I dag er «nitrogen» et viktig tema som ikke kan unngås i avløpsrenseindustrien. Mange operatører av avløpsrenseanlegg legger størst vekt på nitrogen, langt høyere enn COD og fosfor, fordi det er vanskelig å fjerne det. Under operasjonsprosessen overvåker de disse nitrogenindikatorene hver dag: ammoniakknitrogen, totalnitrogen, nitratnitrogen og nitrittnitrogen.
Men hvis det plutselig blir spurt: Hvor mange typer nitrogen er det i kloakken? Hva er forholdet deres?
Mange mennesker kan faktisk bli overrasket et øyeblikk. De fleste har kun god forståelse for «ammoniakknitrogen, totalnitrogen», og er ikke klar over forholdet mellom andre typer nitrogen. Liste nitrogenindikatorene som vi kan komme i kontakt med i avløpsrensing, inkludert ammoniakknitrogen, totalnitrogen, organisk nitrogen, uorganisk nitrogen, nitratnitrogen, nitrittnitrogen og Kjeldahl nitrogen,
Med så mange nitrogenindikatorer er forholdet mellom hvem som samhandler med hvem, hvem som samhandler med hvem og hvem som inkluderer hvem komplekse. Faktisk er ikke nitrogen et enkelt stoff i avløpsvann, men et familiesystem i stadig endring. Hvis kloakkbehandlingen blir sett på som en reise, så opplever også nitrogenet i kloakken et eget «liv». I dag i denne artikkelen vil vi sortere ut de intrikate relasjonene som er involvert.
Nitrogenet i kloakk kan faktisk deles inn i to kategorier
Fra et bredt klassifiseringsperspektiv er nitrogen i avløpsvann hovedsakelig delt inn i to kategorier:
organisk nitrogen
uorganisk nitrogen
Å forstå disse to typene nitrogen er det første trinnet i å forstå formene for nitrogen i avløpsvann.
La oss snakke om organisk nitrogen først. Enkelt sagt er organisk nitrogen nitrogenet som er skjult i organisk materiale
for eksempel
protein
aminosyre
urea
organisk amin
Peptidforbindelser
Nitroforbindelser
Disse stoffene er svært vanlige i husholdningskloakk, matavløpsvann og akvakulturavløp.
For eksempel inneholder et kjøttstykke, en bolle med rester av ris, vegetabilsk vaskevann og menneskelig ekskrementer en stor mengde organisk nitrogen.
Og en annen type er: uorganisk nitrogen
Det er tre hovedformer for uorganisk nitrogen i avløpsvann:
ammoniakk nitrogen
Nitritt nitrogen
Nitrat nitrogen
Disse tre typene nitrogen er de mest essensielle formene i kloakkbehandlingsprosessen. Mange ganger er indikatorene vi tester faktisk sentrert rundt disse tre typene nitrogen.
Organisk nitrogen: den "primitive formen" av nitrogen
Ved begynnelsen av innkjøringen til renseanlegget er det meste av nitrogenet faktisk organisk nitrogen.
Fordi husholdningskloakk i seg selv er fylt med forskjellige organiske forbindelser.
Disse organiske nitrogenforbindelsene vil ikke bli fjernet direkte, de vil først gjennomgå en prosess: ammonifisering
Enkelt sagt, mikroorganismer bryter ned organisk materiale.
Under denne prosessen brytes stoffer som proteiner og aminosyrer gradvis ned, og frigjør til slutt et veldig kjent stoff: ammoniakknitrogen. I avløpsrenseanlegg er det derfor vanlig å se en situasjon hvor ammoniakknitrogen ikke synker, men i stedet øker. Mange nybegynnere vil være veldig nervøse når de ser disse dataene, og tenker at systemet har et problem. Egentlig er det unødvendig, noen ganger er det bare fordi det organiske nitrogenet i systemet blir spaltet.
Med andre ord, organisk nitrogen forvandles til ammoniakknitrogen. ,
Ammoniakknitrogen (NH ∝ - N): den mest kjente indikatoren for kloakkrenseanlegg
Hvis nitrogen i kloakk har en "hovedperson", må det være ammoniakknitrogen. Fordi nesten alle kloakkrenseanlegg vil fokusere på denne indikatoren. Det er to grunner til at ammoniakknitrogen er viktig.
En grunn er at det har en betydelig innvirkning på miljøet. Etter å ha kommet inn i vannet forbruker ammoniakknitrogen en stor mengde oppløst oksygen og kan også være giftig for fisk.
En annen grunn er at ammoniakknitrogen er utgangspunktet for denitrifikasjonsreaksjonen.
I biologiske behandlingssystemer blir ammoniakknitrogen utnyttet av en spesiell type bakterier kalt nitrifiserende bakterier
Under aerobe forhold vil nitrifiserende bakterier gradvis oksidere ammoniakknitrogen. Denne prosessen fullføres imidlertid ikke i ett trinn. Men det er en to-prosess.
Nitrittnitrogen (NO ₂⁻ - N): "mellomstasjonen" i denitrifikasjonsprosessen
Det første produktet av ammoniakknitrogenoksidasjon er nitrittnitrogen, som faktisk er ustabilt i mange avløpsrenseanlegg. Fordi når den først er dannet, fortsetter den vanligvis å oksidere raskt.
Men i noen tilfeller kan nitrittnitrogen plutselig øke.
for eksempel
Nitrifikasjonssystemet er påvirket
Utilstrekkelig oppløst oksygen
temperaturendringer
Ustabil slamalder
På dette tidspunktet kan nitrittnitrogen samle seg i systemet.
Nitrittnitrogen har en egenskap: det er mer giftig enn ammoniakknitrogen.
Hvis konsentrasjonen er for høy, kan det ikke bare påvirke mikroorganismer, men også ha innvirkning på avløpskvaliteten.
Så mange operatører føler seg nervøse når de ser en økning i nitrittnitrogen.
Nitratnitrogen (NO ∝⁻ - N): det siste trinnet i denitrifikasjon
I det andre trinnet av nitrifikasjonsreaksjonen vil nitrittnitrogen fortsette å oksideres.
Sluttdannelse: nitratnitrogen
Denne prosessen krever også oksygen og involvering av en annen type bakterier.
Når systemet går stabilt, vil mesteparten av ammoniakknitrogenet etter hvert bli til nitratnitrogen.
Men saken er ikke over ennå. Hvis det stopper her, vil det fortsatt være nitrogen i vannet.
Så renseanlegget trenger fortsatt ett steg til: denitrifisering.
Under hypoksiske forhold reduserer denitrifiserende bakterier nitratnitrogen gradvis.
Til slutt generere en gass: nitrogen
Nitrogen vil frigjøres fra vann og returnere til luften.
På dette tidspunktet er nitrogen virkelig fjernet.
Total nitrogen (TN) er faktisk en stor samling av nitrogenfamilien
I det elektroniske overvåkingssystemet før kloakkbehandling er total nitrogenovervåking nå en fast gjenstand som ikke kan treffes av lynet, noe som indikerer viktigheten. Mange mennesker kan føle seg litt abstrakte når de først møter denne indikatoren. Det er faktisk ganske enkelt å forstå. Total nitrogen er summen av alle former for nitrogen:
organisk nitrogen
ammoniakk nitrogen
Nitritt nitrogen
Nitrat nitrogen
De utgjør til sammen det totale nitrogeninnholdet i vann. Noen ganger er ammoniakknitrogenet i et system allerede veldig lavt, men det totale nitrogenet er fortsatt høyt.
Årsaken er ofte at nitratnitrogen ikke er fjernet ytterligere. Dette er også grunnen til at mange renseanlegg må installere denitrifikasjonssystemer.
Fra organisk nitrogen til nitrogen: En komplett reise
Hvis prosessen med nitrogenforandring i kloakk er plottet som en rute, vil den omtrent være som følger:
Denne ruten er faktisk det vi ofte refererer til som den biologiske denitrifikasjonsprosessen.
Tilsynelatende en enkel vei, bak den ligger et komplekst prosjekt fullført av utallige mikroorganismer som jobber sammen.
Hvert trinn krever passende miljøforhold.
oppløst oksygen
temperatur
karbonkilde
Slam alder
Disse faktorene vil alle påvirke denne "nitrogenreisen".
Avslutningsvis
Ved kloakkbehandling er ikke "nitrogen" en enkel indikator. Det er mer som en kjede i stadig endring.
Fra nitrogen i organisk materiale, til ammoniakknitrogen, deretter til nitratnitrogen, og til slutt til nitrogengass som returnerer til luften.
Hele prosessen er faktisk en mikrobiell dominert syklus.
Når vi virkelig forstår disse forskjellige formene for nitrogen, blir det lettere å forstå mange fenomener i kloakkbehandlingssystemer.
for eksempel
Hvorfor øker ammoniakknitrogen plutselig
Hvorfor akkumuleres nitritt
Hvorfor er totalnitrogen alltid vanskelig å oppfylle standarden
Svarene på mange driftsproblemer er faktisk skjult i disse "nitrogenforandringene".