I. Hvem spiller hovedrollen i nitrifikasjon?
To typer autotrofe bakterier er uunnværlige og er hovedaktørene innen nitrifikasjon:
1. Ammoniakk-oksiderende bakterier (AOB): Hovedkraften i det første trinnet, oksidering av ammoniakknitrogen (NH₄⁺) til nitritt (NO₂⁻)
2. Nitritt-oksiderende bakterier (NOB): Hovedkraften i det andre trinnet, oksiderende nitritt (NO₂⁻) til nitrat (NO₃⁻)
Kort sagt: Nitrifikasjon=Ammoniakk-oksiderende bakterier + Nitritt-oksiderende bakterier. Ved å jobbe sammen, uten disse to bakterietypene, vil ammoniakknitrogen aldri reduseres.
Kjennetegn:
• Autotrofe bakterier: Ikke spis organisk materiale; få energi ved å oksidere ammoniakknitrogen og vokse ved hjelp av karbondioksid.
• Langsom vekst, lang generasjonssyklus; krever tilstrekkelig gjørme alder; intolerant mot sjokkbelastninger; mottakelig for toksisitet.
II. Fullfør nitrifikasjonsreaksjonsprosess (to trinn)
Trinn 1: Nitrifikasjon (ammoniakk → nitritt)
Ammoniakkoksiderende bakteriers rolle: Forbruker store mengder oksygen, produserer syre og senker pH.
Trinn 2: Nitrifisering (nitrogen → nitritt)
Nitrittoksiderende bakteriers rolle:
Overordnet prosess: Ammoniakknitrogen → Nitritt → Nitrat, helt i et aerobt miljø.
III. Hvordan opprettholde stabil nitrifikasjonsdrift
1. Tilstrekkelig oppløst oksygen (DO) er viktig
• Nitrifikasjon er en sterkt aerob prosess
• DO-kontroll i aerobe tanker: 2,0–3,5 mg/L
• Lav DO: Nitrifikasjon stopper umiddelbart, ammoniakknitrogen overgår standardene
2. Streng pH og alkalinitetskontroll
• Optimal pH: 7,5–8,5
• Nitrifikasjon produserer syre, som forbruker alkalitet
• Utilstrekkelig alkalitet → pH faller → bakteriell inaktivering → ammoniakknitrogen synker ikke
• Supplerende alkalitet: Natriumkarbonat, natriumbikarbonat
3. Tilstrekkelig slamtid (SRT) er avgjørende
Nitrifiserende bakterier vokser veldig sakte; en kort slamtid vil resultere i fullstendig uttømming.
• Konvensjonelt kommunalt avløpsvann: Slamtid kontrollert til 10–15 dager eller mer
• Lav-temperatur vinter: 15–20 dager
4. Temperatur har en betydelig innvirkning
• Optimalt: 25–30 grader for raskest nitrifisering
• Under 15 grader Betydelig redusert aktivitet
• Ammoniakknitrogen er vanskelig å redusere om vinteren fordi lave temperaturer hemmer nitrifiserende bakterier.
5. Ingen giftige stoffer tillatt
Tungmetaller, høyt saltinnhold, antibiotika, giftig industrielt avløpsvann og for høye nivåer av fri ammoniakk hemmer direkte nitrifiserende bakterier, noe som får ammoniakknitrogennivået til å øke umiddelbart.
6. Nivåer av organisk materiale må ikke være for høyt
Nitrifiserende bakterier er autotrofe og er mest sårbare for høy COD. Overdreven COD → heterotrofe bakterier konkurrerer om oksygen og leverom → nitrifiserende bakterier undertrykkes, noe som fører til nitrifikasjonssvikt.
Høy DO, passende pH, tilstrekkelig slamalder, stabil temperatur, ikke-toksisitet og lavt innhold av organisk materiale sikrer stabil reduksjon av ammoniakknitrogen gjennom nitrifikasjon.