در حال حاضر «نیتروژن» موضوع مهمی است که در صنعت تصفیه فاضلاب نمی توان از آن اجتناب کرد. بسیاری از اپراتورهای تصفیه خانه های فاضلاب بیشترین توجه را به نیتروژن، بسیار بالاتر از COD و فسفر دارند، زیرا سختی حذف آن بالاترین است. در طول فرآیند عملیات، آنها هر روز این شاخص های نیتروژن را کنترل می کنند: نیتروژن آمونیاکی، نیتروژن کل، نیتروژن نیترات و نیتروژن نیتریت.
اما اگر ناگهان بپرسید: چند نوع نیتروژن در فاضلاب وجود دارد؟ رابطه آنها چیست؟
بسیاری از مردم ممکن است در واقع برای یک لحظه غافلگیر شوند. اکثر مردم فقط درک خوبی از "نیتروژن آمونیاکی، نیتروژن کل" دارند و در مورد رابطه بین انواع دیگر نیتروژن واضح نیستند. شاخص های نیتروژنی را که می توانیم در تصفیه فاضلاب با آنها در تماس باشیم، فهرست کنید، از جمله نیتروژن آمونیاکی، نیتروژن کل، نیتروژن آلی، نیتروژن معدنی، نیتروژن نیترات، نیتروژن نیتروژن و نیتروژن کجلدال.
با تعداد زیادی شاخص نیتروژن، روابط بین اینکه چه کسی با چه کسی تعامل دارد، چه کسی با چه کسی تعامل دارد و چه کسی شامل چه کسی می شود پیچیده است. در واقع، نیتروژن یک ماده ساده در فاضلاب نیست، بلکه یک سیستم خانواده است که دائماً در حال تغییر است. اگر تصفیه فاضلاب به عنوان یک سفر در نظر گرفته شود، پس نیتروژن موجود در فاضلاب نیز «زندگی» خود را تجربه می کند. امروز در این مقاله، ما روابط پیچیده ای را که در آن وجود دارد، مرتب می کنیم.
نیتروژن موجود در فاضلاب را می توان به دو دسته تقسیم کرد
از دیدگاه طبقه بندی گسترده، نیتروژن موجود در فاضلاب عمدتا به دو دسته تقسیم می شود:
نیتروژن آلی
نیتروژن معدنی
شناخت این دو نوع نیتروژن اولین قدم در درک اشکال نیتروژن در فاضلاب است.
بیایید ابتدا در مورد نیتروژن آلی صحبت کنیم. به بیان ساده، نیتروژن آلی نیتروژنی است که در مواد آلی پنهان شده است
به عنوان مثال
پروتئین
اسید آمینه
اوره
آمین آلی
ترکیبات پپتیدی
ترکیبات نیترو
این مواد در فاضلاب خانگی، فاضلاب مواد غذایی و فاضلاب آبزی پروری بسیار رایج هستند.
به عنوان مثال، یک تکه گوشت، یک کاسه برنج باقی مانده، آب شستشوی سبزیجات و فضولات انسان همگی حاوی مقدار زیادی نیتروژن آلی هستند.
و نوع دیگر: نیتروژن معدنی است
سه شکل اصلی نیتروژن معدنی در فاضلاب وجود دارد:
نیتروژن آمونیاکی
نیتروژن نیتریت
نیتروژن نیترات
این سه نوع نیتروژن ضروری ترین اشکال در فرآیند تصفیه فاضلاب هستند. اغلب اوقات، شاخص هایی که ما آزمایش می کنیم در واقع حول این سه نوع نیتروژن متمرکز می شوند.
نیتروژن آلی: "شکل ابتدایی" نیتروژن
در ابتدای ورود به تصفیه خانه فاضلاب، بیشتر نیتروژن در واقع نیتروژن آلی است.
زیرا خود فاضلاب خانگی از ترکیبات آلی مختلف پر می شود.
این ترکیبات آلی نیتروژن به طور مستقیم حذف نمی شوند، آنها ابتدا تحت یک فرآیند قرار می گیرند: آمونیفیکیشن
به زبان ساده، میکروارگانیسم ها مواد آلی را تجزیه می کنند.
در طی این فرآیند، موادی مانند پروتئین ها و اسیدهای آمینه به تدریج تجزیه می شوند و در نهایت یک ماده بسیار آشنا آزاد می شود: نیتروژن آمونیاکی. بنابراین، در سیستم های تصفیه فاضلاب، معمولاً وضعیتی مشاهده می شود که نیتروژن آمونیاکی کاهش نمی یابد بلکه در عوض افزایش می یابد. بسیاری از اپراتورهای تازه کار با دیدن این داده ها بسیار عصبی می شوند و فکر می کنند که سیستم مشکل دارد. در واقع، غیر ضروری است، گاهی اوقات فقط به این دلیل است که نیتروژن آلی در سیستم در حال تجزیه است.
به عبارت دیگر نیتروژن آلی در حال تبدیل به نیتروژن آمونیاکی است. ،
نیتروژن آمونیاکی (NH ∝ - N): آشناترین شاخص برای تصفیه خانه های فاضلاب
اگر نیتروژن موجود در فاضلاب دارای «پروتاگونیست» باشد، باید نیتروژن آمونیاکی باشد. زیرا تقریباً تمام تصفیه خانه های فاضلاب روی این شاخص تمرکز خواهند کرد. دو دلیل وجود دارد که چرا نیتروژن آمونیاکی مهم است.
یکی از دلایل این است که تاثیر قابل توجهی بر محیط زیست دارد. نیتروژن آمونیاکی پس از ورود به آب، مقدار زیادی اکسیژن محلول را مصرف می کند و همچنین می تواند برای ماهی سمی باشد.
دلیل دیگر این است که نیتروژن آمونیاکی نقطه شروع واکنش نیترات زدایی است.
در سیستم های تصفیه بیولوژیکی، نیتروژن آمونیاکی توسط نوع خاصی از باکتری به نام باکتری های نیتریفیک کننده استفاده می شود.
در شرایط هوازی، باکتری های نیتریفیک به تدریج نیتروژن آمونیاکی را اکسید می کنند. با این حال، این فرآیند در یک مرحله کامل نمی شود. اما این یک فرآیند دو مرحلهای- است.
نیتروژن نیتریت (NO ₂- - N): "ایستگاه میانی" در فرآیند نیتروژن زدایی
اولین محصول اکسیداسیون نیتروژن آمونیاکی نیتروژن نیتریت است که در واقع در بسیاری از تصفیه خانه های فاضلاب ناپایدار است. زیرا پس از تشکیل، معمولاً به سرعت به اکسید شدن ادامه می دهد.
اما در برخی موارد ممکن است نیتروژن نیتریت به طور ناگهانی افزایش یابد.
به عنوان مثال
سیستم نیتریفیکاسیون تحت تاثیر قرار گرفته است
اکسیژن محلول ناکافی
تغییر دما
سن لجن ناپایدار
در این مرحله، نیتروژن نیتریت ممکن است در سیستم انباشته شود.
نیتروژن نیتریت دارای یک ویژگی است: سمی تر از نیتروژن آمونیاکی است.
اگر غلظت خیلی زیاد باشد، نه تنها ممکن است بر میکروارگانیسم ها تأثیر بگذارد، بلکه بر کیفیت پساب نیز تأثیر بگذارد.
بنابراین بسیاری از اپراتورها وقتی افزایش نیتروژن نیتروژن را مشاهده می کنند، عصبی می شوند.
نیتروژن نیترات (NO ∝⁻ - N): مرحله نهایی نیتروژن زدایی
در مرحله دوم واکنش نیتریفیکاسیون، نیتروژن نیتریت به اکسید شدن ادامه خواهد داد.
تشکیل نهایی: نیتروژن نیترات
این فرآیند همچنین به اکسیژن و دخالت نوع دیگری از باکتری ها نیاز دارد.
هنگامی که سیستم به طور پایدار کار می کند، بیشتر نیتروژن آمونیاکی در نهایت به نیتروژن نیترات تبدیل می شود.
اما موضوع هنوز تمام نشده است. اگر اینجا متوقف شود، نیتروژن همچنان در آب باقی می ماند.
بنابراین تصفیه خانه فاضلاب هنوز به یک مرحله دیگر نیاز دارد: نیترات زدایی.
در شرایط هیپوکسیک، باکتری های نیترات زدایی به تدریج نیتروژن نیترات را کاهش می دهند.
در نهایت یک گاز تولید کنید: نیتروژن
نیتروژن از آب خارج می شود و به هوا باز می گردد.
در این مرحله نیتروژن واقعا حذف می شود.
نیتروژن کل (TN) در واقع مجموعه بزرگی از خانواده نیتروژن است
در سیستم مانیتورینگ آنلاین قبل از تصفیه فاضلاب، مانیتورینگ کل نیتروژن در حال حاضر یک آیتم ثابت است که صاعقه نمی تواند به آن برخورد کند و اهمیت آن را نشان می دهد. بسیاری از افراد ممکن است زمانی که برای اولین بار با این شاخص روبرو می شوند کمی احساس انتزاعی داشته باشند. در واقع درک آن بسیار آسان است. نیتروژن کل مجموع تمام اشکال نیتروژن است:
نیتروژن آلی
نیتروژن آمونیاکی
نیتروژن نیتریت
نیتروژن نیترات
آنها با هم کل نیتروژن آب را تشکیل می دهند. گاهی اوقات نیتروژن آمونیاکی در یک سیستم در حال حاضر بسیار کم است، اما نیتروژن کل هنوز بالاست.
دلیل اغلب این است که نیتروژن نیترات بیشتر حذف نشده است. همچنین به همین دلیل است که بسیاری از تصفیه خانه های فاضلاب نیاز به نصب سیستم های نیترات زدایی دارند.
از نیتروژن آلی تا نیتروژن: یک سفر کامل
اگر فرآیند تغییر نیتروژن در فاضلاب به عنوان یک مسیر ترسیم شود، تقریباً به صورت زیر خواهد بود:
این مسیر در واقع همان چیزی است که ما اغلب از آن به عنوان فرآیند نیترات زدایی بیولوژیکی یاد می کنیم.
به ظاهر یک مسیر ساده، پشت آن پروژه پیچیده ای نهفته است که توسط میکروارگانیسم های بی شماری با هم کار می کنند.
هر مرحله نیاز به شرایط محیطی مناسب دارد.
اکسیژن محلول
دما
منبع کربن
سن لجن
همه این عوامل بر این «سفر نیتروژن» تأثیر میگذارند.
در نتیجه
در تصفیه فاضلاب، "نیتروژن" یک شاخص ساده نیست. این بیشتر شبیه یک زنجیره دائما در حال تغییر است.
از نیتروژن در مواد آلی، به نیتروژن آمونیاکی، سپس نیتروژن نیترات، و در نهایت به گاز نیتروژن که به هوا باز می گردد.
کل فرآیند در واقع یک چرخه تحت سلطه میکروبی است.
هنگامی که ما واقعاً این اشکال مختلف نیتروژن را درک می کنیم، درک بسیاری از پدیده ها در سیستم های تصفیه فاضلاب آسان تر می شود.
به عنوان مثال
چرا نیتروژن آمونیاکی به طور ناگهانی افزایش می یابد؟
چرا نیتریت انباشته می شود
چرا نیتروژن کل همیشه برای رسیدن به استاندارد دشوار است
پاسخ به بسیاری از مشکلات عملیاتی در واقع در این "تغییرات نیتروژن" پنهان است.
