Pada masa ini, "nitrogen" adalah topik penting yang tidak boleh dielakkan dalam industri rawatan kumbahan. Banyak pengendali loji rawatan kumbahan memberi perhatian tertinggi kepada nitrogen, jauh lebih tinggi daripada COD dan fosforus, kerana kesukaran penyingkirannya adalah yang paling tinggi. Semasa proses operasi, mereka memantau penunjuk nitrogen ini setiap hari: nitrogen ammonia, jumlah nitrogen, nitrogen nitrat dan nitrogen nitrit.
Tetapi jika tiba-tiba ditanya: Berapa banyak jenis nitrogen yang terdapat dalam kumbahan? Apakah hubungan mereka?
Ramai orang sebenarnya mungkin terperanjat seketika. Kebanyakan orang hanya mempunyai pemahaman yang baik tentang "nitrogen ammonia, jumlah nitrogen", dan tidak jelas tentang hubungan antara jenis nitrogen yang lain. Senaraikan penunjuk nitrogen yang boleh kita hubungi dalam rawatan kumbahan, termasuk nitrogen ammonia, jumlah nitrogen, nitrogen organik, nitrogen tak organik, nitrogen nitrat, nitrogen nitrit dan nitrogen Kjeldahl,
Dengan begitu banyak penunjuk nitrogen, hubungan antara siapa berinteraksi dengan siapa, siapa berinteraksi dengan siapa, dan siapa termasuk siapa adalah kompleks. Sebenarnya, nitrogen bukanlah bahan mudah dalam air sisa, tetapi sistem keluarga yang sentiasa berubah. Jika rawatan kumbahan dilihat sebagai satu perjalanan, maka nitrogen dalam kumbahan juga mengalami "kehidupan" sendiri. Hari ini dalam artikel ini, kami akan menyelesaikan hubungan rumit yang terlibat.
Nitrogen dalam kumbahan sebenarnya boleh dibahagikan kepada dua kategori
Dari perspektif klasifikasi yang luas, nitrogen dalam air sisa terbahagi terutamanya kepada dua kategori:
nitrogen organik
nitrogen bukan organik
Memahami kedua-dua jenis nitrogen ini adalah langkah pertama dalam memahami bentuk nitrogen dalam air sisa.
Mari kita bercakap tentang nitrogen organik terlebih dahulu. Ringkasnya, nitrogen organik ialah nitrogen yang tersembunyi dalam bahan organik
contohnya
protein
asid amino
urea
amina organik
Sebatian peptida
Sebatian nitro
Bahan-bahan ini sangat biasa dalam kumbahan domestik, air sisa makanan, dan air sisa akuakultur.
Contohnya, seketul daging, semangkuk sisa nasi, air basuhan sayur-sayuran, dan najis manusia semuanya mengandungi sejumlah besar nitrogen organik.
Dan jenis lain ialah: nitrogen bukan organik
Terdapat tiga bentuk utama nitrogen tak organik dalam air sisa:
nitrogen ammonia
Nitrit nitrogen
Nitrat nitrogen
Ketiga-tiga jenis nitrogen ini merupakan bentuk yang paling penting dalam proses rawatan kumbahan. Banyak kali, penunjuk yang kami uji sebenarnya tertumpu pada tiga jenis nitrogen ini.
Nitrogen organik: "bentuk primitif" nitrogen
Pada permulaan memasuki loji rawatan kumbahan, kebanyakan nitrogen sebenarnya adalah nitrogen organik.
Kerana kumbahan domestik itu sendiri dipenuhi dengan pelbagai sebatian organik.
Sebatian nitrogen organik ini tidak akan disingkirkan secara langsung, ia akan menjalani proses pertama: ammonifikasi
Ringkasnya, mikroorganisma mengurai bahan organik.
Semasa proses ini, bahan seperti protein dan asid amino secara beransur-ansur terdegradasi, akhirnya membebaskan bahan yang sangat biasa: nitrogen ammonia. Oleh itu, dalam sistem rawatan kumbahan, adalah perkara biasa untuk melihat keadaan di mana nitrogen ammonia tidak berkurangan sebaliknya meningkat. Ramai pengendali baru akan menjadi sangat gementar apabila mereka melihat data ini, memikirkan bahawa sistem mempunyai masalah. Sebenarnya, ia tidak perlu, kadang-kadang ia hanya kerana nitrogen organik dalam sistem sedang terurai.
Dengan kata lain, nitrogen organik berubah menjadi nitrogen ammonia. ,
Nitrogen ammonia (NH ∝ - N): penunjuk yang paling biasa untuk loji rawatan kumbahan
Jika nitrogen dalam kumbahan mempunyai "protagonis", ia mestilah nitrogen ammonia. Kerana hampir semua loji rawatan kumbahan akan memberi tumpuan kepada penunjuk ini. Terdapat dua sebab mengapa nitrogen ammonia penting.
Salah satu sebabnya ialah ia mempunyai kesan yang ketara terhadap alam sekitar. Selepas memasuki air, nitrogen ammonia menggunakan sejumlah besar oksigen terlarut dan juga boleh menjadi toksik kepada ikan.
Sebab lain ialah nitrogen ammonia adalah titik permulaan tindak balas denitrifikasi.
Dalam sistem rawatan biologi, nitrogen ammonia digunakan oleh sejenis bakteria khas yang dipanggil bakteria nitrifikasi
Di bawah keadaan aerobik, bakteria nitrifikasi akan secara beransur-ansur mengoksida nitrogen ammonia. Walau bagaimanapun, proses ini tidak selesai dalam satu langkah. Tetapi ia adalah proses dua-langkah.
Nitrit nitrogen (NO ₂⁻ - N): "stesen perantaraan" dalam proses denitrifikasi
Produk pertama pengoksidaan nitrogen ammonia ialah nitrogen nitrit, yang sebenarnya tidak stabil dalam banyak loji rawatan air sisa. Kerana apabila terbentuk, ia biasanya terus teroksida dengan cepat.
Tetapi dalam beberapa kes, nitrogen nitrit mungkin meningkat secara tiba-tiba.
contohnya
Sistem nitrifikasi terjejas
oksigen terlarut yang tidak mencukupi
perubahan suhu
Umur enapcemar yang tidak stabil
Pada ketika ini, nitrogen nitrit mungkin terkumpul dalam sistem.
Nitrit nitrogen mempunyai ciri: ia lebih toksik daripada nitrogen ammonia.
Sekiranya kepekatan terlalu tinggi, ia mungkin bukan sahaja menjejaskan mikroorganisma, tetapi juga memberi kesan kepada kualiti efluen.
Begitu ramai pengendali berasa gementar apabila mereka melihat peningkatan nitrogen nitrit.
Nitrogen nitrat (NO ∝⁻ - N): langkah terakhir penyahtelan
Dalam langkah kedua tindak balas nitrifikasi, nitrogen nitrit akan terus teroksida.
Pembentukan akhir: nitrogen nitrat
Proses ini juga memerlukan oksigen dan penglibatan sejenis bakteria lain.
Apabila sistem berjalan dengan stabil, kebanyakan nitrogen ammonia akhirnya akan bertukar menjadi nitrogen nitrat.
Tetapi perkara itu belum selesai. Jika ia berhenti di sini, nitrogen masih akan kekal di dalam air.
Oleh itu, loji rawatan kumbahan masih memerlukan satu langkah lagi: denitrifikasi.
Di bawah keadaan hipoksik, bakteria denitrifikasi secara beransur-ansur mengurangkan nitrogen nitrat.
Akhirnya menjana gas: nitrogen
Nitrogen akan dibebaskan daripada air dan kembali ke udara.
Pada ketika ini, nitrogen benar-benar dikeluarkan.
Jumlah nitrogen (TN) sebenarnya adalah koleksi besar keluarga nitrogen
Dalam sistem pemantauan dalam talian sebelum rawatan kumbahan, pemantauan nitrogen jumlah kini merupakan item tetap yang tidak boleh disambar petir, menunjukkan kepentingannya. Ramai orang mungkin berasa agak abstrak apabila mereka mula-mula menemui penunjuk ini. Ia sebenarnya agak mudah untuk difahami. Jumlah nitrogen ialah jumlah semua bentuk nitrogen:
nitrogen organik
nitrogen ammonia
Nitrit nitrogen
Nitrat nitrogen
Mereka bersama-sama membentuk jumlah kandungan nitrogen dalam air. Kadangkala nitrogen ammonia dalam sistem sudah sangat rendah, tetapi jumlah nitrogen masih tinggi.
Sebabnya selalunya nitrogen nitrat belum lagi dibuang. Ini juga sebab mengapa banyak loji rawatan kumbahan perlu memasang sistem denitrifikasi.
Daripada Nitrogen Organik kepada Nitrogen: Perjalanan Lengkap
Jika proses perubahan nitrogen dalam kumbahan diplot sebagai laluan, secara kasarnya adalah seperti berikut:
Laluan ini sebenarnya yang sering kita sebut sebagai proses denitrifikasi biologi.
Seolah-olah jalan yang mudah, di belakangnya terdapat projek kompleks yang disiapkan oleh mikroorganisma yang tidak terkira banyaknya yang bekerja bersama.
Setiap peringkat memerlukan keadaan persekitaran yang sesuai.
oksigen terlarut
suhu
sumber karbon
Umur enap cemar
Faktor-faktor ini semuanya akan mempengaruhi 'perjalanan nitrogen' ini.
Kesimpulannya
Dalam rawatan kumbahan, "nitrogen" bukanlah penunjuk mudah. Ia lebih seperti rantaian yang sentiasa berubah.
Daripada nitrogen dalam bahan organik, kepada nitrogen ammonia, kemudian kepada nitrogen nitrat, dan akhirnya kepada gas nitrogen kembali ke udara.
Keseluruhan proses sebenarnya adalah kitaran yang dikuasai oleh mikrob.
Apabila kita benar-benar memahami bentuk nitrogen yang berbeza ini, ia menjadi lebih mudah untuk memahami banyak fenomena dalam sistem rawatan kumbahan.
contohnya
Mengapa ammonia nitrogen tiba-tiba meningkat
Mengapa nitrit terkumpul
Mengapa jumlah nitrogen sentiasa sukar untuk memenuhi piawaian
Jawapan kepada banyak masalah operasi sebenarnya tersembunyi dalam 'perubahan nitrogen' ini.