Šobrīd "slāpeklis" ir svarīga tēma, no kuras nevar izvairīties notekūdeņu attīrīšanas nozarē. Daudzi notekūdeņu attīrīšanas iekārtu operatori vislielāko uzmanību pievērš slāpeklim, kas ir daudz augstāks par ĶSP un fosforu, jo tā izvadīšanas grūtības ir visaugstākās. Darbības laikā viņi katru dienu uzrauga šos slāpekļa rādītājus: amonjaka slāpekli, kopējo slāpekli, nitrātu slāpekli un nitrītu slāpekli.
Bet, ja pēkšņi jautā: cik slāpekļa veidu ir notekūdeņos? Kādas ir viņu attiecības?
Daudzi cilvēki uz brīdi var būt pārsteigti. Lielākajai daļai cilvēku ir laba izpratne tikai par "amonjaka slāpekli, kopējo slāpekli", un viņiem nav skaidrības par saistību starp citiem slāpekļa veidiem. Uzskaitiet slāpekļa indikatorus, ar kuriem varam saskarties notekūdeņu attīrīšanas laikā, tostarp amonjaka slāpeklis, kopējais slāpeklis, organiskais slāpeklis, neorganiskais slāpeklis, nitrātu slāpeklis, nitrītu slāpeklis un Kjeldāla slāpeklis,
Ar tik daudziem slāpekļa indikatoriem attiecības starp to, kurš ar ko mijiedarbojas, kurš ar ko mijiedarbojas un kurš kuru iekļauj, ir sarežģītas. Patiesībā slāpeklis nav vienkārša viela notekūdeņos, bet gan pastāvīgi mainīga ģimenes sistēma. Ja notekūdeņu attīrīšanu uztver kā ceļojumu, tad notekūdeņos esošais slāpeklis arī piedzīvo savu "dzīvi". Šodien šajā rakstā mēs noskaidrosim sarežģītās attiecības.
Slāpekli notekūdeņos faktiski var iedalīt divās kategorijās
No plašas klasifikācijas perspektīvas slāpekli notekūdeņos galvenokārt iedala divās kategorijās:
organiskais slāpeklis
neorganiskais slāpeklis
Izpratne par šiem diviem slāpekļa veidiem ir pirmais solis, lai izprastu slāpekļa formas notekūdeņos.
Vispirms parunāsim par organisko slāpekli. Vienkārši sakot, organiskais slāpeklis ir organiskajās vielās paslēptais slāpeklis
piemēram
olbaltumvielas
aminoskābe
urīnviela
organiskais amīns
Peptīdu savienojumi
Nitro savienojumi
Šīs vielas ir ļoti izplatītas sadzīves notekūdeņos, pārtikas notekūdeņos un akvakultūras notekūdeņos.
Piemēram, gaļas gabals, bļoda ar rīsu pārpalikumiem, dārzeņu mazgāšanas ūdens un cilvēku ekskrementi satur lielu daudzumu organiskā slāpekļa.
Un vēl viens veids ir: neorganiskais slāpeklis
Notekūdeņos ir trīs galvenās neorganiskā slāpekļa formas:
amonjaka slāpeklis
Nitrītu slāpeklis
Nitrātu slāpeklis
Šie trīs slāpekļa veidi ir visbūtiskākie notekūdeņu attīrīšanas procesa veidi. Daudzas reizes mūsu pārbaudāmie rādītāji faktiski ir vērsti uz šiem trim slāpekļa veidiem.
Organiskais slāpeklis: slāpekļa "primitīvā forma".
Sākoties notekūdeņu attīrīšanas iekārtām, lielākā daļa slāpekļa faktiski ir organiskais slāpeklis.
Jo paši sadzīves notekūdeņi ir piepildīti ar dažādiem organiskiem savienojumiem.
Šie organiskie slāpekļa savienojumi netiks tieši noņemti, tie vispirms tiks pakļauti procesam: amonifikācijai
Vienkārši sakot, mikroorganismi sadala organiskās vielas.
Šī procesa laikā tādas vielas kā olbaltumvielas un aminoskābes pakāpeniski sadalās, galu galā izdalot ļoti pazīstamu vielu: amonjaka slāpekli. Tāpēc notekūdeņu attīrīšanas sistēmās ir ierasts redzēt situāciju, kad amonjaka slāpeklis nevis samazinās, bet gan palielinās. Daudzi operatori iesācējiem būs ļoti nervozi, ieraugot šos datus, domājot, ka sistēmā ir problēma. Patiesībā tas ir lieki, dažreiz tas ir tikai tāpēc, ka sistēmā tiek sadalīts organiskais slāpeklis.
Citiem vārdiem sakot, organiskais slāpeklis pārvēršas par amonjaka slāpekli. ,
Amonjaka slāpeklis (NH ∝ - N): vispazīstamākais rādītājs notekūdeņu attīrīšanas iekārtām
Ja slāpeklim notekūdeņos ir "varonis", tam jābūt amonjaka slāpeklim. Jo gandrīz visas notekūdeņu attīrīšanas iekārtas koncentrēsies uz šo rādītāju. Ir divi iemesli, kāpēc amonjaka slāpeklis ir svarīgs.
Viens no iemesliem ir tas, ka tam ir būtiska ietekme uz vidi. Pēc nokļūšanas ūdenī amonjaka slāpeklis patērē lielu daudzumu izšķīdušā skābekļa un var būt arī toksisks zivīm.
Vēl viens iemesls ir tas, ka denitrifikācijas reakcijas sākumpunkts ir amonjaka slāpeklis.
Bioloģiskās attīrīšanas sistēmās amonjaka slāpekli izmanto īpaša veida baktērijas, ko sauc par nitrificējošām baktērijām.
Aerobos apstākļos nitrificējošās baktērijas pakāpeniski oksidēs amonjaka slāpekli. Tomēr šis process netiek pabeigts vienā solī. Taču tas ir divu-pakāpju process.
Nitrītu slāpeklis (NO ₂⁻ - N): "starpstacija" denitrifikācijas procesā
Pirmais amonjaka slāpekļa oksidācijas produkts ir nitrītu slāpeklis, kas patiesībā ir nestabils daudzās notekūdeņu attīrīšanas iekārtās. Tā kā pēc veidošanās tas parasti turpina ātri oksidēties.
Bet dažos gadījumos nitrītu slāpeklis var pēkšņi palielināties.
piemēram
Tiek ietekmēta nitrifikācijas sistēma
Nepietiekams izšķīdušā skābekļa daudzums
temperatūras maiņa
Nestabils dūņu vecums
Šajā brīdī sistēmā var uzkrāties nitrītu slāpeklis.
Nitrītu slāpeklim ir īpašība: tas ir toksiskāks nekā amonjaka slāpeklis.
Ja koncentrācija ir pārāk augsta, tā var ne tikai ietekmēt mikroorganismus, bet arī ietekmēt notekūdeņu kvalitāti.
Tik daudzi operatori jūtas nervozi, redzot nitrītu slāpekļa palielināšanos.
Nitrātu slāpeklis (NO ∝⁻ - N): pēdējais denitrifikācijas posms
Nitrifikācijas reakcijas otrajā posmā nitrītu slāpeklis turpinās oksidēties.
Galīgā veidošanās: nitrātu slāpeklis
Šim procesam ir nepieciešams arī skābeklis un cita veida baktēriju iesaistīšanās.
Kad sistēma darbojas stabili, lielākā daļa amonjaka slāpekļa galu galā pārvēršas nitrātu slāpeklī.
Taču lieta vēl nav beigusies. Ja tas apstājas šeit, slāpeklis joprojām paliks ūdenī.
Tātad notekūdeņu attīrīšanas iekārtai joprojām ir nepieciešams vēl viens solis: denitrifikācija.
Hipoksiskos apstākļos denitrificējošās baktērijas pakāpeniski samazina nitrātu slāpekli.
Visbeidzot ģenerējiet gāzi: slāpekli
Slāpeklis izdalīsies no ūdens un atgriezīsies gaisā.
Šajā brīdī slāpeklis patiešām tiek noņemts.
Kopējais slāpeklis (TN) patiesībā ir liela slāpekļa saimes kolekcija
Tiešsaistes monitoringa sistēmā pirms notekūdeņu attīrīšanas kopējā slāpekļa monitorings tagad ir fiksēts elements, kurā nevar iespert zibens, norādot uz tā svarīgumu. Daudzi cilvēki, pirmo reizi sastopoties ar šo rādītāju, var justies mazliet abstrakti. Patiesībā to ir diezgan viegli saprast. Kopējais slāpeklis ir visu slāpekļa veidu summa:
organiskais slāpeklis
amonjaka slāpeklis
Nitrītu slāpeklis
Nitrātu slāpeklis
Tie kopā veido kopējo slāpekļa saturu ūdenī. Dažreiz amonjaka slāpekļa līmenis sistēmā jau ir ļoti zems, bet kopējais slāpeklis joprojām ir augsts.
Iemesls bieži ir tas, ka nitrātu slāpeklis nav tālāk atdalīts. Tas ir arī iemesls, kāpēc daudzām notekūdeņu attīrīšanas iekārtām ir jāuzstāda denitrifikācijas sistēmas.
No organiskā slāpekļa līdz slāpeklim: pilnīgs ceļojums
Ja slāpekļa izmaiņu procesu notekūdeņos attēlo kā maršrutu, tas būtu aptuveni šāds:
Šis ceļš patiesībā ir tas, ko mēs bieži saucam par bioloģisko denitrifikācijas procesu.
Šķietami vienkāršs ceļš, aiz tā slēpjas sarežģīts projekts, ko pabeidz neskaitāmi mikroorganismi, kas strādā kopā.
Katram posmam ir nepieciešami piemēroti vides apstākļi.
izšķīdis skābeklis
temperatūra
oglekļa avots
Dūņu vecums
Visi šie faktori ietekmēs šo "slāpekļa ceļojumu".
Nobeigumā
Notekūdeņu attīrīšanā "slāpeklis" nav vienkāršs rādītājs. Tas vairāk atgādina nepārtraukti mainīgu ķēdi.
No slāpekļa organiskajās vielās līdz amonjaka slāpeklim, pēc tam līdz nitrātu slāpeklim un visbeidzot līdz slāpekļa gāzei, kas atgriežas gaisā.
Viss process faktiski ir cikls, kurā dominē mikroorganismi.
Kad mēs patiesi saprotam šīs dažādās slāpekļa formas, kļūst vieglāk izprast daudzas notekūdeņu attīrīšanas sistēmas parādības.
piemēram
Kāpēc pēkšņi palielinās amonjaka slāpeklis
Kāpēc uzkrājas nitrīti
Kāpēc kopējo slāpekli vienmēr ir grūti sasniegt standartu?
Atbildes uz daudzām darbības problēmām patiesībā slēpjas šajās “slāpekļa izmaiņās”.