Şu anda "azot", kanalizasyon arıtma endüstrisinde kaçınılması mümkün olmayan önemli bir konudur. Atık su arıtma tesislerinin pek çok operatörü, KOİ ve fosfordan çok daha yüksek olan nitrojene en yüksek önemi verir çünkü giderme zorluğu en yüksektir. Operasyon süreci boyunca her gün şu nitrojen göstergelerini izliyorlar: amonyak nitrojeni, toplam nitrojen, nitrat nitrojen ve nitrit nitrojen.
Ancak aniden sorulursa: Kanalizasyonda kaç çeşit nitrojen vardır? İlişkileri nedir?
Pek çok insan bir anlığına şaşırmış olabilir. Çoğu insan yalnızca "amonyak nitrojeni, toplam nitrojen" konusunu iyi biliyor ve diğer nitrojen türleri arasındaki ilişki konusunda net değil. Amonyak nitrojeni, toplam nitrojen, organik nitrojen, inorganik nitrojen, nitrat nitrojen, nitrit nitrojen ve Kjeldahl nitrojen dahil olmak üzere kanalizasyon arıtımında temas edebileceğimiz nitrojen göstergelerini listeleyin,
Bu kadar çok nitrojen göstergesi varken, kimin kiminle etkileşime girdiği, kimin kiminle etkileşime girdiği ve kimin kimi kapsadığı arasındaki ilişkiler karmaşıktır. Aslında nitrojen atık sudaki basit bir madde değil, sürekli değişen bir aile sistemidir. Eğer kanalizasyon arıtması bir yolculuk olarak görülürse, kanalizasyondaki nitrojen de kendine ait bir "yaşam" yaşıyor demektir. Bugün bu makalede, söz konusu karmaşık ilişkileri çözeceğiz.
Kanalizasyondaki nitrojen aslında iki kategoriye ayrılabilir
Geniş bir sınıflandırma perspektifinden bakıldığında, atık sudaki nitrojen temel olarak iki kategoriye ayrılır:
organik nitrojen
inorganik nitrojen
Bu iki nitrojen tipini anlamak, atık sudaki nitrojen formlarını anlamanın ilk adımıdır.
Önce organik nitrojenden bahsedelim. Basitçe söylemek gerekirse, organik nitrojen, organik maddede saklı olan nitrojendir.
Örneğin
protein
amino asit
üre
organik amin
Peptit bileşikleri
Nitro bileşikleri
Bu maddeler evsel atık sularda, gıda atık sularında ve su ürünleri yetiştiriciliği atık sularında çok yaygındır.
Örneğin bir parça et, bir kase artık pirinç, sebze yıkama suyu ve insan dışkısı büyük miktarda organik nitrojen içerir.
Ve başka bir tür: inorganik nitrojen
Atık sularda inorganik nitrojenin üç ana formu vardır:
amonyak nitrojen
nitrit nitrojen
Nitrat nitrojen
Bu üç nitrojen türü, kanalizasyon arıtma prosesinde en önemli formlardır. Çoğu zaman test ettiğimiz göstergeler aslında bu üç nitrojen türüne odaklanıyor.
Organik nitrojen: nitrojenin "ilkel formu"
Atık su arıtma tesisine girişin başlangıcında nitrojenin büyük bir kısmı aslında organik nitrojendir.
Çünkü evsel kanalizasyonun kendisi çeşitli organik bileşiklerle doludur.
Bu organik nitrojen bileşikleri doğrudan uzaklaştırılmayacak, önce bir işlemden geçirilecek: amonifikasyon
Basitçe söylemek gerekirse, mikroorganizmalar organik maddeyi ayrıştırır.
Bu işlem sırasında proteinler ve amino asitler gibi maddeler yavaş yavaş parçalanır ve sonuçta çok tanıdık bir madde açığa çıkar: amonyak nitrojen. Bu nedenle kanalizasyon arıtma sistemlerinde amonyak nitrojeninin azalmayıp aksine arttığı bir durumla karşılaşmak yaygındır. Birçok acemi operatör bu verileri gördüklerinde sistemde bir sorun olduğunu düşünerek oldukça tedirgin olacaklardır. Aslında gereksizdir, bazen bunun nedeni sistemdeki organik nitrojenin ayrışmasıdır.
Yani organik nitrojen amonyak nitrojenine dönüşüyor. ,
Amonyak nitrojeni (NH ∝ - N): kanalizasyon arıtma tesisleri için en bilinen gösterge
Kanalizasyondaki nitrojenin bir "kahramanı" varsa, bu amonyak nitrojeni olmalıdır. Çünkü neredeyse tüm kanalizasyon arıtma tesisleri bu göstergeye odaklanacak. Amonyak nitrojeninin önemli olmasının iki nedeni vardır.
Bunun bir nedeni çevre üzerinde önemli bir etkiye sahip olmasıdır. Amonyak nitrojen suya girdikten sonra büyük miktarda çözünmüş oksijen tüketir ve balıklar için de toksik olabilir.
Diğer bir neden ise amonyak nitrojeninin denitrifikasyon reaksiyonunun başlangıç noktası olmasıdır.
Biyolojik arıtma sistemlerinde amonyak nitrojeni, nitrifikasyon bakterileri adı verilen özel bir bakteri türü tarafından kullanılır.
Aerobik koşullar altında, nitrifikasyon bakterileri yavaş yavaş amonyak nitrojenini oksitleyecektir. Ancak bu süreç tek adımda tamamlanmaz. Ancak bu iki-adımlı bir süreçtir.
Nitrit nitrojen (NO ₂⁻ - N): denitrifikasyon prosesindeki "ara istasyon"
Amonyak nitrojen oksidasyonunun ilk ürünü, birçok atık su arıtma tesisinde aslında kararsız olan nitrit nitrojendir. Çünkü bir kez oluştuktan sonra genellikle hızla oksitlenmeye devam eder.
Ancak bazı durumlarda nitrit nitrojen aniden artabilir.
Örneğin
Nitrifikasyon sistemi etkilendi
Yetersiz çözünmüş oksijen
sıcaklık değişimi
Kararsız çamur yaşı
Bu noktada sistemde nitrit nitrojen birikebilir.
Nitrit nitrojenin bir özelliği vardır: Amonyak nitrojeninden daha toksiktir.
Konsantrasyon çok yüksekse, bu durum yalnızca mikroorganizmaları etkilemekle kalmaz, aynı zamanda atık su kalitesini de etkileyebilir.
Pek çok operatör nitrit nitrojende bir artış gördüğünde gergin hissediyor.
Nitrat nitrojen (NO ∝⁻ - N): denitrifikasyonun son adımı
Nitrifikasyon reaksiyonunun ikinci adımında nitrit nitrojen oksitlenmeye devam edecektir.
Nihai oluşum: nitrat nitrojen
Bu süreç aynı zamanda oksijeni ve başka bir bakteri türünün katılımını da gerektirir.
Sistem kararlı bir şekilde çalıştığında amonyak nitrojeninin çoğu sonunda nitrat nitrojene dönüşecektir.
Ancak mesele henüz bitmedi. Burada durursa nitrojen hala suda kalacaktır.
Dolayısıyla kanalizasyon arıtma tesisinin hâlâ bir adıma daha ihtiyacı var: denitrifikasyon.
Hipoksik koşullar altında, denitrifikasyon bakterileri yavaş yavaş nitrat nitrojenini azaltır.
Sonunda bir gaz üretin: nitrojen
Azot sudan ayrılıp havaya geri dönecek.
Bu noktada nitrojen gerçekten uzaklaştırılır.
Toplam nitrojen (TN) aslında nitrojen ailesinin geniş bir koleksiyonudur
Kanalizasyon arıtma öncesi çevrimiçi izleme sisteminde, toplam nitrojen izlemenin artık yıldırım çarpması mümkün olmayan sabit bir öğe olması, önemini göstermektedir. Pek çok kişi bu göstergeyle ilk karşılaştığında kendini biraz soyut hissedebilir. Aslında anlaşılması oldukça kolaydır. Toplam nitrojen, tüm nitrojen formlarının toplamıdır:
organik nitrojen
amonyak nitrojen
nitrit nitrojen
Nitrat nitrojen
Birlikte sudaki toplam nitrojen içeriğini oluştururlar. Bazen bir sistemdeki amonyak nitrojeni zaten çok düşüktür ancak toplam nitrojen hala yüksektir.
Bunun nedeni çoğunlukla nitrat nitrojenin daha fazla uzaklaştırılmamış olmasıdır. Bu aynı zamanda birçok atık su arıtma tesisinin denitrifikasyon sistemleri kurma ihtiyacının da nedenidir.
Organik Azottan Azot'a: Tam Bir Yolculuk
Kanalizasyondaki nitrojen değişimi süreci bir rota olarak çizilirse kabaca şu şekilde olacaktır:
Bu yol aslında biyolojik denitrifikasyon süreci olarak adlandırdığımız yoldur.
Basit gibi görünen bu yolun arkasında sayısız mikroorganizmanın birlikte çalışarak tamamladığı karmaşık bir proje vardır.
Her aşama uygun çevre koşullarını gerektirir.
çözünmüş oksijen
sıcaklık
karbon kaynağı
Çamur yaşı
Bu faktörlerin hepsi bu 'azot yolculuğunu' etkileyecektir.
Sonuç olarak
Kanalizasyon arıtımında "nitrojen" basit bir gösterge değildir. Daha çok sürekli değişen bir zincire benziyor.
Organik maddedeki nitrojenden, amonyak nitrojenine, ardından nitrat nitrojene ve son olarak havaya dönen nitrojen gazına.
Tüm süreç aslında mikrobiyal egemen bir döngüdür.
Nitrojenin bu farklı formlarını gerçekten anladığımızda, kanalizasyon arıtma sistemlerindeki birçok olguyu anlamak daha kolay hale gelir.
Örneğin
Amonyak nitrojeni neden aniden artıyor?
Nitrit neden birikiyor?
Toplam nitrojenin standardı karşılaması neden her zaman zordur?
Pek çok operasyonel sorunun cevabı aslında bu 'azot değişimleri'nin içinde gizli.