Ćwiczenie nr 1. Określanie wpływu temperatury na szybkość utleniania azotu amonowego

Wykonanie testu polega na pomiarze szybkości spadku stężenia azotu amonowego.

W ramach ćwiczenia przeprowadzone zostaną 2 testy:

a) w temperaturze otoczenia,

b) w obniżonej temperaturze (test prowadzony w zlewce zanurzonej w wodzie

chłodzonej lodem), alternatywnie w podwyższonej temperaturze

Metodyka testów:

§ do zlewki o objętości ok. 2 dm3 wlać natleniony osad, stężenie osadu powinno wynosić ok. 3 - 4 g/dm3;

§ dodać roztwór azotu amonowego (np. chlorku amonowego), w ilości zapewniającej stężenie początkowe ok. 20-25 mg NNH4/dm3;

§ zapewnić natlenianie próby i mieszanie próby w trakcie testu, np. przy użyciu sprężarki laboratoryjnej i dyfuzora drobnopęcherzykowego;

§ pobierać próbki co 20 min. przez okres 1,5-2 godziny, próbki natychmiast filtrować lub odwirowywać w celu oddzielenia cząstek zawieszonych osadu czynnego, a następnie oznaczać w nich stężenie azotu amonowego wg poniższego przepisu Wykonanie oznaczenia AZOT AMONOWY

Do kolby miarowej na 100 cm3 odmierzyć 100 cm3 badanej wody.

Do drugiej kolbki odmierzyć 100 cm3 wody destylowanej (ślepa próba).

Wystarczy przygotować 1 ślepą próbę dla całej grupy.

Dodać 1 cm3 roztworu SOLI SEIGNETTA i 1 cm3 ODCZYNNIKA NESSLERA.

Kolbki zatkać korkiem i zamieszać.

Odczekać 10 minut, a następnie odczytać absorbancję na spektrofotometrze.

Długość fali 420 nm, kuweta 4 cm.

Odczytaną wartość absorbancji podstawić do wzoru:

1000

c= 16

,

0

×E×

[mg N-NH4 / dm3]

V

napowietrzanie

osad czynny

NH4Cl

Wynikiem testu jest średnia szybkość spadku stężenia azotu amonowego w przeliczeniu na godzinę, obliczana metodą regresji liniowej na podstawie pomiarów z całego testu

[mgN/dm3*h].

Przykład

t

N-NH4

min

mgN/dm3

0

20,6

15

18,8

30

17,9

45

15,5

60

13,9

75

13,9

90

11,7

105

10,6

120

9,0

25

20

y = -0,0945x + 20,325

R2 = 0,9865

15

3

10

mgN/dm

5

0

0

20

40

60

80

100

120

min.

Obliczenie wyników:

· Szybkość nitryfikacji:

0,0945 [mgNNH4/dm3*min] = 5,67 [mgNNH4/dm3*h]

Ćwiczenie nr 2. Określanie wpływu obecności substratu organicznego na szybkość redukcji azotu azotanowego

Wykonanie testu polega na pomiarze szybkości spadku stężenia azotu azotanowego w warunkach niedotlenionych.

W ramach ćwiczenia przeprowadzone zostaną 2 testy:

a) w warunkach endogennych (bez dodatku substancji organicznej),

b) z dodatkiem roztworu łatwo rozkładalnego substratu organicznego

Metodyka testów:

azot pożywka roztwór azotu osad czynny azotanowego

mieszadło

§ do zamykanego pojemnika, np. butli zamykanej korkiem na szlif o objętości ok. 1 - 2

dm3 wlać osad całkowicie odtleniony (w tym celu należy osad pozostawić bez napowietrzania na czas 1-2 h), stężenie osadu powinno wynosić ok. 2 - 4 g/dm3;

§ dodać roztwór azotu azotanowego (np. w postaci azotanu potasowego), w ilości zapewniającej stężenie początkowe ok. 20 - 30 mg/dm3

§ w teście b) po kilku minutach od dodania roztworu N-NO3, dodać roztwór substratu organicznego, w ilości zapewniającej nadmiar ChZT, ok. 150-200 mgChZT/dm3;

§ zapewnić mieszanie próby w trakcie testu, np. stosując mieszadło magnetyczne;

§ test prowadzić w miarę możliwości w stałej temperaturze;

§ pobierać próbki co 30 min. przez okres 1,5-2 godziny, próbki natychmiast filtrować lub odwirowywać w celu oddzielenia cząstek zawieszonych osadu, a następnie oznaczać w nich stężenie azotu azotanowego.

Wykonanie oznaczenia AZOT AZOTANOWY

Do krystalizatora odmierzyć 10 cm3 badanej wody (lub inną objętość wg zaleceń prowadzącego).

Dodać 3 - 4 krople 0,5% roztworu NaOH i 1 cm3 SALICYLANU SODU.

Krystalizator wstawić na łaźnię wodną i pozostawić tam do odparowania próbki.

Następnie krystalizator ostudzić i dodać 1 cm3 stężonego H2SO4 (ostrożnie!).

Używając szklanego pręcika rozpuścić osad w kwasie.

Odstawić na 10 minut.

Dodać około 20 cm3 wody destylowanej, opłukując równocześnie szklany pręcik. Odstawić na 3 minuty.

Do drugiego krystalizatora odmierzyć 20 cm3 wody destylowanej (ślepa próba).

Wystarczy przygotować 1 ślepą próbę dla całej grupy.

Do obydwu krystalizatorów dodać po 7 cm3 alkaliczengo WINIANU

SODOWO-POTASOWEGO (ostrożnie!).

Przenieść ilościowo zawartość krystalizatorów do kolbek miarowych na 50 cm3

i dopełnić do kreski wodą destylowaną.

Odczytać absorbancję na spektrofotometrze.

Długość fali 410 nm, kuweta 1 cm.

Odczytaną wartość absorbancji podstawić do wzoru:

1000

c= 06

,

0

×E×

[mg N-NO3 / dm3]

V

Szybkość redukcji azotu azotanowego wyznacza się metodą regresji liniowej na podstawie pomiarów z całego testu [mgN/dm3*h].

Przykład

t

N-NOx

min.

mgN/dm3

0

28,1

15

24,5

30

22,0

45

19,1

60

16,6

75

15,1

90

12,0

105

9,6

120

7,2

35

30

25

20

N-NOx

3

y = -0,1693x + 27,301

N-NO3

N/m

2

g

R = 0,9956

N-NO2

15

10

5

0

0

20

40

60

80

100

120

140

min.

Obliczenie wyników:

· Szybkość denitryfikacji:

0,1693[mgNNO3/dm3 *min] = 10,2 [mgNNO3/dm3 *h]

Ćwiczenie nr 3. Określanie wpływu obecności substratu organicznego na szybkość poboru tlenu przez mikroorganizmy

Wykonanie testu polega na pomiarze szybkości spadku stężenia tlenu rozpuszczonego w próbce osadu czynnego z dodatkiem lub przy braku substratu organicznego.

W ramach ćwiczenia przeprowadzone zostaną 3 testy:

a) w warunkach endogennych (bez dodatku substancji organicznej),

b) w warunkach endogennych (bez dodatku substancji organicznej) oraz dodatkiem

ATU, dla wyeliminowania wpływu nitryfikacji na pobór tlenu,

c) z dodatkiem łatwo rozkładalnego substratu organicznego oraz dodatkiem ATU, dla

wyeliminowania wpływu nitryfikacji na pobór tlenu

Metodyka testów:

Osad czynny

ew. substrat Mieszadło magnetyczne

Sonda tlenowa

§ do butelki o objętości 250 - 500 cm3 wlać osad czynny świeżo pobrany z oczyszczalni i natleniany w laboratorium przed wykonaniem testu przez co najmniej kilka godzin, celem usunięcia pozostałości ścieków. Stężenie osadu powinno wynosić ok. 2 - 4

g/dm3 a poziom stężenia tlenu rozpuszczonego w osadzie 6 – 8 mgO2/dm3;

§ w teście c) dodać substrat w ilości zapewniającej nadmiar ChZT, to jest ok. 200 - 300

mgChZT/dm3, a w testach b) i c) dodać roztwór n - allylotiomocznika (ATU), w ilości zapewniającej stężenie ok. 12 - 20 mg/dm3 dla zahamowania nitryfikacji;jhg

§ zapewnić mieszanie próby w trakcie testu, np. używając mieszadła magnetycznego;

§ odczytywać przy pomocy sondy tlenowej stężenie tlenu rozpuszczonego co 15 s przez 10 minut lub do spadku stężenia do 2 mg O2/dm3

§ w miarę możliwości zapewnić utrzymywanie stałej temperatury, najlepiej 20°C, podczas badania, np. wstawiając butelkę do łaźni wodnej; podczas całego testu monitorować temperaturę mieszaniny.

Wynikiem testu jest średnia szybkość spadku stężenia tlenu [mg O2/dm3] w przeliczeniu na godzinę, wyznaczana metodą regresji liniowej na podstawie pomiarów z całego testu.

Przykład

t

OUR

t

OUR

t

OUR

sek.

mgO2/dm3

sek.

mgO2/dm3

sek.

mgO2/dm3

0

8,80

230

7,26

460

5,41

10

8,74

240

7,18

470

5,33

20

8,68

250

7,10

480

5,24

30

8,63

260

7,02

490

5,17

40

8,58

270

6,94

500

5,09

50

8,51

280

6,86

510

4,99

60

8,46

290

6,78

520

4,91

70

8,39

300

6,71

530

4,82

80

8,33

310

6,63

540

4,74

90

8,26

320

6,55

550

4,65

100

8,19

330

6,47

560

4,56

110

8,12

340

6,39

570

4,48

120

8,05

350

6,30

580

4,41

130

7,99

360

6,23

590

4,33

140

7,91

370

6,15

600

4,24

150

7,85

380

6,08

610

4,15

160

7,77

390

5,99

620

4,06

170

7,71

400

5,91

630

3,98

180

7,63

410

5,82

640

3,90

190

7,57

420

5,74

200

7,48

430

5,65

210

7,40

440

5,58

220

7,34

450

5,49

10

9

8

7

3

6

/dm

y = -0,0078x + 8,9807

2

5

2

R = 0,9981

mgO

4

3

2

1

0

0

100

200

300

400

500

600

700

800

s

Obliczenie wyników:

· Średni spadek stężenia tlenu:

0,0078 [mgO2/dm3*s] = 28,1 [mgO2/dm3*h]