Μορφές του αζώτου στα λύματα
Το συνολικό άζωτο (TN) είναι το άθροισμα νιτρικού αζώτου (ΝΟ3-Ν), νιτρώδους αζώτου (ΝΟ2-Ν), αμμωνίας-αζώτου (ΝΗ3-Ν) και οργανικού δεσμού αζώτου. Το συνολικό άζωτο (TN) δεν πρέπει να συγχέεται με το άζωτο TKN (συνολικό άζωτο Kjeldahl) το οποίο είναι το άθροισμα αζώτου αμμωνίας συν οργανικά συνδεδεμένου αζώτου αλλά δεν περιλαμβάνει άζωτο νιτρικού αζώτου ή νιτρώδη άζωτο.
Η ΤΝ ρυθμίζεται μερικές φορές ως παράμετρος εκροής για τις μονάδες επεξεργασίας αστικών και βιομηχανικών λυμάτων, αλλά είναι πιο συνηθισμένο τα όρια να τοποθετούνται σε μεμονωμένη μορφή αζώτου, όπως αμμωνία. Οι μονάδες επεξεργασίας που έχουν όριο ΤΝ θα πρέπει συνήθως να νιτροποιούνται και να απονιτροποιούνται για να επιτευχθεί το όριο ΤΝ. (Βλ. Σύνοψη Εφαρμογών ChemScan # 94 "Βιολογική Απομάκρυνση Θρεπτικών Υλών", # 96 "Έλεγχος Διαδικασίας Νίτρωσης" και # 59 "Έλεγχος Διεργασιών Απονιτροποίησης").
Επειδή το άζωτο στα λύματα μπορεί να βρεθεί σε τέσσερις μεγάλες μορφές (εξαιρουμένων των ιχνών αερίου αζώτου), κάθε κύρια μορφή αναλύεται γενικά ως ξεχωριστό συστατικό, με το Ολικό Άζωτο να υπολογίζεται από το άθροισμα των τεσσάρων μορφών.
Το άζωτο σε πρόσφατα μολυσμένο νερό βρίσκεται αρχικά με τη μορφή οργανικού αζώτου και αμμωνίας. Οι φυσικές βιοχημικές διεργασίες μετατρέπουν αργά το οργανικό άζωτο σε αμμωνία, η οποία είναι η μορφή του αζώτου που είναι καλύτερα ικανή να χρησιμοποιηθεί ως θρεπτικό συστατικό από μικροοργανισμούς στη διαδικασία επεξεργασίας. (Σε ορισμένες αεροπορικές συνθήκες, η μετατροπή του οργανικού αζώτου σε αμμωνία φθάνει στο ανώτατο σημείο και υπό τις κατάλληλες βιολογικές συνθήκες είναι βιοχημικώς οξειδώνεται πρώτα σε νιτρώδες άλας, στη συνέχεια σε νιτρικό άλας. Όταν τα νιτρώδη άλατα και το άζωτο αμμωνίας βρίσκονται σε ελάχιστη συγκέντρωση (στο ή κοντά στο μηδέν) και τα νιτρικά άλατα έχουν μέγιστη τιμή, τα λύματα έχουν πλήρως νιτρωθεί. Ένα πλήρως νιτρωμένο απόβλητο θα έχει ελάχιστο ή καθόλου οργανικό άζωτο, όπως φαίνεται στο σχήμα 1.
Μέθοδοι εργαστηριακής ανάλυσης
Η μέτρηση του οργανικού αζώτου είναι δύσκολη λόγω της ανάγκης πέψης του δείγματος πριν από την ανάλυση, προκειμένου να μετατραπεί το οργανικό άζωτο σε μορφή που είναι περισσότερο επιδεκτική σε ανάλυση. Η πέψη Kjeldahl μετατρέπει το οργανικό άζωτο σε αμμωνία, αλλά απαιτεί τη συλλογή ενός αποστάγματος, το οποίο δεν επιτυγχάνεται εύκολα με έναν αναλυτή on-line στην
πεδίο. Η μέθοδος πέψης με υπερθειικό άλας οξειδώνει όλες τις αζωτούχες ενώσεις σε νιτρικά, αλλά απαιτεί τη θέρμανση του δείγματος με ένα αντιδραστήριο πέψης για 30 λεπτά στους 110 ° C, κατόπιν ψύξη σε θερμοκρασία δωματίου πριν την ανάλυση. Αυτό είναι επίσης δύσκολο να αυτοματοποιηθεί σε συνθήκες πεδίου.
Μέθοδοι Ανάλυσης ChemScan
Επειδή το οργανικό άζωτο είναι ένα πολύ μικρό συστατικό του ολικού αζώτου σε απόλυτα νιτρωμένα απόβλητα, η τυποποιημένη μέθοδος ChemScan θα χρησιμοποιήσει το άθροισμα των αποτελεσμάτων ατομικής ανάλυσης για το άζωτο αμμωνίας (Βλέπε μέθοδο 4Ι), το νιτρικό άζωτο (Βλέπε μέθοδο 56) και νιτρώδες άζωτο (Βλέπε μέθοδο 57). Το οργανικό άζωτο μπορεί να εκτιμηθεί κυρίως από τη συγκέντρωση νιτρωδών και αμμωνίας. Το υψηλό νιτρώδες άζωτο είναι ενδεικτικό μη ολοκληρωμένης νιτροποίησης ή απονιτροποίησης.
Τα δείγματα πρέπει να λαμβάνονται από ενδιάμεσα σημεία εντός της διαδικασίας απομάκρυνσης θρεπτικών συστατικών για εφαρμογές ελέγχου. Οι μεμονωμένες τιμές και τάσεις για την αμμωνία, τα νιτρικά και τα νιτρώδη στα σημεία ενδιάμεσης και εκροής είναι πολύ πιο διδακτικά σχετικά με την κατάσταση της διαδικασίας από την τιμή TN.
Η μέτρηση του ΤΝ στα ακατέργαστα απόβλητα ύδατος θα απαιτήσει ανάλυση του οργανικού κλάσματος. Για αυτή την εφαρμογή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί μια μέθοδος οξειδώσεως ταχείας υπεριωδικής υπεριώσεως, αλλά απαιτεί επιπλέον χρόνο κύκλου και δαπάνη αντιδραστηρίου. Τα δείγματα ακατέργαστων λυμάτων (ιδιαίτερα πριν από τις οθόνες, την απομάκρυνση των χαλιών, την απομάκρυνση του FOG και την πρωτογενή διαύγαση) είναι δύσκολο να αναλυθούν και είναι αμφίβολης αξίας. Το συνολικό φορτίο αζώτου στη διαδικασία είναι το άθροισμα του διαλυτού οργανικού αζώτου και αμμωνίας που συνεισφέρουν τα εισερχόμενα λύματα συν οποιοδήποτε άζωτο που συνεισφέρει η επιστρεφόμενη ενεργοποιημένη ιλύς συν το άζωτο από οποιαδήποτε ροή επανακυκλοφορίας πίσω από τα στάδια νιτροποίησης της διαδικασίας επεξεργασίας. Το ιδανικό αρχικό σημείο δειγματοληψίας για την εκτίμηση φορτίου διεργασίας είναι μετά από την προσθήκη RAS και την επανακυκλοφορία στην κύρια αποχέτευση. Εάν διεξάγεται απονίτρωση σε μια αρχική αναερόβια ζώνη, η χωριστή μέτρηση του νιτρικού και του νιτρώδους άλατος στην εισροή και την εκροή στη ζώνη απονιτροποίησης μπορεί να αποτελέσει πολύτιμη παράμετρο για τον έλεγχο της διαδικασίας.
Ο αναλυτής διεργασίας ChemScan μπορεί να φιλοξενήσει δείγματα με μέχρι 150 mg / l ολικών αιωρούμενων στερεών και θολερότητα μέχρι 60 NTU. Τα δείγματα που εξάγονται από τα σημεία της διαδικασίας επεξεργασίας πριν από τη δευτερεύουσα διαύγαση τυπικά θα υπερβαίνουν αυτές τις προδιαγραφές στερεών ή θολερότητας. Αυτά τα δείγματα θα απαιτήσουν διήθηση ή καθίζηση πριν από την ανάλυση για να παραχθεί ένα δείγμα που ικανοποιεί τις απαιτήσεις στερεών και θολερότητας του ChemScan. Το ChemScan έχει φίλτρα μεμβράνης διασταυρούμενης ροής και πορώδη πλαστικά κυκλικά φίλτρα διαθέσιμα για χρήση με συστήματα ανάλυσης on-line. Πρέπει να επιλεγούν σημεία δειγματοληψίας για να εξασφαλιστεί ότι το λίπος, το λάδι και το λίπος (FOG) θα είναι αρκετά χαμηλά ώστε να μην παρεμβαίνουν στη μέθοδο φιλτραρίσματος δείγματος που έχει επιλεγεί για το σύστημα αναλυτών.
