Vormen van stikstof in afvalwater
Total Nitrogen (TN) is de som van nitraat-stikstof (NO3-N), nitriet-stikstof (NO2-N), ammoniak-stikstof (NH3-N) en organisch gebonden stikstof. Total Nitrogen (TN) mag niet worden verward met TKN (Total Kjeldahl Nitrogen), de som van ammoniak-stikstof plus organisch gebonden stikstof, maar bevat geen nitraat-stikstof of nitriet-stikstof.
TN wordt soms gereguleerd als effluentparameter voor gemeentelijke en industriële afvalwaterzuiveringsinstallaties, maar het komt vaker voor dat limieten worden gesteld aan een individuele stikstofvorm, zoals ammoniak. Zuiveringsinstallaties met een TN-limiet zullen doorgaans moeten nitrificeren en denitrificeren om de TN-limiet te bereiken. (Zie ChemScan-toepassingsoverzichten # 94 “Biologische verwijdering van voedingsstoffen”, # 96 “Nitrificatieprocesbeheersing” en # 59 “Denitrificatieprocesbeheersing”.)
Omdat stikstof in afvalwater in vier hoofdvormen voorkomt (exclusief sporen van stikstofgas), wordt elke hoofdvorm over het algemeen als een afzonderlijke component geanalyseerd, waarbij Total Nitrogen wordt berekend op basis van de som van de vier vormen.
Stikstof in vers vervuild water komt oorspronkelijk voor in de vorm van organische stikstof en ammoniak. Natuurlijke biochemische processen zetten de organische stikstof langzaam om in ammoniak, de vorm van stikstof die het best kan worden gebruikt als voedingsstof door micro-organismen in het behandelingsproces. (Sommige afvalwaters kunnen stikstofarm zijn en vereisen aanvullende ammoniak voor een goede reproductie. Zie toepassingsoverzicht # 95 “Nutrient Balancing”.) Onder aërobe omstandigheden bereikt de omzetting van organische stikstof in ammoniak een piek en, onder de juiste biologische omstandigheden, is biochemisch eerst geoxideerd tot nitriet en vervolgens tot nitraat. Wanneer nitriet en ammoniakstikstof een minimale concentratie hebben (op of bijna nul) en nitraat op een maximale waarde, is het afvalwater volledig genitrificeerd. Een volledig genitrificeerd afvalwater zal weinig of geen organische stikstof bevatten, zoals weergegeven in figuur 1.
Laboratoriumanalysemethoden
Meting van organische stikstof is moeilijk omdat het monster voorafgaand aan analyse moet worden verteerd om de organische stikstof om te zetten in een vorm die beter geschikt is voor analyse. Een Kjeldahl-vertering zet de organische stikstof om in ammoniak, maar vereist het verzamelen van een destillaat, wat niet gemakkelijk wordt bereikt door een online analysator in de
veld. De persulfaatvergistingsmethode oxideert alle stikstofverbindingen tot nitraat, maar vereist het monster gedurende 30 minuten op 110 ° C te verwarmen met een verteringsreagens, en vervolgens af te koelen tot kamertemperatuur voor analyse. Dit is ook moeilijk te automatiseren onder veldomstandigheden.
ChemScan-analysemethoden
Omdat organische stikstof een zeer klein onderdeel is van totale stikstof in volledig genitrificeerd afvalwater, zal de standaard ChemScan-methode de som van de individuele analyseresultaten voor ammoniak-stikstof (zie methode # 4l), nitraat-stikstof (zie methode # 56) gebruiken en nitriet-stikstof (zie methode # 57). Organische stikstof kan voornamelijk worden geschat op basis van de nitriet- en ammoniakconcentratie. Hoge nitrietstikstof is indicatief voor onvolledige nitrificatie of denitrificatie.
Voor controletoepassingen moeten monsters worden genomen op tussenliggende punten in het verwijderingsproces van nutriënten. De individuele waarden en trends voor ammoniak, nitraat en nitriet op tussen- en effluentmonsterpunten zijn veel instructiever over de toestand van het proces dan de TN-waarde.
Voor de meting van TN in ruw influent afvalwater is analyse van de organische fractie vereist. Een snelle UV-persulfaat-oxidatiemethode kan voor deze toepassing worden gebruikt, maar vereist extra cyclustijd en reagenskosten. Monsters van ruw afvalwater (vooral voorafgaand aan zeven, verwijdering van grit, verwijdering van FOG en primaire opheldering) zijn moeilijk te analyseren en hebben een twijfelachtige waarde. De totale stikstofbelasting van het proces is de som van de oplosbare organische stikstof en ammoniak die wordt bijgedragen door het inkomende afvalwater plus alle stikstof die wordt bijgedragen door het Return Activated Sludge plus de stikstof van eventuele recirculatiestromen die terugkomen uit de nitrificatiefasen van het zuiveringsproces. Het ideale eerste bemonsteringspunt voor het schatten van de procesbelasting is na RAS en toevoeging van recirculatie aan het primaire afvalwater. Als denitrificatie wordt uitgevoerd in een initiële anaërobe zone, kan afzonderlijke meting van nitraat en nitriet in het influent en effluent naar de denitrificatiezone een waardevolle parameter zijn voor procesbeheersing.
De ChemScan Process Analyzer is geschikt voor monsters met tot 150 mg / l totaal gesuspendeerde vaste stoffen en troebelheid tot 60 NTU. Monsters die zijn geëxtraheerd uit punten in het behandelingsproces voorafgaand aan secundaire opheldering, zullen doorgaans deze specificaties voor vaste stoffen of troebelheid overschrijden. Deze monsters moeten voorafgaand aan de analyse worden gefilterd of bezonken om een monster te produceren dat voldoet aan de ChemScan-vereisten voor vaste stoffen en troebelheid. ChemScan heeft crossflow-membraanfilters en poreuze plastic cyclische filters beschikbaar voor gebruik met on-line analysesystemen. Monsterpunten moeten worden geselecteerd om ervoor te zorgen dat vet, olie en vet (FOG) laag genoeg zijn om de monsterfiltratiemethode die voor het analysesysteem is geselecteerd, niet te verstoren.
