Attualmente, l'"azoto" è un argomento importante che non può essere evitato nel settore del trattamento delle acque reflue. Molti operatori di impianti di trattamento delle acque reflue prestano la massima attenzione all'azoto, di gran lunga superiore al COD e al fosforo, perché la sua difficoltà di rimozione è la più alta. Durante il processo operativo, monitorano quotidianamente questi indicatori di azoto: azoto ammoniacale, azoto totale, azoto nitrato e azoto nitrito.
Ma se improvvisamente ci chiedessimo: quanti tipi di azoto ci sono nelle acque reflue? Qual è la loro relazione?
Molte persone potrebbero effettivamente rimanere sconcertate per un momento. La maggior parte delle persone ha una buona conoscenza solo di "azoto ammoniacale, azoto totale" e non ha ben chiaro il rapporto tra altri tipi di azoto. Elencare gli indicatori di azoto con cui possiamo entrare in contatto nel trattamento delle acque reflue, tra cui azoto ammoniacale, azoto totale, azoto organico, azoto inorganico, azoto nitrato, azoto nitrito e azoto Kjeldahl,
Con così tanti indicatori di azoto, le relazioni tra chi interagisce con chi, chi interagisce con chi e chi include chi sono complesse. L’azoto, infatti, non è una semplice sostanza presente nelle acque reflue, ma un sistema familiare in continua evoluzione. Se il trattamento delle acque reflue viene visto come un viaggio, anche l'azoto presente nelle acque reflue vive una "vita" propria. Oggi in questo articolo risolveremo le complesse relazioni coinvolte.
L'azoto nelle acque reflue può effettivamente essere suddiviso in due categorie
Da un’ampia prospettiva di classificazione, l’azoto nelle acque reflue è principalmente suddiviso in due categorie:
azoto organico
azoto inorganico
Comprendere questi due tipi di azoto è il primo passo per comprendere le forme di azoto nelle acque reflue.
Parliamo prima dell'azoto organico. In poche parole, l’azoto organico è l’azoto nascosto nella materia organica
Per esempio
proteina
amminoacido
urea
ammina organica
Composti peptidici
Composti nitro
Queste sostanze sono molto comuni nelle acque reflue domestiche, nelle acque reflue alimentari e nelle acque reflue dell'acquacoltura.
Ad esempio, un pezzo di carne, una ciotola di riso avanzato, l’acqua di lavaggio delle verdure e gli escrementi umani contengono tutti una grande quantità di azoto organico.
E un altro tipo è: azoto inorganico
Esistono tre forme principali di azoto inorganico nelle acque reflue:
azoto ammoniacale
Azoto nitrito
Azoto nitrato
Questi tre tipi di azoto sono le forme più essenziali nel processo di trattamento delle acque reflue. Molte volte, gli indicatori che testiamo sono in realtà incentrati su questi tre tipi di azoto.
Azoto organico: la "forma primitiva" dell'azoto
All'inizio dell'ingresso nell'impianto di trattamento delle acque reflue, la maggior parte dell'azoto è in realtà azoto organico.
Perché le stesse acque reflue domestiche sono piene di vari composti organici.
Questi composti organici dell'azoto non verranno rimossi direttamente, ma subiranno prima un processo: l'ammonificazione
In poche parole, i microrganismi decompongono la materia organica.
Durante questo processo, sostanze come proteine e amminoacidi vengono gradualmente degradate, rilasciando infine una sostanza molto familiare: l’azoto ammoniacale. Pertanto, nei sistemi di trattamento delle acque reflue, è comune vedere una situazione in cui l'azoto ammoniacale non diminuisce ma invece aumenta. Molti operatori alle prime armi saranno molto nervosi quando vedranno questi dati, pensando che il sistema abbia un problema. In realtà non è necessario, a volte è solo perché l'azoto organico nel sistema viene decomposto.
In altre parole, l’azoto organico si sta trasformando in azoto ammoniacale. ,
Azoto ammoniacale (NH ∝ - N): l'indicatore più familiare per gli impianti di trattamento delle acque reflue
Se l'azoto nelle acque reflue ha un "protagonista", deve essere l'azoto ammoniacale. Perché quasi tutti gli impianti di trattamento delle acque reflue si concentreranno su questo indicatore. Ci sono due ragioni per cui l’azoto ammoniacale è importante.
Uno dei motivi è che ha un impatto significativo sull’ambiente. Dopo essere entrato nell'acqua, l'azoto ammoniacale consuma una grande quantità di ossigeno disciolto e può essere tossico anche per i pesci.
Un altro motivo è che l'azoto ammoniacale è il punto di partenza della reazione di denitrificazione.
Nei sistemi di trattamento biologico, l'azoto ammoniacale viene utilizzato da un tipo speciale di batteri chiamati batteri nitrificanti
In condizioni aerobiche, i batteri nitrificanti ossideranno gradualmente l’azoto ammoniacale. Tuttavia, questo processo non viene completato in un unico passaggio. Ma è un processo in due-fasi.
Azoto nitrito (NO ₂⁻ - N): la "stazione intermedia" nel processo di denitrificazione
Il primo prodotto dell'ossidazione dell'azoto ammoniacale è l'azoto nitrito, che in realtà è instabile in molti impianti di trattamento delle acque reflue. Perché una volta formato, solitamente continua a ossidarsi rapidamente.
Ma in alcuni casi, l’azoto nitrito può aumentare improvvisamente.
Per esempio
Il sistema di nitrificazione è interessato
Ossigeno disciolto insufficiente
cambiamento di temperatura
Età dei fanghi instabile
A questo punto, l'azoto nitrito potrebbe accumularsi nel sistema.
L'azoto nitrito ha una caratteristica: è più tossico dell'azoto ammoniacale.
Se la concentrazione è troppo elevata, potrebbe non solo influenzare i microrganismi, ma anche avere un impatto sulla qualità degli effluenti.
Molti operatori si sentono nervosi quando vedono un aumento dei nitriti di azoto.
Azoto nitrato (NO ∝⁻ - N): la fase finale della denitrificazione
Nella seconda fase della reazione di nitrificazione, l'azoto nitrito continuerà ad essere ossidato.
Formazione finale: azoto nitrico
Questo processo richiede anche ossigeno e il coinvolgimento di un altro tipo di batteri.
Quando il sistema funziona in modo stabile, la maggior parte dell'azoto ammoniacale finirà per trasformarsi in azoto nitrato.
Ma la questione non è ancora finita. Se si ferma qui, l’azoto rimarrà comunque nell’acqua.
Quindi l’impianto di trattamento delle acque reflue necessita ancora di un ulteriore passaggio: la denitrificazione.
In condizioni ipossiche, i batteri denitrificanti riducono gradualmente l’azoto nitrico.
Infine generare un gas: l'azoto
L'azoto verrà rilasciato dall'acqua e ritornerà nell'aria.
A questo punto l’azoto viene veramente rimosso.
L'azoto totale (TN) è in realtà un ampio insieme di famiglie di azoto
Nel sistema di monitoraggio online prima del trattamento delle acque reflue, il monitoraggio dell'azoto totale è ora un elemento fisso che non può essere colpito dai fulmini, il che ne indica l'importanza. Molte persone potrebbero sentirsi un po’ astratte quando incontrano per la prima volta questo indicatore. In realtà è abbastanza facile da capire. L’azoto totale è la somma di tutte le forme di azoto:
azoto organico
azoto ammoniacale
Azoto nitrito
Azoto nitrato
Insieme costituiscono il contenuto totale di azoto nell'acqua. A volte l'azoto ammoniacale in un sistema è già molto basso, ma l'azoto totale è ancora elevato.
Spesso il motivo è che l'azoto nitrico non è stato ulteriormente rimosso. Questo è anche il motivo per cui molti impianti di trattamento delle acque reflue necessitano di installare sistemi di denitrificazione.
Dall'azoto organico all'azoto: un viaggio completo
Se il processo di variazione dell'azoto nelle acque reflue venisse tracciato come un percorso, sarebbe approssimativamente il seguente:
Questo percorso è in realtà quello che spesso chiamiamo processo di denitrificazione biologica.
Apparentemente un percorso semplice, dietro si nasconde un progetto complesso portato a termine da innumerevoli microrganismi che lavorano insieme.
Ogni fase richiede condizioni ambientali adeguate.
ossigeno disciolto
temperatura
fonte di carbonio
Età dei fanghi
Tutti questi fattori influenzeranno questo "viaggio dell'azoto".
Insomma
Nel trattamento delle acque reflue, l'"azoto" non è un semplice indicatore. È più simile a una catena in costante cambiamento.
Dall'azoto presente nella materia organica, all'azoto ammoniacale, quindi all'azoto nitrico e infine all'azoto gassoso che ritorna nell'aria.
L’intero processo è in realtà un ciclo dominato dai microbi.
Quando comprendiamo veramente queste diverse forme di azoto, diventa più facile comprendere molti fenomeni nei sistemi di trattamento delle acque reflue.
Per esempio
Perché l'azoto ammoniacale aumenta improvvisamente
Perchè si accumula il nitrito?
Perché l'azoto totale è sempre difficile da soddisfare lo standard
Le risposte a molti problemi operativi sono in realtà nascoste in questi “cambiamenti di azoto”.
