Total kvælstof (Total N)

 Udskriv

Hvad er kvælstof?

Kvælstof er et grundstof med symbolet N, atomnummeret 7 og en atommasse på 14. Det kan forekomme i en diatomisk molekylær form (N2) som en farveløs gas og være en del af en flydende eller fast forbindelse. Omkring 78% af Jordens atmosfære består af gasformig kvælstof =nitrogen. Kvælstof er et nødvendigt grundstof for alt liv. Kvælstofkredsløbet er komplexed og kvælstofatomer kan optræde i mange forskellige former, bl.a. som gasser i atmosfæren, organiske forbindelser i dyr og planter samt som uorganiske næringsslte i vand og jord. Komplekse organismer har brug for kvælstof til at opbygge essentielle molekyler som bl.. aminosyrer (og dermed proteiner), nukleinsyrer (DNA og RNA) samt adenosintrifosfat (ATP-energioverføringsmolekyle). Da planter ikke kan bruge gasformigt kvælstof, er de afhængige af kvælstoffikserende bakterier i jorden for at omdanne det til ammonium og nitrit. Nitratdannende bakterier omdanner nitrit til nitrat under aerobe betingelser. Nitrat repræsenterer den mest fuldstændig oxiderede kvælstoftilstand.

Nitrificering og denitrificering

Nitrificering er en totrins biologisk oxidation af ammonium til nitrit og efterfølgende nitrat. Denitrificering er en mikrobialt faciliteret proces, hvor nitrat reduceres til frit kvælstof. Nitrificering/denitrificering er 2 processer der er meget udbredt i spildevandsbehandlingen. Disse 2 processer kræver forskellige betingelser for at sikre biologisk kvælstoffjernelse. Nitrifikation kræver et iltrigt (aerobe) miljø, mens denitrifikationen kræver et iltfattigt (anaerobe) miljø. Afgørende for spildevandsrensning er bl.a. de autotrofiske bakterier som nitrosomonas eller heterotrofe bakterier som nitrobacter, da disse bakterier sikre omdannelse af ammonium, nitrit og nitrat til frit kvælstof.

Styring og overvågning af ilt er en af de afgørende faktore for nitrificeringenog denitrificering sammen med f.eks. alkalinitet.Mængden af opløst ilt (DO) i vandete skal overvåges og sikres i forbindelse med nitrificeringen, mens effektiv denitrificering afhænger af lavt iltindhold samt en tilstrækkelig mængde af let nedbrydeligt kulstof.

Total Kjeldahl kvælstof

Betegnelsen total Kjeldahl kvælstof refererer til kombinationen af ammonium og organisk kvælstof. Det omfatter dog ikke nitrit eller nitrat.

Total kvælstof

Total kvælstof er summen af alle de forskellige kvælstofformer, der findes i vandet, herunder ammonium og organisk bundet kvælstof (total Kjeldahl kvælstof) samt nitrit og nitrat.

Ammoniak og ammonium

Ammoniak og ammonium har et pH- og temperaturspecifikt forhold.

Vandbehandling

Ammoniaks ætsende egenskaber (i gasform og koncentrerede opløsninger) kan forårsage lige fra mild øje- eller hudirritation til kemisk forbrænding afhængigt af koncentrationen. Derudover kan ammoniak selv ved lave niveauer forårsage æstetiske problemer som ubehagelig smag eller lugt.

Spildevandsbehandling

Ammoniak er giftig for vandlevende organismer selv ved meget lave koncentrationer. Renseanlæg udleder behandlet spildevand til en lang række forskellige typer recipienter (søer, vandløb/åer, hav). Alle recipienter i Danmark er vurderet i forhold til vandkvalitet og anvendelse, og renseanlæg har derfor særlige krav, for vandkvaliteten af det rensede spildevand. Der er således ofte krav til bl.a. mængden af ammonium, der må udledes til recipienten, så vandkvalitete ikke forringes i de forskellige recipienter.


Køb nu

Hvorfor måle kvælstof?

Mens kvælstof i form af ammonium, nitrit og nitrat er et vigtigt næringsstof for planter og dyr, kan overskydende kvælstof være skadeligt i mange tilfælde.

  • I vandområder kan høje koncentrationer af kvælstof forårsage iltfattige miljøer og dermed påvirke vandmiljøet negativt.
  • Drikkevand, der indeholder overskydende kvælstof i form af ammonium eller nitrat, kan udgøre en risiko for folkesundheden. Endvidere kan ændringer i nitritkoncentrationerne i drikkevandsdistributionssystemerne tyde på begyndende nitrificering, hvilket bringer vandkvaliteten i fare.
  • Under spildevandsrensningen kan høje koncentrationer af ammonium sammen med forhøjet pH være giftige for organismerne i slammet.

Hos Hach® kan du finde testudstyr, ressourcer, træning og software, til brug for at overvåge og håndtere kvælstof-niveauerne i din vandbehandling.

 

LCK

Udvalgte produkter til måling af kvælstof

Total kvælstof EZ-Analysator

EZ-seriens online analysatorer tilbyder flere muligheder for overvågning af total kvælstof/nitrogen i vand.

Mere information

Spektrofotometre

Hach skaber løsninger, der gør jeres rutinetest nemmere.

Mere information

Hach BioTector B7000 TOC/TN/TP Analysator

En enkelt analysator til måling af 3 parametre samtidig nemlig TOC (total organisc carbon),TN (total kvælstof) samt TP (totalt phosphor) i vand.

Mere information

Total kvælstof/nitrogen Reagenser

Hach er dedikeret til at levere reagenser af høj kvalitet til både rutinemæssige og specielt udfordrende vandanalyser.

Mere information

Varmeblok/digitale reaktorer

LT200 og HT200S er designet til at spare tid og sikre nøjagtighed under test og kogning af prøver.

Mere information

Nitratax sc nitratsensorer

Digitale, optiske sensorer til yderst nøjagtig bestemmelse af nitratkoncentration direkte i mediet.

Mere information

 

Hvilke processer kræver overvågning af nitrat/nitrit?

Overfladevand, blandet vand og grundvand

Ammonium, nitrit og nitrat kan forekomme naturligt i vand men kan også være til stede på grund af tilledning fra forskellige kilder, som f.eks. gødning, affald, udsivning fra kloaksystemer eller industriels udledning. Det er vigtigt at overvåge niveauerne for ammonium, nitrit og nitrat for derved at kunne styre og optimere vandbehandlingen.

Turkis vand i en hule. Grundvandskilder indeholder ofte kvælstof, som forekommer naturligt i form af ammonium, nitrit og nitrat.

Behandling af drikkevand

Når ammonium ikke anvendes under desinfektion, kan dens tilstedeværelse i et distributionssystem indikere udvaskning af materialer fra rørsystemet, eller forurening af vand på grund af skader i systemet.

Akvakultur

Ammonium i koncentrrationen helt ned til 0,5mg/l være giftig for fisk og vandplanter. I veletablerede akvarier/ akvakulture kan ammonium hurtigt omdannes til nitrit og nitrat. De fleste akvakulturer og akvarier sigter mod helt at eliminere ammonium i vandet.

I naturlige vandmiljøer kan høje næringssaltniveauer resultere i voldsom algevækst, der blokerer for sollys og skader lysoptagelse og fotosyntese. Næringssaltene er afgørende for an eutrofiering af vandmiljøet.

Et biprodukt i forbindelse med fiske- og skaldyrsopdræt er udskildelse af ammonium der kan være giftigt for fisk.

Landbrug

Kvælstof i form af ammonium oG ammoniak anvendes af planter til at danne væsentlige organiske molekyler, som er vigtige for komplekse organismer. For at fremme denne naturlige proces (der er en del af kvælstofkredsløbet) tilsættes der ofte ammoniak til gødningen. Ammoniak kan også være til stede i jorden på grund af urin fra dyr.

En landmand gøder afgrøder og tilfører kvælstof i form af ammoniak eller ammonium.

Lægemiddelproduktion

I farmaceutisk produktion anvendes en ammoniakopløsning til at regenerere svage anionbyttere og justere pH-værdien i procesvandet.

Lægemiddelvirksomheder anvender en ammoniakopløsning til at regenerere svage anionbyttere. Ammoniak er en nitrogenkilde.

Spildevandsbehandling

For at vurdere den samlede effekt sf renseanlægget i forhold til kvælstof er det værdifuldt at måler Total kvælstof i tilløbet (kvælstofbelastningen af anlægget), i de aktive slamprocesser samt ved udløbet/efterklaringen. Overvågning af kvælstofniveauer gennem processen giver mulighed for styring af renseprocessen, så der sikres en kvælstofreduktion gennem anlægget.

Typiske ammoniumniveauer i kommunalt råspildevand ligger fra 30 mg/l - 50 mg/l NH 4-N. Nitratniveauerne angiver det stadium, hvor ammoniak og organiske nitrogenformer omdannes til nitrat ved hjælp af de aerobe biologiske processer under nitrificeringen.

En spildevandsudligningstank overvåger Total Nitrogen fra indløbsvand i forbindelse med slambehandlingen.

Slamopholdstid

En korrekt slamopholdstid (SRT) og MLSS-niveau i det aktive slamanlæg er afgørende for overholdelse af udledningskrav samt foroptimal nitrifiaktion.

I den beluftede zone på et aktivtslamanlæg sker nitifikationen af ammonium . Ved at foretage en overvågning af ammonium og styre processens iltdosering opås en energieffektiv behandling hvor udledningskrav overholdes.

Hvordan måles total kvælstof?


Hach reagenssæt til nitrogen-ammoniak, TNT, AmVer (salicylat), lavt område

Metode til reduktion af titaniumklorid (total uorganisk nitrogen)

Titaniumioner (III) reducerer nitrat og nitrit til ammoniak i et basisk miljø. Efter centrifugering for at fjerne faste stoffer kombineres ammoniak med klor for at danne monokloramin. Monokloramin reagerer med salicylat til dannelse af 5-aminosalicylat, som i salicylatmetoden i ammoniak nitrogen.

Laboratoriemåling:

Laton Total kvælstof kuvettetest 1 - 16 mg/L TN

Laton Total kvælstof kuvettetest 5 - 40 mg/L TN

Laton Total kvælstof kuvettetest 20 - 100 mg/L TN

Laton Total nitrogen kuvettetest 100-250 mg/L TN

Uorganiske og organiske kvælstofforbindelser nedbrydes med peroxodisulfat og oxideres til nitrat. Nitrationerne reagerer med 2,6-dimethylphenol i en opløsning af svovlsyre og fosforsyre og danner en nitrophenol. Målebølgelængden er 345 nm.

Online:

Total kvælstof/Nitrogen EZ-Analysator

To-trins avanceret oxidationsproces ved hjælp af hydroxylradikaler. Direkte fotometrisk analyse af nitrat efter oxidation.

Online:

Hach BioTector B7000 TOC/TN/TP Analysator

Ofte stillede spørgsmål

Hvilke Total kvælstof måleområder tilbydes til EZ serie analysatorer?

EZ-seriens online-analysatorer tilbyder flere muligheder for overvågning af total nitrogen (kvælstof) (TN) i vand. Typiske applikationer er spildevand og overfladevan.

  • EZ7700 Nitrogen, total, 0.1 - 2 mg/L
  • EZ7701 Nitrogen, total, 0.2 - 5 mg/L
  • EZ7702 Nitrogen, total, 0.25 - 10 mg/L
  • EZ7703 Nitrogen, total, 0.5 - 20 mg/L

EZ serien tilbyder også kombinerede TN/TP-analysatorer:

  • EZ7600 Nitrogen, total, 0.05 - 2 mg/L og forfor, total, 0.01 - 1 mg/L
  • EZ7601 Nitrogen, total, 0.1 - 5 mg/L og forfor, total, 0.02 - 2 mg/L
  • EZ7602 Nitrogen, total 0.2 - 10 mg/L og forfor, total, 0.05 - 5 mg/L
  • EZ7603 Nitrogen, total 0.5 - 50 mg/L og forfor, total, 0.05 - 10 mg/L
    EZ-serien kan også konfigureres til at måle TN, NO3 og NO2:
    EZ7750 nitrit, i alt 0,1-2 mg/l og nitrat, 5-600 µg/l og nitrit, 10-800 µg/l

Hvad er forholdet mellem kvælstofforbindelserne?

Nedenfor findes en oversigt over forholdet mellem forskellige kvælstofforbindelser og den anbefalede analysemetode:

(TIN) = (NH 3) + (NO 3 -) + (NO 2 -)

(TN) = organisk kvælstof (alle) + NH 3 + NO 3 - + NO 2 -

(TKN) = organisk kvælstof (trinegativ oxidativ*) + NH 3

*Trinegativ oxidativ: tager ikke hensyn til azid, azin, azo, hydrazon, nitril, nitro, nitroso, oxim og semi-carbazon

Sammenligning af TKN-resultater

TKN = (cirka) TN - (NO 3 - + NO 2 -)

TKN = (cirka) NH 3 + organisk nitrogen

Organisk nitrogen:

TKN - NH 3 = organisk nitrogen

TN-TIN = organisk nitrogen

Tegnforklaring for akronymer:

Total uorganisk nitrogen (TIN)
Ammoniak (NH 3)
Ammonium (NH 4 +)
Nitrat (NO 3 -)
Nitrit (NO 2 -)
Total Kjeldahl Nitrogen (TKN)
Total nitrogen (TN)

Har Hach en test af total organisk kvælstof?

Hach har ikke en metode til direkte måling af total organisk kvælstof.

Der er to måder at bestemme den samlede organiske mængde kvælstof i en prøve:

  • Måling af TKN (samlet Kjeldahl nitrogen/kvælstof), hvor ammoniumresultaterne trækkes fra for at beregne den samlede mængde organiske kvælstof eller
  • Måling af total nitrogen/kvælstof, hvorefter det samlede resultat af uorganisk kvælstof trækkes fra for at beregne det samlede mængde organisk kv&#;lstof.

Er metoderne til test af total kvælstof godkendt ?

Ved alle Hach kuvettetest er der angivet hvilken metodereference der ligger til grund for testen - eksempelvis de europæiske metodestandarder ISO/EN /DIN/UNI.