I. Hvem spiller hovedrollen i nitrifikation?
To typer autotrofe bakterier er uundværlige og er hovedaktørerne i nitrifikation:
1. Ammoniak-oxiderende bakterier (AOB): Hovedkraften i det første trin, oxidation af ammoniaknitrogen (NH₄⁺) til nitrit (NO₂⁻)
2. Nitrit-oxiderende bakterier (NOB): Hovedkraften i andet trin, oxidation af nitrit (NO₂⁻) til nitrat (NO₃⁻)
Kort sagt: Nitrifikation=Ammoniak-oxiderende bakterier + Nitrit-oxiderende bakterier. Når man arbejder sammen uden disse to typer bakterier, vil ammoniak-nitrogen aldrig falde.
Karakteristika:
• Autotrofe bakterier: Indtag ikke organisk materiale; få energi ved at oxidere ammoniak-nitrogen og vokse ved hjælp af kuldioxid.
• Langsom vækst, lang generationscyklus; kræver tilstrækkelig mudder alder; intolerant over for stødbelastninger; modtagelige for toksicitet.
II. Komplet nitrifikationsreaktionsproces (to trin)
Trin 1: Nitrifikation (ammoniak → nitrit)
Ammoniakoxiderende bakteriers rolle: Forbruger store mængder ilt, producerer syre og sænker pH.
Trin 2: Nitrifikation (nitrogen → nitrit)
Nitritoxiderende bakteriers rolle:
Overordnet proces: Ammoniak nitrogen → Nitrit → Nitrat, helt i et aerobt miljø.
III. Sådan opretholdes stabil nitrifikationsdrift
1. Tilstrækkeligt opløst ilt (DO) er essentielt
• Nitrifikation er en stærkt aerob proces
• DO-kontrol i aerobe tanke: 2,0–3,5 mg/L
• Lav DO: Nitrifikation stopper øjeblikkeligt, ammoniak-nitrogen overstiger standarderne
2. Streng pH- og alkalinitetskontrol
• Optimal pH: 7,5–8,5
• Nitrifikation producerer syre, som forbruger alkalinitet
• Utilstrækkelig alkalinitet → pH falder → bakteriel inaktivering → ammoniak nitrogen falder ikke
• Supplerende alkalinitet: Natriumcarbonat, natriumbicarbonat
3. Tilstrækkelig slamtid (SRT) er afgørende
Nitrificerende bakterier vokser meget langsomt; en kort slamtid vil resultere i fuldstændig udtømning.
• Konventionelt kommunalt spildevand: Slamtid kontrolleret til 10-15 dage eller mere
• Lav-temperatur vinter: 15-20 dage
4. Temperatur har en betydelig indflydelse
• Optimal: 25–30 grader for hurtigste nitrifikation
• Under 15 grader Betydeligt reduceret aktivitet
• Ammoniak-nitrogen er svært at reducere om vinteren, fordi lave temperaturer hæmmer nitrificerende bakterier.
5. Ingen giftige stoffer tilladt
Tungmetaller, højt saltindhold, antibiotika, giftigt industrispildevand og for høje niveauer af fri ammoniak hæmmer direkte nitrificerende bakterier, hvilket får ammoniak-nitrogenniveauet til at stige med det samme.
6. Organiske stofniveauer må ikke være for høje
Nitrificerende bakterier er autotrofe og er mest sårbare over for høj COD. Overdreven COD → heterotrofe bakterier konkurrerer om ilt og livsrum → nitrificerende bakterier undertrykkes, hvilket fører til nitrifikationssvigt.
Høj DO, passende pH, tilstrækkelig slamalder, stabil temperatur, ikke--toksicitet og lavt indhold af organisk stof sikrer stabil reduktion af ammoniak-nitrogen gennem nitrifikation.