I. Kto odgrywa główną rolę w nitryfikacji?
Niezbędne są dwa rodzaje bakterii autotroficznych, które odgrywają główną rolę w nitryfikacji:
1. Bakterie-utleniające amoniak (AOB): główna siła w pierwszym etapie, utleniająca azot amonowy (NH₄⁺) do azotynu (NO₂⁻)
2. Bakterie-utleniające azotyny (NOB): główna siła w drugim etapie, utleniająca azotyny (NO₂⁻) do azotanów (NO₃⁻)
W skrócie: bakterie nitryfikacji =amoniak-utleniające + bakterie azotynowe-utleniające. Działając razem, bez tych dwóch rodzajów bakterii, azot amonowy nigdy się nie zmniejszy.
Charakterystyka:
• Bakterie autotroficzne: Nie spożywaj materii organicznej; pozyskiwać energię poprzez utlenianie azotu amonowego i rosnąć przy użyciu dwutlenku węgla.
• Powolny wzrost, długi cykl pokoleń; wymaga wystarczającego wieku mułu; nie toleruje obciążeń udarowych; podatny na toksyczność.
II. Kompletny proces reakcji nitryfikacji (dwa etapy)
Krok 1: Nitryfikacja (amoniak → azotyn)
Rola bakterii utleniających amoniak: Zużywa duże ilości tlenu, wytwarza kwas i obniża pH.
Krok 2: Nitryfikacja (azot → azotyn)
Rola bakterii utleniających azotyny:
Ogólny proces: Azot amonowy → Azotyn → Azotan, całkowicie w środowisku tlenowym.
III. Jak utrzymać stabilną operację nitryfikacji
1. Niezbędna jest wystarczająca ilość rozpuszczonego tlenu (DO).
• Nitryfikacja jest procesem silnie tlenowym
• Kontrola DO w zbiornikach aerobowych: 2,0–3,5 mg/L
• Niski poziom DO: Nitryfikacja zatrzymuje się natychmiast, azot amonowy przekracza normy
2. Ścisła kontrola pH i zasadowości
• Optymalne pH: 7,5–8,5
• Nitryfikacja wytwarza kwas, który pochłania zasadowość
• Niewystarczająca zasadowość → spadki pH → inaktywacja bakterii → azot amonowy nie spada
• Uzupełnianie zasadowości: węglan sodu, wodorowęglan sodu
3. Niezbędny jest wystarczający czas osadu (SRT).
Bakterie nitryfikacyjne rosną bardzo powoli; krótki czas osadzania spowoduje jego całkowite wyczerpanie.
• Konwencjonalne ścieki komunalne: Czas osadu kontrolowany na 10–15 dni lub dłużej
• Zima o niskiej-temperaturze: 15–20 dni
4. Temperatura ma znaczący wpływ
• Optymalna: 25–30 stopni dla najszybszej nitryfikacji
• Poniżej 15 stopni Znacząco ograniczona aktywność
• Azot amonowy trudno jest zredukować zimą, ponieważ niskie temperatury hamują rozwój bakterii nitryfikacyjnych.
5. Zakaz stosowania substancji toksycznych
Metale ciężkie, wysoka zawartość soli, antybiotyki, toksyczne ścieki przemysłowe i nadmiernie wysoki poziom wolnego amoniaku bezpośrednio hamują rozwój bakterii nitryfikacyjnych, powodując natychmiastowy wzrost poziomu azotu amonowego.
6. Poziom materii organicznej nie może być zbyt wysoki
Bakterie nitryfikacyjne są autotroficzne i są najbardziej podatne na wysoki ChZT. Nadmierny ChZT → bakterie heterotroficzne konkurują o tlen i przestrzeń życiową → bakterie nitryfikacyjne są tłumione, co prowadzi do niepowodzenia nitryfikacji.
Wysoki DO, odpowiednie pH, wystarczający wiek osadu, stabilna temperatura, nie-toksyczność i niska zawartość materii organicznej zapewniają stabilną redukcję azotu amonowego poprzez nitryfikację.