Нитрификация и денитрификация сточных вод

Если в сточных водах содержится кислород, температура среды нагрета более +4 градусов С и других условиях начинают действовать аэробные организмы, нитрифицирующих среду. Выполняется соединение азота аммониевых солей с кислородом. На первом этапе окисления формируются азотистые соли, на втором – азотные соли. Так осуществляется процесс нитрификации.

Эта реакция была определена во второй половине 19 века, а к концу столетия микробиолог С.Н. Виноградский сумел выделить культуру бактерий, формирующих реакцию. Эти микроорганизмы подразделяются на 2 группы. Одна – превращает аммиак на первом этапе в азотистую кислоту, другая – полученное вещество на втором этапе трансформирует в азотную кислоту.

Эти реакции нужно учитывать в процедуре очистки стоков, поскольку соединение с кислородом может стать обширным, и затронет органику, не содержащую азот. Эта реакция начнется, когда будет исчерпан растворенный в воде кислород.

От нитратов и нитритов отделяется кислород, связанный в них, и начинает соединяться с органикой. В этом процессе участвуют бактерии, открытые микробиологом С.Н. Виноградским. Реакция определена, как процесс денитрификации. В нем выделяется азот в формате газа и отправляется в окружающую среду.

Объемы нитратов и нитритов можно устанавливать по таким формулам:

• для нитритов – (NH₄)₂CO₃ + 3O₂ = 2HNO₂ + CO₂ + 3H₂O;
• для нитратов – 2HNO₂ + O₂ = 2HNO₃.

По первой формуле образование нитритов на 2 массовых части азота нужно 6 – кислорода. По второму уравнению на 2 части нитритов нужно 8 – кислорода. Азотная атомная масса составляет 14 единиц, кислородная – 16. Так для превращения азота в нитрат потребуется 28 массовых частей азота и 128 – кислорода. Или иначе на 1 миллиграмм азота нужно 4,57 миллиграмм кислорода.

В обратном процессе – денитрификации нитритов N₂O₃ высвобождается меньший объем кислорода, в сравнении с тем, который нужен для нитрификации. Остальная часть используется в процессе формирования воды и углекислоты. Так на 2 массовых части азота выделяется только 3 – кислорода. Или иначе, на 1 миллиграмм азота – 1,71 миллиграмм кислорода. В обратной реакции денитрификации нитратов N₂O₅ на 2 массовых частей азота высвобождается 5 – кислорода. Или иначе, на 1 миллиграмм азота – 2,85 миллиграмм O₂.

Нитрификация – это финальная стадия минерализации органики, содержащей азот. Если в очищенных стоках присутствуют нитраты, это одним из важных показателей успешной очистки от загрязнений. Поэтому на объектах, где необходимы такие технологические процессы, нужно использовать очистные сооружения, обеспечивающие хорошие условия для жизни аэробных бактерий, выделенных микробиологом С.Н. Виноградским.