مقدمة
في مجال معالجة مياه الصرف الصحي، تلعب عمليات النترجة وإزالة النترجة دورًا حيويًا في تحسين جودة المياه المعالجة وتقليل التأثيرات البيئية السلبية. هذه العمليات ضرورية لإزالة النيتروجين من مياه الصرف الصحي، والذي يمكن أن يسبب تلوثًا للمياه الجوفية والسطحية إذا لم يُزال بشكل صحيح. في هذه المقالة، سنتناول الفرق بين عمليات النترجة وإزالة النترجة، وكيفية عمل كل منها وأهميتها في معالجة مياه الصرف الصحي.
ما هي النترجة؟
تعريف النترجة
النترجة هي عملية بيولوجية تتم فيها أكسدة الأمونيا (NH3) إلى نترات (NO3-) عبر وسيط من النيتريت (NO2-). يتم تنفيذ هذه العملية بواسطة نوعين رئيسيين من البكتيريا: بكتيريا النيتروسوموناس (Nitrosomonas) التي تحوّل الأمونيا إلى نيتريت، وبكتيريا النيتروباكتر (Nitrobacter) التي تحوّل النيتريت إلى نترات.
مراحل النترجة
- تحويل الأمونيا إلى نيتريت:
- المُحفّز: بكتيريا النيتروسوموناس.
- المعادلة الكيميائية: NH3+O2→NO2-+H2O+H+\text{NH3} + \text{O2} \rightarrow \text{NO2-} + \text{H2O} + \text{H+}NH3+O2→NO2-+H2O+H+
- تحويل النيتريت إلى نترات:
- المُحفّز: بكتيريا النيتروباكتر.
- المعادلة الكيميائية: NO2-+O2→NO3-\text{NO2-} + \text{O2} \rightarrow \text{NO3-}NO2-+O2→NO3-
ما هي إزالة النترجة؟
تعريف إزالة النترجة
إزالة النترجة هي عملية بيولوجية تتم فيها اختزال النترات (NO3-) إلى غاز النيتروجين (N2) عبر وسيط من النيتريت (NO2-). يتم تنفيذ هذه العملية بواسطة بكتيريا غير هوائية (لاهوائية) التي تستخدم النترات كمصدر للأكسجين في بيئة خالية من الأكسجين.
مراحل إزالة النترجة
- تحويل النترات إلى نيتريت:
- المُحفّز: بكتيريا لا هوائية.
- المعادلة الكيميائية: NO3-→NO2-\text{NO3-} \rightarrow \text{NO2-}NO3-→NO2-
- تحويل النيتريت إلى نيتروجين غازي:
- المُحفّز: بكتيريا لا هوائية.
- المعادلة الكيميائية: NO2-→N2+O2\text{NO2-} \rightarrow \text{N2} + \text{O2}NO2-→N2+O2
الفرق بين النترجة وإزالة النترجة
الشروط البيئية
- النترجة:
- تتطلب بيئة هوائية (وجود الأكسجين).
- يتم تنفيذها بواسطة بكتيريا نترجة هوائية.
- إزالة النترجة:
- تتطلب بيئة لاهوائية (خالية من الأكسجين).
- يتم تنفيذها بواسطة بكتيريا لاهوائية.
الناتج النهائي
- النترجة:
- الناتج النهائي هو نترات (NO3-).
- إزالة النترجة:
- الناتج النهائي هو نيتروجين غازي (N2) الذي يتبخر في الجو.
الأهمية البيئية
- النترجة:
- تحوّل الأمونيا السامة إلى نترات أقل سمية.
- تحضّر النيتروجين لإزالته في مرحلة إزالة النترجة.
- إزالة النترجة:
- تقلل من محتوى النيتروجين في الماء، مما يمنع تلوث المياه ويقلل من تأثيرات الإثراء الغذائي (اليوتروفيكيشن).
التطبيقات في معالجة مياه الصرف الصحي
النترجة
تُستخدم النترجة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي لإزالة الأمونيا، التي تعتبر ملوّثًا سامًا. تتيح هذه العملية تحويل الأمونيا إلى نترات، مما يجعلها أقل ضررًا وأيسر إزالة في المراحل اللاحقة.
إزالة النترجة
تُستخدم إزالة النترجة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي لإزالة النترات المتكونة من عملية النترجة. تساعد هذه العملية في تقليل تركيز النترات في المياه المعالجة، مما يحسن جودتها ويقلل من التأثيرات البيئية السلبية.
الخلاصة
عمليات النترجة وإزالة النترجة تلعبان دورًا حاسمًا في معالجة مياه الصرف الصحي وتحسين جودتها. النترجة تساهم في تحويل الأمونيا السامة إلى نترات، بينما تساهم إزالة النترجة في تقليل تركيز النترات في المياه المعالجة عن طريق تحويلها إلى نيتروجين غازي. تكامل هاتين العمليتين ضروري لضمان نظام معالجة مياه فعال ومستدام يحافظ على البيئة ويضمن صحة الإنسان.