Que signifie TKN dans le traitement des eaux usées ? Pourquoi TKN est-il important ?
Dans le domaine detraitement des eaux usées, l'élimination de l'azote est un maillon crucial. L'azote n'est pas seulement l'une des principales causes de l'eutrophisation des masses d'eau, mais constitue également une menace sérieuse pour les écosystèmes aquatiques. Afin de gérer et d'éliminer efficacement l'azote des eaux usées, l'industrie utilise une variété de paramètres et d'indicateurs, dont le plus critique est l'azote total Kjeldahl (TKN).
Le TKN est un indicateur d'azote couramment utilisé dans le traitement des eaux usées. Sa valeur reflète directement la teneur en azote de la masse d'eau. Cet article examinera en profondeur la définition du TKN, son rôle dans le traitement des eaux usées et pourquoi il est si important dans ce processus.
Qu'est-ce que TKN ?
L'azote total Kjeldahl (TKN) désigne la somme de l'azote organique et de l'azote ammoniacal dans les eaux usées. Plus précisément, le TKN mesure la forme Kjeldahl de l'azote, qui comprend :
● Azote organique : azote présent dans les composés organiques tels que les protéines, l’urée et les acides aminés.
● Azote ammoniacal (NH₄⁺-N) : azote sous forme de gaz ammoniac et d’ions ammonium.
Le TKN est déterminé par digestion Kjeldahl, une méthode d'analyse chimique classique qui convertit efficacement l'azote organique en azote ammoniacal, puis détermine sa teneur par distillation et titrage. Par conséquent, le TKN comprend la plupart des formes d'azote des eaux usées qui peuvent être converties en ammoniac, mais n'inclut pas l'azote nitrique (NO₃⁻-N) et l'azote nitrique (NO₂⁻-N).
Quel est le processus de détermination du TKN ?
La détermination du TKN est généralement divisée en trois étapes :
1. Digestion Kjeldahl :L'échantillon d'eaux usées est digéré dans de l'acide sulfurique, un catalyseur et une température élevée pour convertir l'azote organique en sels d'ammonium.
2. Distillation :Le digestat est distillé et l'ammoniac est capté par l'acide après distillation.
3. Titrage :L'ammoniac capturé est titré avec une solution acide standard et la valeur TKN est calculée en calculant la teneur en azote.
Ce processus est complexe et précis, et peut fournir des données fiables sur la teneur en azote, fournissant une base scientifique pour le traitement des eaux usées.
Quel est le rôle du TKN dans le traitement des eaux usées ?
En tant qu’indicateur clé, le TKN joue un rôle essentiel dans latraitement des eaux uséesprocessus. Cela permet non seulement de déterminer le degré de pollution des eaux usées, mais affecte également directement la sélection du processus et la stratégie de gestion du traitement des eaux usées.
Comment évaluer le niveau de pollution azotée des eaux usées ?
La pollution azotée est l'un des principaux facteurs conduisant à l'eutrophisation des masses d'eau. L'excès d'azote pénétrant dans la masse d'eau entraînera la reproduction massive d'algues, entraînant une détérioration de la qualité de l'eau et un déséquilibre de l'écosystème. Le TKN, en tant qu'indicateur complet de la teneur en azote, peut refléter le niveau de pollution azotée des eaux usées. En mesurant le TKN, la quantité totale d'azote organique et d'azote ammoniacal dans les eaux usées peut être déterminée et l'impact possible des eaux usées sur les masses d'eau réceptrices peut être évalué.
Par exemple, les eaux usées domestiques contiennent généralement une grande quantité d'azote organique et d'azote ammoniacal, qui proviennent principalement des métabolites humains et des résidus alimentaires. Les eaux usées industrielles, en particulier celles des industries agroalimentaires, chimiques et pharmaceutiques, contiennent souvent de fortes concentrations de composés azotés organiques. Grâce à la détermination du TKN, les stations d'épuration peuvent évaluer la charge en azote des eaux usées et fournir une référence pour les processus de traitement ultérieurs.
Guider le processus d'élimination de l'azote
L'un des objectifs importants du traitement des eaux usées est d'éliminer l'azote pour éviter que celui-ci ne pollue les plans d'eau. La valeur du TKN affecte directement la sélection et l'ajustement des procédés d'élimination de l'azote.
Dans les procédés de traitement biologique, les principales méthodes d’élimination de l’azote comprennent les processus de nitrification et de dénitrification :
● Processus de nitrification : oxydation de l'azote ammoniacal en azote nitrique. Ce processus est réalisé par des bactéries nitrifiantes dans des conditions d'oxygène suffisantes. Plus la valeur TKN est élevée, plus la teneur en azote ammoniacal des eaux usées est élevée et plus la demande pour le processus de nitrification est importante.
● Processus de dénitrification : réduction de l'azote nitrique en azote gazeux et rejet de celui-ci dans l'atmosphère. Ce processus est réalisé par des bactéries dénitrifiantes dans des conditions anoxiques. Bien que le TKN ne contienne pas directement d'azote nitrique, il affecte indirectement l'efficacité de la dénitrification par couplage avec le processus de nitrification.
De plus, dans certains cas, l'azote organique des eaux usées se décompose en azote ammoniacal dans des conditions anaérobies, ce qui augmente encore la charge en azote ammoniacal. Par conséquent, une détermination précise du TKN peut aider les stations d'épuration des eaux usées à concevoir des processus d'élimination de l'azote appropriés pour garantir que l'effet du traitement de l'azote atteigne l'objectif attendu.
Suivi des effets du traitement et des normes d'émission
Le TKN n'est pas seulement utilisé pour guider les processus de traitement, mais également pour surveiller les effets du traitement et respecter les normes d'émission. De nombreux pays et régions ont des réglementations strictes sur la teneur en azote des rejets d'eaux usées, et le TKN est l'un des indicateurs de contrôle importants. Par exemple, avant de rejeter les eaux usées, les stations d'épuration urbaines doivent s'assurer que le TKN atteint la valeur standard spécifiée par le service de protection de l'environnement pour éviter le débordement de la pollution azotée.
Pendant le processus de traitement, la détermination du TKN peut aider les opérateurs à comprendre l'effet du traitement en temps réel et à ajuster les paramètres du processus à temps. Par exemple, si le TKN ne diminue pas de manière significative pendant le processus de traitement, il peut être nécessaire d'augmenter le temps d'aération ou d'améliorer les conditions de réaction de nitrification pour garantir que l'élimination de l'azote répond aux exigences de conception.
Pourquoi le TKN est-il important dans le traitement des eaux usées ?
L'azote est un élément nutritif important pour l'écosystème, mais sa présence excessive peut entraîner une série de problèmes environnementaux. Un excès d'azote dans les plans d'eau peut entraîner une eutrophisation, ce qui entraîne la reproduction massive d'algues, ce qui entraîne à son tour une détérioration de la qualité de l'eau, la mort de poissons et le déclin de la biodiversité. Pour éviter ces problèmes environnementaux, il est particulièrement important de contrôler strictement l'azote dans les eaux usées.
Deuxièmement, en tant que l'un des principaux indicateurs de la pollution azotée, le TKN peut fournir des informations complètes sur la teneur en azote des eaux usées. Par conséquent, en surveillant et en contrôlant le TKN,stations d'épuration des eaux uséespeut contrôler efficacement les émissions d’azote et protéger la santé de l’environnement aquatique.
En outre, l'élimination de l'azote dans le traitement des eaux usées est un processus complexe qui nécessite un contrôle et une régulation précis. En tant qu'indicateur complet de la teneur en azote, le TKN peut aider les opérateurs à comprendre la charge en azote des eaux usées et à ajuster le processus de traitement en conséquence pour garantir que l'effet d'élimination de l'azote atteigne le niveau attendu. En particulier, dans les processus de traitement biologique, la valeur du TKN a un impact significatif sur les processus de nitrification et de dénitrification. En surveillant le TKN, les stations d'épuration des eaux usées peuvent optimiser les paramètres de traitement pour garantir un fonctionnement efficace du processus d'élimination de l'azote.
Enfin, les réglementations environnementales imposent des restrictions strictes sur les émissions d'azote dans les eaux usées. En tant qu'indicateur de contrôle important, le TKN est directement lié à la capacité des eaux usées à respecter les normes de rejet. Dans de nombreux pays et régions, la valeur du TKN est souvent utilisée comme paramètre important pour les permis de rejet des eaux usées. Les stations d'épuration des eaux usées doivent s'assurer que le rejet des eaux usées répond aux exigences environnementales grâce à un contrôle précis du TKN. En outre, la surveillance et le contrôle du TKN peuvent également aider les stations d'épuration des eaux usées à éviter les pénalités environnementales et à garantir la conformité avec les opérations de l'entreprise.
Défis et réponses dans la détermination du TKN
Bien que le TKN soit important dans le traitement des eaux usées, son processus de détermination n'est pas sans défis. Étant donné que les eaux usées contiennent diverses formes d'azote, le processus de détermination du TKN nécessite un traitement chimique précis et des étapes analytiques complexes. En particulier dans certaines eaux usées industrielles, en raison de la grande variété de matières organiques, il peut interférer avec la détermination du TKN.
Pour garantir l'exactitude de la détermination du TKN, les stations d'épuration des eaux usées utilisent généralement des instruments d'analyse avancés et des procédures d'exploitation normalisées. Dans le même temps, l'étalonnage régulier des équipements et le prétraitement des échantillons sont également des mesures importantes pour garantir une détermination précise.