I. Qui juga el paper principal en la nitrificació?
Dos tipus de bacteris autòtrofs són indispensables i són els principals actors de la nitrificació:
1. Bacteris-oxidants d'amoníac (AOB): la força principal en el primer pas, oxidant el nitrogen d'amoníac (NH₄⁺) a nitrit (NO₂⁻)
2. Bacteris oxidants de nitrit-(NOB): la força principal en el segon pas, nitrit oxidant (NO₂⁻) a nitrat (NO₃⁻)
En resum: nitrificació=amoníac-bacteris oxidants + nitrit-bacteris oxidants. Treballant junts, sense aquests dos tipus de bacteris, el nitrogen d'amoníac mai disminuirà.
Característiques:
• Bacteris autòtrofs: No consumeix matèria orgànica; obtenir energia oxidant el nitrogen amoníac i créixer amb diòxid de carboni.
• Creixement lent, cicle de generació llarg; requereix una edat suficient del fang; intolerant a les càrregues de xoc; susceptible a la toxicitat.
II. Procés complet de reacció de nitrificació (dos passos)
Pas 1: nitrificació (amoníac → nitrit)
Funció dels bacteris oxidants de l'amoníac: consumeix grans quantitats d'oxigen, produeix àcid i redueix el pH.
Pas 2: nitrificació (nitrogen → nitrit)
Funció dels bacteris oxidants de nitrits:
Procés global: Nitrogen amoníac → Nitrit → Nitrat, totalment en ambient aeròbic.
III. Com mantenir una operació estable de nitrificació
1. Oxigen dissolt (DO) és essencial
• La nitrificació és un procés fortament aeròbic
• Control de l'OD en tancs aeròbics: 2,0–3,5 mg/L
• Baix DO: la nitrificació s'atura immediatament, el nitrogen amoníac supera els estàndards
2. Control estricte de pH i alcalinitat
• pH òptim: 7,5–8,5
• La nitrificació produeix àcid, que consumeix alcalinitat
• Alcalinitat insuficient → baixa el pH → inactivació bacteriana → el nitrogen amoníac no disminueix
• Complement d'alcalinitat: carbonat de sodi, bicarbonat de sodi
3. El temps de fang suficient (SRT) és essencial
Els bacteris nitrificants creixen molt lentament; un curt temps de fang donarà lloc a un esgotament complet.
• Aigües residuals municipals convencionals: el temps dels fangs es controla entre 10 i 15 dies o més
• Hivern{0}}de baixa temperatura: 15-20 dies
4. La temperatura té un impacte significatiu
• Òptim: 25–30 graus per a la nitrificació més ràpida
• Menys de 15 graus Activitat significativament reduïda
• El nitrogen amoníac és difícil de reduir a l'hivern perquè les baixes temperatures inhibeixen els bacteris nitrificants.
5. No es permeten substàncies tòxiques
Els metalls pesants, l'alt contingut en sal, els antibiòtics, les aigües residuals industrials tòxiques i els nivells excessivament elevats d'amoníac lliure inhibeixen directament els bacteris nitrificants, fent que els nivells de nitrogen d'amoníac augmentin immediatament.
6. Els nivells de matèria orgànica no han de ser massa alts
Els bacteris nitrificants són autòtrofs i són més vulnerables a la DQO alta. DQO excessiu → els bacteris heteròtrofs competeixen per l'oxigen i l'espai vital → els bacteris nitrificants es suprimeixen, donant lloc a un fracàs de la nitrificació.
El DO elevat, el pH adequat, l'edat suficient del fang, la temperatura estable, la no{0}}toxicitat i el baix contingut de matèria orgànica garanteixen una reducció estable del nitrogen d'amoníac mitjançant la nitrificació.