I. Ko igra ključnu ulogu u nitrifikaciji?
Dvije vrste autotrofnih bakterija su nezamjenjive i glavni su akteri u nitrifikaciji:
1. Amonijak-oksidirajuće bakterije (AOB): glavna sila u prvom koraku, oksidacija amonijačnog dušika (NH₄⁺) u nitrit (NO₂⁻)
2. Nitrite-oksidirajuće bakterije (NOB): Glavna sila u drugom koraku, oksidacija nitrita (NO₂⁻) u nitrate (NO₃⁻)
Ukratko: nitrifikacija=Amonijak-oksidirajuće bakterije + nitrit-oksidirajuće bakterije. Radeći zajedno, bez ove dvije vrste bakterija, amonijačni dušik se nikada neće smanjiti.
karakteristike:
• Autotrofne bakterije: ne konzumiraju organsku materiju; dobiju energiju oksidacijom amonijačnog dušika i rastu koristeći ugljični dioksid.
• Sporo rast, dug ciklus proizvodnje; zahtijeva dovoljnu starost blata; netolerantna na udarna opterećenja; podložni toksičnosti.
II. Kompletan proces reakcije nitrifikacije (dva koraka)
Korak 1: Nitrifikacija (amonijak → nitrit)
Uloga bakterija koje oksidiraju amonijak: Troši velike količine kisika, proizvodi kiselinu i snižava pH.
Korak 2: Nitrifikacija (Azot → Nitrit)
Uloga bakterija koje oksidiraju nitrite:
Ukupni proces: amonijačni azot → nitrit → nitrat, u potpunosti u aerobnom okruženju.
III. Kako održati stabilan rad nitrifikacije
1. Dovoljna količina rastvorenog kiseonika (DO) je neophodna
• Nitrifikacija je izrazito aerobni proces
• Kontrola DO u aerobnim rezervoarima: 2,0–3,5 mg/L
• Nizak DO: Nitrifikacija se odmah zaustavlja, amonijačni azot premašuje standarde
2. Stroga kontrola pH i alkalnosti
• Optimalni pH: 7,5–8,5
• Nitrifikacija proizvodi kiselinu, koja troši alkalnost
• Nedovoljna alkalnost → pH pada → inaktivacija bakterija → amonijačni dušik se ne smanjuje
• Dopuna alkalnosti: natrijum karbonat, natrijum bikarbonat
3. Dovoljno vrijeme mulja (SRT) je bitno
Nitrificirajuće bakterije rastu vrlo sporo; kratko vrijeme mulja će rezultirati potpunim iscrpljivanjem.
• Konvencionalne komunalne otpadne vode: vrijeme mulja kontrolirano na 10-15 dana ili više
• Niska{0}} zima: 15–20 dana
4. Temperatura ima značajan uticaj
• Optimalno: 25–30 stepeni za najbržu nitrifikaciju
• Ispod 15 stepeni značajno smanjena aktivnost
• Zimi je teško smanjiti amonijačni dušik jer niske temperature inhibiraju nitrifikacijske bakterije.
5. Nisu dozvoljene toksične supstance
Teški metali, visok sadržaj soli, antibiotici, toksična industrijska otpadna voda i pretjerano visoki nivoi slobodnog amonijaka direktno inhibiraju nitrificirajuće bakterije, uzrokujući trenutne skokove razine amonijačnog dušika.
6. Nivoi organske materije ne smiju biti previsoki
Nitrifikujuće bakterije su autotrofne i najosjetljivije su na visok COD. Prekomjerna COD → heterotrofne bakterije se takmiče za kisik i životni prostor → nitrificirajuće bakterije su potisnute, što dovodi do neuspjeha nitrifikacije.
Visok DO, odgovarajući pH, dovoljna starost mulja, stabilna temperatura, ne-toksičnost i nizak sadržaj organske tvari osiguravaju stabilnu redukciju amonijačnog dušika kroz nitrifikaciju.