Kväve, totalt

 Skriva ut

Vad är kväve?

Kväve är ett kemiskt element med symbolen N, atomnumret 7 och atommassan 14. Det kan ske i en diatomisk molekylär form (N 2) som en färglös gas och som en del av en vätska eller fast förening. Omkring 78 % av jordens atmosfär består av en gasformig kväveform, vilket gör kvävet till det vanligaste icke-kombinerade elementet. Under kvävecykeln rör sig kväve från atmosfären in i biosfären (i organiska föreningar) och sedan tillbaka till atmosfären. Komplexa organismer behöver kväve för att bygga viktiga molekyler som aminosyror (och därmed proteiner), nukleinsyror (DNA och RNA) och adenosintrifosfat (ATP – molekyl för energiöverföring). Eftersom växter inte kan använda gasformigt kväve förlitar de sig på kvävefixeringsbakterier i jorden för att omvandla kvävet till ammoniak och nitrit. Nitratbildande bakterier omvandlar nitrit till nitrat under aeroba förhållanden. Nitrat är det mest oxiderade kvävetillståndet.

Nitrifiering och denitrifiering

Nitrifiering är tvåstegs biologisk oxidering av ammoniak till nitrit och slutligen nitrat. Denitrifiering är en mikrobiellt underlättad process under vilken nitrat reduceras för att slutligen producera molekylärt kväve. Nitrifiering/denitrifiering används mest i processer för behandling av avloppsvatten. I de här processerna används olika förhållanden i oxiska (aeroba) och anoxiska zoner för behandling av avloppsvatten av autotrofa bakterier som nitrosomoner eller heterotrofa bakterier som nitrobakter för att omvandla ammoniak, nitrit och nitrat till kvävgas.

Syrekontroll är avgörande för nitrifiering bland andra viktiga faktorer, t.ex. alkalinitet. Löst syre (DO) måste övervakas och hanteras under nitrifiering. Effektiv denitrifiering är beroende av bristen på löst syre och en lämplig mängd lätt nedbrytbart kol.

Totalt Kjeldahl-kväve

Termen totalt Kjeldahl-kväve avser kombinationen av ammoniak och organiskt kväve. Det inkluderar dock inte nitrit-kväve eller nitrat-kväve.

Totalt kväve

Totalt kväve är summan av alla olika former av kväve i vattnet, inklusive ammoniak och organiskt bundet kväve (totalt Kjeldahl-kväve), samt nitrit och nitrat.

Ammoniak och ammonium

Ammoniak och ammonium har ett pH- och temperaturspecifikt förhållande.

Vattenbehandling

Ammoniakens korrosiva egenskaper (i gasform och koncentrerade lösningar) kan orsaka allt från lindrig ögon- eller hudirritation till kemisk brännskada beroende på koncentrationen. Ammoniak kan även på låga nivåer dessutom orsaka estetiska problem som obehaglig smak eller lukt.

Behandling av avloppsvatten

Ammoniak är giftig för vattenlevande organismer även vid mycket låga koncentrationer. Reningsverk släpper ut behandlat vatten på en mängd olika platser. De flesta reningsverk släpper ut vatten i mottagande vattenområden som har särskilda användningsområden och vattenlevande organismer. Kombinationen av dessa avgör den ammoniaknivå som på ett säkert sätt kan släppas ut från ett avloppsreningsverk.


Handla nu

Varför mäter man kväve?

Kväve i form av ammoniak, nitrit och nitrat är en viktig näringstillförsel för växter och djur, men överskott av kväve kan i många fall vara skadligt.

  • I vattendrag kan höga koncentrationer av kväve orsaka utarmning av löst syre (DO) och därmed ha en negativ inverkan på vattenlevande organismer.
  • Dricksvatten som innehåller överskott av kväve i form av ammoniak eller nitrat kan utgöra hälsorisker för allmänheten. Dessutom kan förändringar i nitritkoncentrationer i system för distribution av dricksvatten indikera att denitrifiering startar, vilket äventyrar vattenkvaliteten.
  • I behandling av avloppsvatten kan höga koncentrationer av ammoniak i kombination med förhöjt pH vara giftigt för mikrober för slamnedbrytning.

Hos Hach® hittar du testutrustning, resurser, utbildning och programvara som behövs för att kunna övervaka och hantera kvävenivåer i din specifika processapplikation.

 

LCK

Utvalda produkter som används för att mäta kväve

EZ-seriens totalkväve analysator

Onlineanalysatorerna i EZ-serien erbjuder flera alternativ för övervakning av totalt kväve i vatten.

Mer information

Spektrofotometer

Hach skapar lösningar som gör din dagliga rutintestning enklare.

Mer information

B7000 BioTector® TOC/TN/TP analysator

En enda analysator för kolförorening och näringsämnesnivåer av kväve/fosfor i vatten.

Mer information

Totalkväve reagens

Hach arbetar för att tillhandahålla högkvalitativt reagens för rutinmässig och krävande vattenanalys.

Mer information

Digitala reaktorer

LT200 och HT200S är utformad för att spara tid och säkerställa noggrannhet under testning.

Mer information

 

Vilka processer kräver nitrat-/nitritövervakning?

Ytvatten, blandat vatten och grundvatten

Ammoniak, nitrit och nitrat kan förekomma naturligt i vattendrag eller förekomma på grund av gödningsavrinning, avrinning av djuravfall, defekta septiska system, blandning med kloraminerat vatten eller industriella utsläpp som innehåller korrosionsskyddsmedel. Därför är det viktigt att övervaka nivåerna av ammoniak, nitrit och nitrat för att vägleda och optimera behandlingen.

En turkosfärgad pool av vatten skimrar i en grotta. Grundvattenkällor innehåller ofta kväve naturligt i form av ammoniak, nitrit och nitrat.

Behandling av dricksvatten

Om ammoniak inte används under desinfektion kan dess förekomst i ett distributionssystem tyda på urlakning från material som används i rörkonstruktionen eller vattenföroreningar på grund av skador i systemet. När oönskad ammoniak förenas med klor, minskar den desinfektionsstyrkan hos klorering.

När ammoniak används för desinfektion i kloramineringsprocessen måste dess nivåer övervakas och hanteras för att skydda folkhälsan.

Den här reningsverket använder ammoniak som är en kvävekälla vid desinfektion.

Akvakultur

Ammoniak kan i egenskap av avfallsprodukt från vattenlivet vara giftig för fisk och vattenväxter på så låga nivåer som 0,5 mg/L. I etablerade akvarier kan ammoniak snabbt omvandlas till nitrit och slutligen nitrat. De flesta akvarier har nollförekomst av ammoniak.

I naturliga vattenmiljöer kan höga ammoniaknivåer resultera i kraftig algtillväxt som blockerar solljus, försämrar sikten vid födosök, samt fotosyntesen.

Nätpennor för akvakultur innehåller odlad fisk och skaldjur. En biprodukt av odlingen är ammoniak som också kan vara giftig för fisk.

Jordbruk

Kväve i form av ammoniak används av växter för att skapa de viktiga organiska molekyler som komplexa organismer kräver. För att underlätta eller förbättra den här naturliga processen (som är en del av kvävecykeln) tillsätts ofta ammoniak i gödningsmedel. Till exempel används kväve i form av ett ammoniaksalt i hydroponiska näringslösningar. Ammoniak kan också finnas i jorden på grund av ureadosering.

En jordbrukstraktor gödslar grödor och tillför kväve i form av ammoniak.

Läkemedelstillverkning

Vid läkemedelsproduktion används ammoniaklösning för att regenerera hartser för svagt anjonutbyte och justera processvattnets pH.

I läkemedel används ammoniaklösning för att regenerera hartser för svagt anjonutbyte. Ammoniak är en kvävekälla.

Behandling av avloppsvatten

Metoder för totalt kväve mäter kvävebelastningar i inlopp, vid mellanliggande vattenbehandlingsfaser avseende slam och i utlopp för att mäta den totala effektiviteten i reningsverket. Genom att bedöma kvävenivåerna kan man övervaka, justera och reducera kvävehalten effektivt under hela behandlingen.

Typiska ammoniaknivåer i kommunalt råavloppsvatten ligger på mellan 30 mg/L och 50 mg/L NH 3 -N. Nitratnivåerna visar i vilket stadium ammoniak och organiskt kväve omvandlas till nitrat vid aeroba biologiska behandlingssteg under nitrifiering.

En utjämningstank för avloppsvatten övervakar totalt kväve från inloppsvatten under mellanliggande stadier av vattenslambehandling.

Slamuppsamlingstid

Rätt uppehållsstid för slam (SRT) och MLSS-nivå i luftningsbassängen är grundläggande för överensstämmelse och energieffektiv behandling i syfte att garantera stabil nitrifiering.

Slambehandling i den här luftningsbassängen startar nitrifiering av ammoniak. Övervakning kväve här ger efterlevnad och energieffektiv behandling.

Hur övervakas totalt kväve?


HACH reagenssats för kväve-ammoniak, TNT, AmVer (salicylat), lågt område

Metod för reduktion av titanklorid (totalt oorganiskt kväve)

Titanjoner (III) reducerar nitrat och nitrit till ammoniak i en basisk miljö. Efter centrifugering för att avlägsna fasta partiklar förenas ammoniak med klor och bildar monokloramin. Monokloramin reagerar med salicylat och bildar 5-aminosalicylat (en grön lösning), som vid salicylatmetoden i ammoniakkväve (se kväve och ammoniak).

Bordsmodell:

Totalt oorganiskt kväve


Hach TNTplus-kyvettest, kväve (totalt) LR (1 - 16 mg/L N), 25 tester

Persulfatuppslutningsmetod (totalt kväve)

En alkalisk persulfatuppslutning omvandlar alla former av kväve till nitrat. Natriummetabisulfit tillsätts efter uppslutningen för att eliminera störningar från halogenoxider. Under starkt sura förhållanden reagerar nitrat med kromotropsyra till nitrat på bifenylringarna på flera platser och bildar flera nitrerade produkter. De nitrerade produkterna mäts vid 410 nm.

Stationär/bärbar:

Totalkväve, TNT, 0,5 - 25 mg/L N

Totalkväve, TNT, 2 - 150 mg/L N

Oorganiska och organiska kväveföreningar bryts ned med peroxodisulfat och oxideras till nitrat. Nitratjonerna reagerar med 2,6-dimetylfenol i en lösning av svavelsyra och fosforsyra och bildar en nitrofenol. Mätvåglängden är 345 nm.

Bordsmodell:

LCK138 Laton Totalkväve, kyvettest, 1-16 mg/L TNb, 25 tester

LCK238 Laton Totalkväve, kyvettest,5-40 mg/L TNb, 25 tester

LCK338 Laton Totalkväve, kyvettest, 20-100 mg/L TNb, 25 tester

LCK438 Laton Totalkväve, kyvettest, 100-250 mg/L TNb, 25 tester

Oorganiska och organiska kväveföreningar bryts ned med peroxydisulfat och oxideras till nitrat. Nitrat reduceras till nitrit genom tillsats av ett reduktionsreagens. Nitrit reagerar i ett surt medium med färgreagenset och bildar ett violett azo-komplex. Mätvåglängden är 546 nm.

Online:

EZ-seriens totalkväve analysator

Avancerad oxideringsprocess i två steg med hydroxylradikaler. Direkt fotometrisk analys av nitrat efter oxidering.

B7000 BioTector® TOC/TN/TP analysator

 

Om du vill veta mer om övervakning av andra typer av kväve kan du besöka följande parametersidor: ammoniak och ammonium, nitrat och nitrit.

Vanliga frågor

Vilka TN-intervall erbjuds på EZ-seriens analysatorer?

Onlineanalysatorerna i EZ-serien erbjuder flera alternativ för övervakning av totalt kväve i vatten. Typiska användningsområden är avloppsvatten och ytvatten.

  • EZ7700 Totalt kväve, 0,1 - 2 mg/L
  • EZ7701 Totalt kväve, 0,2 - 5 mg/L
  • EZ7702 Totalt kväve, 0,25 - 10 mg/L
  • EZ7703 Totalt kväve, 0,5 - 20 mg/L

EZ-serien erbjuder även TN/TP-analysatorer för kombinationer:

  • EZ7600 Totalt kväve, 0,05 - 2 mg/L och total fosfor, 0,01 - 1 mg/L
  • EZ7601 Totalt kväve, 0,1 - 5 mg/L och total fosfor, 0,02 - 2 mg/L
  • EZ7602 Totalt kväve, 0,2 - 10 mg/L och total fosfor, 0,05 - 5 mg/L
  • EZ7603 Totalt kväve, 0,5 - 50 mg/L och total fosfor, 0,05 - 10 mg/L
    EZ-serien kan också konfigureras för att mäta TN, NO 3 och NO 2:
    EZ7750 Totalt kväve, 0,1 - 2 mg/L & Nitrate, 5 - 600 µg/L & Nitrite, 10 - 800 µg/L

Vilket är förhållandet mellan föreningarna med kväveinnehåll?

Nedan följer en sammanfattning av förhållandet mellan olika kväveföreningar och den kvävemetod som rekommenderas för analys:

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

(TN) = Organiskt kväve (alla) + NH 3 + NO 3 - + NO 2 -

(TKN) = Organiskt kväve (trevärt negativt, oxidativt*) + NH 3

*Trevärt negativt, oxidativt: Tar inte hänsyn till azid, azin, azo, hydrazon, nitril, nitro, nitroso, oximetri och semikarbazon

Jämföra TKN-resultat

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

TKN = (approx.) NH 3 + organiskt kväve

Organiskt kväve:

TKN - NH 3 = organiskt kväve

TN-TIN = organiskt kväve

Förklaring av akronymer:

Totalt oorganiskt kväve (TIN)
Ammoniak (NH 3)
Ammonium (NH 4 +)
Nitrat (NO 3 -)
Nitrit (NO 2 -)
Kjeldahl, totalkväve (TKN)
Totalkväve (TN)

Har Hach ett test för totalt organiskt kväve?

Hach har inte en metod för direkt mätning av totalt organiskt kväve.

Det finns två sätt att fastställa det totala organiska kvävet för ett prov:

  • Mäta TKN (totalt Kjeldahl-kväve) och subtrahera ammoniakresultat för att beräkna det totala organiska kvävet eller
  • Mäta det totala kvävet och subtrahera resultatet för totalt oorganiskt kväve för att beräkna totalt organiskt kväve.

Är metoderna för totalt kväve godkända för myndighetsrapportering?

Ja, det finns godkända metoder för rapporteringsändamål.