I dagsläget är "kväve" ett viktigt ämne som inte kan undvikas inom avloppsreningsindustrin. Många operatörer av avloppsreningsverk ägnar den största uppmärksamheten åt kväve, mycket högre än COD och fosfor, eftersom dess avlägsningssvårigheter är den högsta. Under driftprocessen övervakar de dessa kväveindikatorer varje dag: ammoniakkväve, totalt kväve, nitratkväve och nitritkväve.
Men om man plötsligt frågar: Hur många typer av kväve finns det i avloppet? Vad är deras förhållande?
Många människor kan faktiskt bli förvånade för ett ögonblick. De flesta människor har bara en god förståelse för "ammoniakkväve, totalt kväve", och är inte klara över sambandet mellan andra typer av kväve. Lista de kväveindikatorer som vi kan komma i kontakt med vid rening av avloppsvatten, inklusive ammoniakkväve, totalkväve, organiskt kväve, oorganiskt kväve, nitratkväve, nitritkväve och Kjeldahl-kväve,
Med så många kväveindikatorer är relationerna mellan vem som interagerar med vem, vem som interagerar med vem och vem som inkluderar vem komplexa. Faktum är att kväve inte är ett enkelt ämne i avloppsvatten, utan ett ständigt föränderligt familjesystem. Om avloppsrening ses som en resa, så upplever även kvävet i avloppsvattnet ett eget "liv". Idag i den här artikeln kommer vi att reda ut de invecklade relationerna som är involverade.
Kvävet i avloppet kan faktiskt delas in i två kategorier
Ur ett brett klassificeringsperspektiv delas kväve i avloppsvatten huvudsakligen in i två kategorier:
organiskt kväve
oorganiskt kväve
Att förstå dessa två typer av kväve är det första steget för att förstå formerna av kväve i avloppsvatten.
Låt oss prata om organiskt kväve först. Enkelt uttryckt är organiskt kväve det kväve som är gömt i organiskt material
till exempel
protein
aminosyra
urea
organisk amin
Peptidföreningar
Nitroföreningar
Dessa ämnen är mycket vanliga i hushållsavlopp, matavloppsvatten och vattenbruksavlopp.
Till exempel innehåller en köttbit, en skål med överblivet ris, grönsakstvättvatten och mänskliga exkrementer en stor mängd organiskt kväve.
Och en annan typ är: oorganiskt kväve
Det finns tre huvudformer av oorganiskt kväve i avloppsvatten:
ammoniak kväve
Nitritkväve
Nitratkväve
Dessa tre typer av kväve är de viktigaste formerna i reningsprocessen. Många gånger är indikatorerna vi testar faktiskt centrerade kring dessa tre typer av kväve.
Organiskt kväve: den "primitiva formen" av kväve
I början av att gå in i avloppsreningsverket är det mesta av kvävet faktiskt organiskt kväve.
Eftersom hushållsavlopp i sig är fyllt med olika organiska föreningar.
Dessa organiska kväveföreningar kommer inte att avlägsnas direkt, de kommer först att genomgå en process: ammonifiering
Enkelt uttryckt, mikroorganismer bryter ner organiskt material.
Under denna process bryts ämnen som proteiner och aminosyror gradvis ned, vilket i slutändan frigör ett mycket välbekant ämne: ammoniakkväve. Därför är det i avloppsreningssystem vanligt att se en situation där ammoniakkvävet inte minskar utan istället ökar. Många nybörjare kommer att vara väldigt nervösa när de ser denna information och tror att systemet har ett problem. Egentligen är det onödigt, ibland beror det bara på att det organiska kvävet i systemet håller på att bryts ner.
Med andra ord omvandlas organiskt kväve till ammoniakkväve. ,
Ammoniakkväve (NH ∝ - N): den mest kända indikatorn för reningsverk
Om kväve i avlopp har en "protagonist" måste det vara ammoniakkväve. Eftersom nästan alla avloppsreningsverk kommer att fokusera på denna indikator. Det finns två anledningar till varför ammoniakkväve är viktigt.
En anledning är att det har en betydande påverkan på miljön. Efter att ha kommit in i vattnet förbrukar ammoniakkväve en stor mängd löst syre och kan även vara giftigt för fisk.
En annan anledning är att ammoniakkväve är utgångspunkten för denitrifieringsreaktionen.
I biologiska reningssystem utnyttjas ammoniakkväve av en speciell typ av bakterier som kallas nitrifierande bakterier
Under aeroba förhållanden kommer nitrifierande bakterier gradvis att oxidera ammoniakkväve. Denna process slutförs dock inte i ett steg. Men det är en process i två-steg.
Nitritkväve (NO ₂⁻ - N): "mellanstationen" i denitrifieringsprocessen
Den första produkten av ammoniak-kväveoxidation är nitritkväve, som faktiskt är instabilt i många avloppsreningsverk. För när den väl har bildats fortsätter den vanligtvis att oxidera snabbt.
Men i vissa fall kan nitritkvävet plötsligt öka.
till exempel
Nitrifikationssystemet påverkas
Otillräckligt löst syre
temperaturförändring
Instabil slamålder
Vid denna tidpunkt kan nitritkväve ansamlas i systemet.
Nitritkväve har en egenskap: det är giftigare än ammoniakkväve.
Om koncentrationen är för hög kan det inte bara påverka mikroorganismer utan också påverka avloppskvaliteten.
Så många operatörer känner sig nervösa när de ser en ökning av nitritkväve.
Nitratkväve (NO ∝⁻ - N): det sista steget av denitrifiering
I det andra steget av nitrifikationsreaktionen kommer nitritkväve att fortsätta att oxideras.
Slutlig bildning: nitratkväve
Denna process kräver också syre och inblandning av en annan typ av bakterier.
När systemet går stabilt kommer det mesta av ammoniakkvävet så småningom att förvandlas till nitratkväve.
Men saken är inte över än. Om det stannar här kommer kväve fortfarande att finnas kvar i vattnet.
Så reningsverket behöver fortfarande ett steg till: denitrifiering.
Under hypoxiska förhållanden minskar denitrifierande bakterier gradvis nitratkvävet.
Äntligen generera en gas: kväve
Kväve kommer att frigöras från vattnet och återgå till luften.
Vid denna tidpunkt är kvävet verkligen borttaget.
Totalt kväve (TN) är faktiskt en stor samling av kvävefamiljen
I onlineövervakningssystemet före avloppsrening är total kväveövervakning nu en fast post som inte kan träffas av blixten, vilket indikerar dess betydelse. Många människor kan känna sig lite abstrakta när de först möter denna indikator. Det är faktiskt ganska lätt att förstå. Totalt kväve är summan av alla former av kväve:
organiskt kväve
ammoniak kväve
Nitritkväve
Nitratkväve
De utgör tillsammans den totala kvävehalten i vatten. Ibland är ammoniakkvävet i ett system redan mycket lågt, men det totala kvävet är fortfarande högt.
Orsaken är ofta att nitratkväve inte har avlägsnats ytterligare. Detta är också anledningen till att många avloppsreningsverk behöver installera denitrifieringssystem.
Från organiskt kväve till kväve: En komplett resa
Om processen med kväveförändring i avloppsvatten ritas upp som en rutt, skulle den ungefär vara som följer:
Denna väg är faktiskt vad vi ofta refererar till som den biologiska denitrifieringsprocessen.
Till synes en enkel väg, bakom den ligger ett komplext projekt som slutförts av otaliga mikroorganismer som arbetar tillsammans.
Varje steg kräver lämpliga miljöförhållanden.
löst syre
temperatur
kolkälla
Slamålder
Dessa faktorer kommer alla att påverka denna "kväveresa".
Avslutningsvis
I avloppsrening är "kväve" ingen enkel indikator. Det är mer som en kedja som ständigt förändras.
Från kväve i organiskt material, till ammoniakkväve, sedan till nitratkväve och slutligen till kvävgas som återvänder till luften.
Hela processen är faktiskt en mikrobiell dominerad cykel.
När vi verkligen förstår dessa olika former av kväve blir det lättare att förstå många fenomen i avloppsreningssystem.
till exempel
Varför ökar ammoniakkvävet plötsligt
Varför ackumuleras nitrit
Varför är totalkväve alltid svårt att uppfylla standarden
Svaren på många driftsproblem är faktiskt gömda i dessa "kväveförändringar".