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:

1. w temperaturze otoczenia,

2. 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 N_NH4/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:

[mg N-NH₄ / dm³]

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/dm^3
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

Obliczenie wyników:

• Szybkość nitryfikacji:

0,0945 [mgN_NH4/dm³*min] = 5,67 [mgN_NH4/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:

1. w warunkach endogennych (bez dodatku substancji organicznej),

2. 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:

[mg N-NO₃ / dm³]

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

Przykład

t	N-NOx
min.	mgN/dm^3
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

Obliczenie wyników:

• Szybkość denitryfikacji:

0,1693[mgN_NO3/dm³ *min] = 10,2 [mgN_NO3/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:

1. w warunkach endogennych (bez dodatku substancji organicznej),

2. w warunkach endogennych (bez dodatku substancji organicznej) oraz dodatkiem ATU, dla wyeliminowania wpływu nitryfikacji na pobór tlenu,

3. 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/dm^3	sek.	mgO2/dm^3	sek.	mgO2/dm^3
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

Obliczenie wyników:

• Średni spadek stężenia tlenu:

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

---