I. Ki játssza a főszerepet a nitrifikációban?
Kétféle autotróf baktérium nélkülözhetetlen, és a nitrifikáció fő szereplői:
1. Ammónia -oxidáló baktériumok (AOB): A fő erő az első lépésben, az ammónia-nitrogént (NH₄⁺) nitritté (NO₂⁻) oxidálja.
2. Nitrit-oxidáló baktériumok (NOB): A fő erő a második lépésben, a nitritet (NO₂⁻) nitráttá (NO3⁻) oxidálja.
Röviden: Nitrifikáció=Ammónia-oxidáló baktériumok + Nitrit-oxidáló baktériumok. E kétféle baktérium nélkül együtt dolgozva az ammónia-nitrogén soha nem fog csökkenni.
Jellemzők:
• Autotróf baktériumok: Ne fogyassz szerves anyagokat; az ammónia-nitrogén oxidálásával energiát nyerni és szén-dioxid felhasználásával termeszteni.
• Lassú növekedés, hosszú generációs ciklus; elegendő sárkort igényel; nem tolerálja a sokkterhelést; érzékeny a toxicitásra.
II. A nitrifikációs reakció teljes folyamata (két lépés)
1. lépés: Nitrifikáció (ammónia → nitrit)
Az ammónia oxidáló baktériumok szerepe: Nagy mennyiségű oxigént fogyaszt, savat termel, és csökkenti a pH-t.
2. lépés: Nitrifikáció (nitrogén → nitrit)
A nitrit-oxidáló baktériumok szerepe:
Teljes folyamat: Ammónia-nitrogén → Nitrit → Nitrát, teljes egészében aerob környezetben.
III. Hogyan lehet fenntartani a stabil nitrifikációs működést
1. Elegendő oldott oxigén (DO) elengedhetetlen
• A nitrifikáció erősen aerob folyamat
• DO szabályozás aerob tartályokban: 2,0–3,5 mg/L
• Alacsony DO: A nitrifikáció azonnal leáll, az ammónia-nitrogén meghaladja a szabványokat
2. Szigorú pH- és lúgosság-szabályozás
• Optimális pH: 7,5–8,5
• A nitrifikáció savat termel, amely lúgosságot fogyaszt
• Nem megfelelő lúgosság → pH csökken → bakteriális inaktiváció → ammónia nitrogén nem csökken
• Lúgosság-kiegészítő: Nátrium-karbonát, nátrium-hidrogén-karbonát
3. Az elegendő iszapidő (SRT) elengedhetetlen
A nitrifikáló baktériumok nagyon lassan szaporodnak; rövid iszapidő teljes kimerülést eredményez.
• Hagyományos kommunális szennyvíz: 10-15 napra vagy annál hosszabbra szabályozott iszapidő
• Alacsony-hőmérsékletű tél: 15–20 nap
4. A hőmérsékletnek jelentős hatása van
• Optimális: 25–30 fok a leggyorsabb nitrifikáció érdekében
• 15 fok alatt jelentősen csökkentett aktivitás
• Az ammónia-nitrogén mennyiségét télen nehéz csökkenteni, mert az alacsony hőmérséklet gátolja a nitrifikáló baktériumokat.
5. Toxikus anyagok nem megengedettek
A nehézfémek, a magas sótartalom, az antibiotikumok, a mérgező ipari szennyvíz és a túlzottan magas szabad ammóniaszint közvetlenül gátolja a nitrifikáló baktériumokat, ami azonnali emelkedést okoz az ammónia nitrogénszintjében.
6. A szerves anyagok szintje nem lehet túl magas
A nitrifikáló baktériumok autotróf jellegűek, és a leginkább érzékenyek a magas KOI-ra. A túlzott KOI → heterotróf baktériumok versengenek az oxigénért és az élettérért → a nitrifikáló baktériumok elnyomódnak, ami a nitrifikáció kudarcához vezet.
A magas DO, a megfelelő pH, az iszap megfelelő kora, a stabil hőmérséklet, a nem -toxicitás és az alacsony szervesanyag-tartalom biztosítja az ammónia-nitrogén stabil csökkentését a nitrifikáció révén.