Usuwanie związków azotu
Azot w ściekach występuje w formie białka, amoniaku i mocznika. W ściekach surowych raczej nie obserwuje się azotanów i azotynów.
Najkorzystniejszym sposobem eliminacji azotu ze ścieków jest wbudowanie go w masę bakteryjną (asymilacja). Niestety procesy biologicznego wiązania związków azotu w komórkach bakteryjnych mają ograniczone możliwości. Przyjmując, że stosunek C:N w bakteriach wynosi 4:1 i określając, że 50% związków węgla zostaje utlenionych w celu uzyskania energii, aby pozostałe 50% zostało zasymilowane, dochodzimy do wniosku, że idealny stosunek C:N w roztworze pożywki – w ściekach wynosiłby wówczas C:N = 8:1. Ponieważ część związków węgla jest nierozkładalna, stosunek ten wzrasta do 10:1 – 12:1 [Hartman, 1999].
Porównując ten stosunek z rzeczywiście występującymi w ściekach wartościami, można zauważyć zdecydowany nadmiar zawartości azotu. W praktyce można w ten sposób wyeliminować do 20% azotu w postaci masy bakteryjnej.
Redukcja azotu w ściekach na drodze biologicznej opiera się najczęściej na zasadzie dysymilacji tj. redukcji azotu z azotynów i azotanów do formy gazowej.
Proces ten wymaga, aby azot był najpierw przekształcony do postaci azotynów w wyniku nitryfikacji. Po nitryfikacji azot może być zredukowany (dysymilacja) na drodze denitryfikacji.
Przemiany azotu w ściekach poddawanych biologicznemu oczyszczaniu są następujące [Magrel, 2000]:
- Rozkład azotu organicznego do postaci amonowej (proces amonifikacji).
- Przemiana azotu amonowego w azotyny, a następnie w azotany (proces nitryfikacji).
- Przemiana azotanów w azot gazowy i utlenianie do atmosfery (denitryfikacja).
Amonifikacja
To proces przemiany azotu zawartego w związkach organicznych do soli amonowych lub amoniaku, nie wymagający tlenu. Proces ten nie jest prowadzony na terenie oczyszczalni. Prowadzony jest on przy udziale organizmów żywych w ściekach surowych.
Nitryfikacja
W tym procesie azot w formie amonowej utleniany jest za pomocą dwóch typów bakterii Nitrosomonas i Nitrobacter. Nitryfikacja przebiega w dwóch etpach [Łomotowski i Szpindor, 2002].
W pierwszym następuje utlenianie azotu amonowego przy udziale bakterii Nitrosomonas. Proces ten można opisać następującym równaniem stechiometrycznym [Łomotowski i Szpindor, 2002]:
W drugim etapie następuje utlenienie azotynów do azotanów przy udziale Nitrobacter z zachowaniem stosunków stechiometrycznych opisanych równaniem [Łomotowski i Szpindor, 2002]:
Denitryfikacja
Proces ten zachodzi pod wpływem mikroorganizmów redukujących azotany lub azotyny do azotu gazowego przy nieobecności tlenu w postaci gazowej. Tak wytworzony azot może być uwalniany do atmosfery. Denitryfikacja przebiega według ogólnego równania [Kemipol S.A., 1997]:
Organizmy, biorące udział w procesach denitryfikacji mogą używać tlenu lub azotanów do utleniania. Dlatego też procesy denitryfikacji powinny przebiegać w warunkach anoksycznych gdzie tlen występuje w formie związanej w azotanach [Kemipol S.A., 1997].
Bibliografia
Hartman, L. (1999). Biologiczne oczyszczanie ścieków (wyd. drugie). Warszawa: Instalator Polski.
Łomotowski, J. i Szpindor, A. (2002). Nowoczesne systemy oczyszczania ścieków. Warszawa: Arkady.
Magrel, L. (2000). Uzdatnianie wody i oczyszczanie ścieków. Urządzenia procesy, metody. Białystok: Ekonomia i środowisko.
