Atualmente, o “nitrogênio” é um tema importante que não pode ser evitado na indústria de tratamento de esgoto. Muitos operadores de estações de tratamento de águas residuais prestam a maior atenção ao azoto, muito superior ao DQO e ao fósforo, porque a sua dificuldade de remoção é maior. Durante o processo de operação, eles monitoram diariamente esses indicadores de nitrogênio: nitrogênio amoniacal, nitrogênio total, nitrogênio nitrato e nitrogênio nitrito.
Mas se de repente você perguntar: Quantos tipos de nitrogênio existem no esgoto? Qual é o relacionamento deles?
Muitas pessoas podem ficar surpresas por um momento. A maioria das pessoas só tem uma boa compreensão de "nitrogênio amoniacal, nitrogênio total" e não tem clareza sobre a relação entre outros tipos de nitrogênio. Liste os indicadores de nitrogênio com os quais podemos entrar em contato no tratamento de esgoto, incluindo nitrogênio amoniacal, nitrogênio total, nitrogênio orgânico, nitrogênio inorgânico, nitrogênio nitrato, nitrogênio nitrito e nitrogênio Kjeldahl,
Com tantos indicadores de azoto, as relações entre quem interage com quem, quem interage com quem e quem inclui quem são complexas. Na verdade, o azoto não é uma simples substância presente nas águas residuais, mas sim um sistema familiar em constante mudança. Se o tratamento de esgoto for visto como uma jornada, então o nitrogênio presente no esgoto também está experimentando uma “vida” própria. Hoje, neste artigo, resolveremos os intrincados relacionamentos envolvidos.
O nitrogênio no esgoto pode, na verdade, ser dividido em duas categorias
De uma perspectiva de classificação ampla, o nitrogênio nas águas residuais é dividido principalmente em duas categorias:
nitrogênio orgânico
nitrogênio inorgânico
Compreender esses dois tipos de nitrogênio é o primeiro passo para compreender as formas de nitrogênio nas águas residuais.
Vamos falar primeiro sobre nitrogênio orgânico. Simplificando, o nitrogênio orgânico é o nitrogênio escondido na matéria orgânica
por exemplo
proteína
aminoácido
ureia
amina orgânica
Compostos peptídicos
Compostos nitro
Estas substâncias são muito comuns em esgotos domésticos, águas residuais alimentares e águas residuais da aquicultura.
Por exemplo, um pedaço de carne, uma tigela de sobras de arroz, água para lavar vegetais e excrementos humanos contêm uma grande quantidade de nitrogênio orgânico.
E outro tipo é: nitrogênio inorgânico
Existem três formas principais de nitrogênio inorgânico nas águas residuais:
nitrogênio amoniacal
Nitrogênio nitrito
Nitrato de nitrogênio
Esses três tipos de nitrogênio são as formas mais essenciais no processo de tratamento de esgoto. Muitas vezes, os indicadores que testamos estão centrados nesses três tipos de nitrogênio.
Nitrogênio orgânico: a “forma primitiva” do nitrogênio
No início da entrada na estação de tratamento de esgoto, a maior parte do nitrogênio é, na verdade, nitrogênio orgânico.
Porque o próprio esgoto doméstico está cheio de vários compostos orgânicos.
Esses compostos orgânicos de nitrogênio não serão removidos diretamente, eles passarão primeiro por um processo: amonificação
Simplificando, os microrganismos decompõem a matéria orgânica.
Durante esse processo, substâncias como proteínas e aminoácidos são gradualmente degradadas, liberando finalmente uma substância muito familiar: o nitrogênio amoniacal. Portanto, em sistemas de tratamento de esgoto, é comum observar uma situação em que o nitrogênio amoniacal não diminui, mas aumenta. Muitos operadores novatos ficarão muito nervosos ao ver esses dados, pensando que o sistema está com problemas. Na verdade, é desnecessário, às vezes é só porque o nitrogênio orgânico do sistema está sendo decomposto.
Em outras palavras, o nitrogênio orgânico está se transformando em nitrogênio amoniacal. ,
Nitrogênio amoniacal (NH ∝ - N): o indicador mais familiar para estações de tratamento de esgoto
Se o nitrogênio no esgoto tem um “protagonista”, deve ser o nitrogênio amoniacal. Porque quase todas as estações de tratamento de esgoto vão focar nesse indicador. Existem duas razões pelas quais o nitrogênio amoniacal é importante.
Uma das razões é que tem um impacto significativo no meio ambiente. Depois de entrar na água, o nitrogênio amoniacal consome uma grande quantidade de oxigênio dissolvido e também pode ser tóxico para os peixes.
Outra razão é que o nitrogênio amoniacal é o ponto de partida da reação de desnitrificação.
Em sistemas de tratamento biológico, o nitrogênio amoniacal é utilizado por um tipo especial de bactéria chamada bactéria nitrificante.
Sob condições aeróbicas, as bactérias nitrificantes oxidarão gradualmente o nitrogênio amoniacal. No entanto, este processo não é concluído em uma única etapa. Mas é um processo de duas-etapas.
Nitrogênio nitrito (NO ₂⁻ - N): a "estação intermediária" no processo de desnitrificação
O primeiro produto da oxidação do nitrogênio amoniacal é o nitrogênio nitrito, que é realmente instável em muitas estações de tratamento de águas residuais. Porque, uma vez formado, geralmente continua a oxidar rapidamente.
Mas, em alguns casos, o nitrogênio nitrito pode aumentar repentinamente.
por exemplo
O sistema de nitrificação é impactado
Oxigênio dissolvido insuficiente
mudança de temperatura
Idade instável do lodo
Neste ponto, o nitrogênio nitrito pode se acumular no sistema.
O nitrogênio nitrito tem uma característica: é mais tóxico que o nitrogênio amoniacal.
Se a concentração for demasiado elevada, poderá não só afectar os microrganismos, mas também ter um impacto na qualidade do efluente.
Muitos operadores ficam nervosos quando observam um aumento no nitrogênio nitrito.
Nitrogênio nitrato (NO ∝⁻ - N): a etapa final da desnitrificação
Na segunda etapa da reação de nitrificação, o nitrogênio nitrito continuará a ser oxidado.
Formação final: nitrogênio nitrato
Este processo também requer oxigênio e o envolvimento de outro tipo de bactéria.
Quando o sistema funciona de forma estável, a maior parte do nitrogênio amoniacal acabará por se transformar em nitrogênio nitrato.
Mas o assunto ainda não acabou. Se parar aqui, o nitrogênio ainda permanecerá na água.
Então a estação de tratamento de esgoto ainda precisa de mais uma etapa: a desnitrificação.
Sob condições hipóxicas, as bactérias desnitrificantes reduzem gradualmente o nitrogênio nitrato.
Finalmente gere um gás: nitrogênio
O nitrogênio será liberado da água e retornará ao ar.
Neste ponto, o nitrogênio é realmente removido.
O nitrogênio total (TN) é na verdade uma grande coleção de família de nitrogênio
No sistema de monitoramento on-line antes do tratamento de esgoto, o monitoramento do nitrogênio total passou a ser um item fixo que não pode ser atingido por raios, indicando sua importância. Muitas pessoas podem se sentir um pouco abstratas quando encontram esse indicador pela primeira vez. Na verdade, é muito fácil de entender. O nitrogênio total é a soma de todas as formas de nitrogênio:
nitrogênio orgânico
nitrogênio amoniacal
Nitrogênio nitrito
Nitrato de nitrogênio
Juntos, eles constituem o conteúdo total de nitrogênio na água. Às vezes, o nitrogênio amoniacal em um sistema já é muito baixo, mas o nitrogênio total ainda é alto.
A razão é muitas vezes que o nitrogênio nitrato não foi mais removido. Esta é também a razão pela qual muitas estações de tratamento de esgoto precisam instalar sistemas de desnitrificação.
Do nitrogênio orgânico ao nitrogênio: uma jornada completa
Se o processo de mudança de nitrogênio no esgoto fosse traçado como uma rota, seria aproximadamente o seguinte:
Essa rota é, na verdade, o que costumamos chamar de processo de desnitrificação biológica.
Aparentemente um caminho simples, por trás dele está um projeto complexo concluído por inúmeros microrganismos trabalhando juntos.
Cada etapa requer condições ambientais adequadas.
oxigênio dissolvido
temperatura
fonte de carbono
Idade do lodo
Todos estes factores afectarão esta “jornada do azoto”.
Para concluir
No tratamento de esgoto, o “nitrogênio” não é um indicador simples. É mais como uma cadeia em constante mudança.
Do nitrogênio na matéria orgânica ao nitrogênio amoniacal, depois ao nitrogênio nitrato e, finalmente, ao nitrogênio gasoso retornando ao ar.
Todo o processo é na verdade um ciclo dominado por micróbios.
Quando realmente entendemos essas diferentes formas de nitrogênio, fica mais fácil compreender muitos fenômenos nos sistemas de tratamento de esgoto.
por exemplo
Por que o nitrogênio amoniacal aumenta repentinamente
Por que o nitrito se acumula
Por que o nitrogênio total é sempre difícil de atender ao padrão
As respostas para muitos problemas operacionais estão, na verdade, escondidas nessas “mudanças de nitrogênio”.