nitrógeno total en aguas residuales

- Jan 11, 2019-

Formas de nitrógeno en aguas residuales

Nitrógeno total (TN) es la suma de nitrato-nitrógeno (NO3-N), nitrito-nitrógeno (NO2-N), amoníaco-nitrógeno (NH3-N) y nitrógeno unido orgánicamente. El nitrógeno total (TN) no debe confundirse con TKN (nitrógeno total de Kjeldahl), que es la suma de nitrógeno amoniacal más nitrógeno unido orgánicamente, pero no incluye nitrógeno nitrato o nitrógeno nitrito.

TN a veces se regula como un parámetro de efluente para plantas de tratamiento de aguas residuales municipales e industriales, pero es más común que se establezcan límites en una forma de nitrógeno individual, como el amoníaco. Las plantas de tratamiento que tienen un límite TN generalmente necesitarán nitrificarse y desnitrificarse para alcanzar el límite TN. (Consulte los resúmenes de aplicaciones de ChemScan n.º 94 “Eliminación de nutrientes biológicos”, n.º 96 “Control del proceso de nitrificación” y n.º 59 “Control del proceso de desnitrificación”).

Debido a que el nitrógeno en las aguas residuales se puede encontrar en cuatro formas principales (excluyendo cantidades traza de nitrógeno gaseoso), cada forma principal generalmente se analiza como un componente separado, con Nitrógeno total calculado a partir de la suma de las cuatro formas.

El nitrógeno en el agua recién contaminada está originalmente presente en forma de nitrógeno orgánico y amoníaco. Los procesos bioquímicos naturales convierten lentamente el nitrógeno orgánico en amoníaco, que es la forma de nitrógeno que los microorganismos pueden utilizar mejor como nutriente en el proceso de tratamiento. (Algunas aguas residuales pueden tener deficiencia de nitrógeno y requieren amoníaco suplementario para una reproducción adecuada. Consulte el Resumen de la aplicación # 95 "Equilibrio de nutrientes"). En condiciones aeróbicas, la conversión de nitrógeno orgánico en amoníaco alcanza un pico y, en las condiciones biológicas apropiadas, es bioquímica oxidado primero en nitrito, luego en nitrato. Cuando el nitrito y el nitrógeno amoniacal están en una concentración mínima (en o cerca de cero) y el nitrato está en un valor máximo, el agua residual se ha nitrificado por completo. Un agua residual completamente nitrificada tendrá poco o nada de nitrógeno orgánico, como se muestra en la Figura l.

Métodos de análisis de laboratorio

La medición del nitrógeno orgánico es difícil debido a la necesidad de digerir la muestra antes del análisis para convertir el nitrógeno orgánico en una forma que sea más susceptible de análisis. Una digestión de Kjeldahl convierte el nitrógeno orgánico en amoníaco, pero requiere la recolección de un destilado, lo que no se logra fácilmente con un analizador en línea en el
campo. El método de digestión con persulfato oxida todos los compuestos nitrogenados en nitrato, pero requiere calentar la muestra con un reactivo de digestión durante 30 minutos a 110 ° C, luego enfriar a temperatura ambiente antes del análisis. Esto también es difícil de automatizar en condiciones de campo.

Métodos de análisis de ChemScan

Debido a que el nitrógeno orgánico es un componente muy pequeño del Nitrógeno Total en el efluente de aguas residuales totalmente nitrificadas, el método ChemScan estándar utilizará la suma de los resultados de análisis individuales para nitrógeno amoniacal (Ver Método # 4l), nitrato-nitrógeno (Ver Método # 56) y nitrito-nitrógeno (Ver Método # 57). El nitrógeno orgánico se puede estimar principalmente a partir de la concentración de nitrito y amoníaco. El alto contenido de nitrito de nitrógeno es indicativo de nitrificación o desnitrificación incompleta.

Las muestras deben obtenerse de puntos intermedios dentro del proceso de eliminación de nutrientes para las aplicaciones de control. Los valores individuales y las tendencias de amoníaco, nitrato y nitrito en los puntos de muestra intermedios y efluentes son mucho más instructivos sobre el estado del proceso que el valor TN.

La medición de TN en aguas residuales influyentes crudas requerirá el análisis de la fracción orgánica. Se podría utilizar un método rápido de oxidación por persulfato UV para esta aplicación, pero requiere un tiempo de ciclo adicional y un gasto de reactivo. Las muestras de aguas residuales sin tratar (especialmente antes de los tamices, la eliminación de granos, la eliminación de FOG y la clarificación primaria) son difíciles de analizar y tienen un valor cuestionable. La carga total de nitrógeno en el proceso es la suma del nitrógeno orgánico soluble y el amoníaco aportados por las aguas residuales entrantes más cualquier nitrógeno aportado por el lodo activado de retorno más el nitrógeno de cualquier flujo de recirculación desde las etapas de nitrificación del proceso de tratamiento. El punto de muestra inicial ideal para la estimación de la carga del proceso es después de RAS y la adición de recirculación al efluente primario. Si la desnitrificación se realiza en una zona anaeróbica inicial, la medición separada de nitrato y nitrito en el afluente y el efluente a la zona de desnitrificación puede ser un parámetro valioso para el control del proceso.

El analizador de procesos ChemScan puede acomodar muestras con hasta 150 mg / l de sólidos suspendidos totales y una turbidez de hasta 60 NTU. Las muestras extraídas de puntos en el proceso de tratamiento antes de la clarificación secundaria generalmente excederán estas especificaciones de sólidos o turbidez. Estas muestras requerirán filtración o sedimentación antes del análisis para producir una muestra que cumpla con los requisitos de sólidos y turbidez de ChemScan. ChemScan tiene filtros de membrana de flujo cruzado y filtros cíclicos de plástico poroso disponibles para usar con sistemas analizadores en línea. Los puntos de muestra deben seleccionarse para asegurar que la grasa, el aceite y la grasa (FOG) sean lo suficientemente bajos como para no interferir con el método de filtración de muestra seleccionado para el sistema analizador.