο κατηγορίες:
οργανικό άζωτο
ανόργανο άζωτο
Η κατανόηση αυτών των δύο τύπων αζώτου είναι το πρώτο βήμα για την κατανόηση των μορφών αζώτου στα λύματα.
Ας μιλήσουμε πρώτα για το οργανικό άζωτο. Με απλά λόγια, το οργανικό άζωτο είναι το άζωτο που κρύβεται στην οργανική ύλη
για παράδειγμα
πρωτεΐνη
αμινοξύ
ουρία
οργανική αμίνη
Πεπτιδικές ενώσεις
Νιτροενώσεις
Αυτές οι ουσίες είναι πολύ κοινές στα οικιακά λύματα, στα λύματα τροφίμων και στα λύματα υδατοκαλλιέργειας.
Για παράδειγμα, ένα κομμάτι κρέας, ένα μπολ με περισσευούμενο ρύζι, νερό πλυσίματος λαχανικών και ανθρώπινα περιττώματα περιέχουν όλα μια μεγάλη ποσότητα οργανικού αζώτου.
Και ένα άλλο είδος είναι: το ανόργανο άζωτο
Υπάρχουν τρεις κύριες μορφές ανόργανου αζώτου στα λύματα:
αμμωνιακό άζωτο
Νιτρώδες άζωτο
Νιτρικό άζωτο
Αυτοί οι τρεις τύποι αζώτου είναι οι πιο βασικές μορφές στη διαδικασία επεξεργασίας λυμάτων. Πολλές φορές, οι δείκτες που δοκιμάζουμε επικεντρώνονται στην πραγματικότητα γύρω από αυτούς τους τρεις τύπους αζώτου.
Οργανικό άζωτο: η «πρωτόγονη μορφή» του αζώτου
Στην αρχή της εισόδου στη μονάδα επεξεργασίας λυμάτων, το μεγαλύτερο μέρος του αζώτου είναι στην πραγματικότητα οργανικό άζωτο.
Επειδή τα ίδια τα οικιακά λύματα γεμίζουν με διάφορες οργανικές ενώσεις.
Αυτές οι οργανικές ενώσεις αζώτου δεν θα αφαιρεθούν απευθείας, θα υποβληθούν πρώτα σε μια διαδικασία: αμμωνοποίηση
Με απλά λόγια, οι μικροοργανισμοί αποσυνθέτουν την οργανική ύλη.
Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, ουσίες όπως οι πρωτεΐνες και τα αμινοξέα αποικοδομούνται σταδιακά, απελευθερώνοντας τελικά μια πολύ γνωστή ουσία: το άζωτο της αμμωνίας. Ως εκ τούτου, στα συστήματα επεξεργασίας λυμάτων, είναι σύνηθες να βλέπουμε μια κατάσταση όπου το αμμωνιακό άζωτο δεν μειώνεται αλλά αντίθετα αυξάνεται. Πολλοί αρχάριοι χειριστές θα είναι πολύ νευρικοί όταν δουν αυτά τα δεδομένα, νομίζοντας ότι το σύστημα έχει πρόβλημα. Στην πραγματικότητα, είναι περιττό, μερικές φορές είναι απλώς επειδή το οργανικό άζωτο στο σύστημα αποσυντίθεται.
Με άλλα λόγια, το οργανικό άζωτο μετατρέπεται σε αμμωνιακό άζωτο. ,
Άζωτο αμμωνίας (NH ∝ - N): ο πιο γνωστός δείκτης για μονάδες επεξεργασίας λυμάτων
Αν το άζωτο στα λύματα έχει «πρωταγωνιστή», πρέπει να είναι αμμωνιακό άζωτο. Επειδή σχεδόν όλες οι μονάδες επεξεργασίας λυμάτων θα επικεντρωθούν σε αυτόν τον δείκτη. Υπάρχουν δύο λόγοι για τους οποίους το αμμωνιακό άζωτο είναι σημαντικό.
Ένας λόγος είναι ότι έχει σημαντικές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Μετά την είσοδο στο νερό, το αμμωνιακό άζωτο καταναλώνει μεγάλη ποσότητα διαλυμένου οξυγόνου και μπορεί επίσης να είναι τοξικό για τα ψάρια.
Ένας άλλος λόγος είναι ότι το αμμωνιακό άζωτο είναι το σημείο εκκίνησης της αντίδρασης απονιτροποίησης.
Στα συστήματα βιολογικής επεξεργασίας, το άζωτο αμμωνίας χρησιμοποιείται από έναν ειδικό τύπο βακτηρίων που ονομάζονται νιτροποιητικά βακτήρια
Υπό αερόβιες συνθήκες, τα νιτροποιητικά βακτήρια θα οξειδώσουν σταδιακά το αμμωνιακό άζωτο. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία δεν ολοκληρώνεται σε ένα βήμα. Αλλά είναι μια διαδικασία δύο-βημάτων.
Νιτρώδες άζωτο (NO ₂- - N): ο "ενδιάμεσος σταθμός" στη διαδικασία απονιτροποίησης
Το πρώτο προϊόν της οξείδωσης του αζώτου της αμμωνίας είναι το νιτρώδες άζωτο, το οποίο είναι στην πραγματικότητα ασταθές σε πολλές μονάδες επεξεργασίας λυμάτων. Επειδή μόλις σχηματιστεί, συνήθως συνεχίζει να οξειδώνεται γρήγορα.
Αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις, το νιτρώδες άζωτο μπορεί να αυξηθεί ξαφνικά.
για παράδειγμα
Το σύστημα νιτροποίησης επηρεάζεται
Ανεπαρκές διαλυμένο οξυγόνο
αλλαγή θερμοκρασίας
Ασταθής ηλικία λάσπης
Σε αυτό το σημείο, το νιτρώδες άζωτο μπορεί να συσσωρευτεί στο σύστημα.
Το νιτρώδες άζωτο έχει ένα χαρακτηριστικό: είναι πιο τοξικό από το άζωτο αμμωνίας.
Εάν η συγκέντρωση είναι πολύ υψηλή, μπορεί όχι μόνο να επηρεάσει τους μικροοργανισμούς, αλλά και να έχει αντίκτυπο στην ποιότητα των εκροών.
Τόσοι πολλοί χειριστές αισθάνονται νευρικοί όταν βλέπουν αύξηση στο νιτρώδες άζωτο.
Νιτρικό άζωτο (NO ∝⁻ - N): το τελικό στάδιο της απονιτροποίησης
Στο δεύτερο στάδιο της αντίδρασης νιτροποίησης, το νιτρώδες άζωτο θα συνεχίσει να οξειδώνεται.
Τελικός σχηματισμός: νιτρικό άζωτο
Αυτή η διαδικασία απαιτεί επίσης οξυγόνο και τη συμμετοχή άλλου τύπου βακτηρίων.
Όταν το σύστημα λειτουργεί σταθερά, το μεγαλύτερο μέρος του αζώτου αμμωνίας θα μετατραπεί τελικά σε νιτρικό άζωτο.
Όμως το θέμα δεν έχει τελειώσει ακόμα. Αν σταματήσει εδώ, το άζωτο θα παραμείνει ακόμα στο νερό.
Έτσι, η μονάδα επεξεργασίας λυμάτων χρειάζεται ακόμη ένα βήμα: την απονιτροποίηση.
Σε συνθήκες υποξίας, τα απονιτροποιητικά βακτήρια μειώνουν σταδιακά το νιτρικό άζωτο.
Τέλος παράγουμε ένα αέριο: άζωτο
Το άζωτο θα απελευθερωθεί από το νερό και θα επιστρέψει στον αέρα.
Σε αυτό το σημείο, το άζωτο αφαιρείται πραγματικά.
Το ολικό άζωτο (TN) είναι στην πραγματικότητα μια μεγάλη συλλογή οικογένειας αζώτου
Στο ηλεκτρονικό σύστημα παρακολούθησης πριν από την επεξεργασία των λυμάτων, η παρακολούθηση ολικού αζώτου είναι πλέον ένα σταθερό στοιχείο που δεν μπορεί να χτυπηθεί από κεραυνό, υποδεικνύοντας τη σημασία του. Πολλοί άνθρωποι μπορεί να αισθάνονται λίγο αφηρημένοι όταν συναντούν για πρώτη φορά αυτόν τον δείκτη. Είναι πραγματικά πολύ εύκολο να το καταλάβεις. Το ολικό άζωτο είναι το άθροισμα όλων των μορφών αζώτου:
οργανικό άζωτο
αμμωνιακό άζωτο
Νιτρώδες άζωτο
Νιτρικό άζωτο
Μαζί αποτελούν τη συνολική περιεκτικότητα σε άζωτο στο νερό. Μερικές φορές το άζωτο αμμωνίας σε ένα σύστημα είναι ήδη πολύ χαμηλό, αλλά το συνολικό άζωτο εξακολουθεί να είναι υψηλό.
Ο λόγος είναι συχνά ότι το νιτρικό άζωτο δεν έχει αφαιρεθεί περαιτέρω. Αυτός είναι και ο λόγος που πολλές μονάδες επεξεργασίας λυμάτων χρειάζεται να εγκαταστήσουν συστήματα απονιτροποίησης.
Από το οργανικό άζωτο στο άζωτο: Ένα ολοκληρωμένο ταξίδι
Εάν η διαδικασία της αλλαγής αζώτου στα λύματα απεικονιστεί ως διαδρομή, θα ήταν κατά προσέγγιση ως εξής:
Αυτή η διαδρομή είναι στην πραγματικότητα αυτό που συχνά αναφέρουμε ως διαδικασία βιολογικής απονιτροποίησης.
Φαινομενικά ένα απλό μονοπάτι, πίσω του κρύβεται ένα πολύπλοκο έργο που ολοκληρώθηκε από αμέτρητους μικροοργανισμούς που συνεργάζονται.
Κάθε στάδιο απαιτεί κατάλληλες περιβαλλοντικές συνθήκες.
διαλυμένο οξυγόνο
θερμοκρασία
πηγή άνθρακα
Ηλικία της λάσπης
Όλοι αυτοί οι παράγοντες θα επηρεάσουν αυτό το «ταξίδι αζώτου».
Εν κατακλείδι
Στην επεξεργασία λυμάτων, το «άζωτο» δεν είναι ένας απλός δείκτης. Μοιάζει περισσότερο με μια αλυσίδα που αλλάζει συνεχώς.
Από το άζωτο στην οργανική ύλη, στο άζωτο αμμωνίας, μετά στο νιτρικό άζωτο και τέλος στο αέριο άζωτο που επιστρέφει στον αέρα.
Η όλη διαδικασία είναι στην πραγματικότητα ένας μικροβιακός κύκλος.
Όταν κατανοούμε πραγματικά αυτές τις διαφορετικές μορφές αζώτου, γίνεται ευκολότερο να κατανοήσουμε πολλά φαινόμενα στα συστήματα επεξεργασίας λυμάτων.
για παράδειγμα
Γιατί αυξάνεται ξαφνικά το αμμωνιακό άζωτο
Γιατί συσσωρεύονται νιτρώδη
Γιατί το ολικό άζωτο είναι πάντα δύσκολο να τηρηθεί το πρότυπο
Οι απαντήσεις σε πολλά λειτουργικά προβλήματα κρύβονται στην πραγματικότητα μέσα σε αυτές τις «αλλαγές αζώτου».