I. Chi svolge il ruolo principale nella nitrificazione?
Due tipi di batteri autotrofi sono indispensabili e sono i principali attori della nitrificazione:
1. Batteri ossidanti l'ammoniaca- (AOB): la forza principale nella prima fase, che ossida l'azoto ammoniacale (NH₄⁺) in nitrito (NO₂⁻)
2. Batteri ossidanti i nitriti- (NOB): la forza principale nella seconda fase, l'ossidazione del nitrito (NO₂⁻) in nitrato (NO₃⁻)
In breve: nitrificazione=ammoniaca-batteri ossidanti + nitriti-batteri ossidanti. Lavorando insieme, senza questi due tipi di batteri, l’azoto ammoniacale non diminuirà mai.
Caratteristiche:
• Batteri autotrofi: non consumano materia organica; ottenere energia ossidando l'azoto ammoniacale e crescere utilizzando l'anidride carbonica.
• Crescita lenta, ciclo generazionale lungo; richiede una sufficiente età del fango; intollerante ai carichi d'urto; suscettibile alla tossicità.
II. Processo completo di reazione di nitrificazione (due passaggi)
Passaggio 1: nitrificazione (ammoniaca → nitrito)
Ruolo dei batteri ossidanti l'ammoniaca: consuma grandi quantità di ossigeno, produce acido e abbassa il pH.
Passaggio 2: nitrificazione (azoto → nitrito)
Ruolo dei batteri ossidanti nitriti:
Processo complessivo: Azoto ammoniacale → Nitrito → Nitrato, interamente in ambiente aerobico.
III. Come mantenere un'operazione di nitrificazione stabile
1. Una quantità sufficiente di ossigeno disciolto (DO) è essenziale
• La nitrificazione è un processo fortemente aerobico
• Controllo DO in vasche aerobiche: 2,0–3,5 mg/L
• DO basso: la nitrificazione si arresta immediatamente, l'azoto ammoniacale supera gli standard
2. Controllo rigoroso del pH e dell'alcalinità
• pH ottimale: 7,5–8,5
• La nitrificazione produce acido, che consuma l'alcalinità
• Alcalinità insufficiente → il pH diminuisce → inattivazione batterica → l'azoto ammoniacale non diminuisce
• Integrazione dell'alcalinità: carbonato di sodio, bicarbonato di sodio
3. Un tempo di fanghi sufficiente (SRT) è essenziale
I batteri nitrificanti crescono molto lentamente; un breve tempo di accumulo dei fanghi comporterà il completo esaurimento.
• Acque reflue urbane convenzionali: tempo di fanghi controllato a 10–15 giorni o più
• Inverno a bassa-temperatura: 15–20 giorni
4. La temperatura ha un impatto significativo
• Ottimale: 25–30 gradi per una nitrificazione più rapida
• Attività notevolmente ridotta al di sotto dei 15 gradi
• L'azoto ammoniacale è difficile da ridurre in inverno perché le basse temperature inibiscono i batteri nitrificanti.
5. Non sono ammesse sostanze tossiche
Metalli pesanti, alto contenuto di sale, antibiotici, acque reflue industriali tossiche e livelli eccessivamente elevati di ammoniaca libera inibiscono direttamente i batteri nitrificanti, causando un immediato aumento dei livelli di azoto ammoniacale.
6. I livelli di materia organica non devono essere troppo alti
I batteri nitrificanti sono autotrofi e sono più vulnerabili al COD elevato. COD eccessivo → i batteri eterotrofi competono per l’ossigeno e lo spazio vitale → i batteri nitrificanti vengono soppressi, portando al fallimento della nitrificazione.
DO elevato, pH adeguato, età sufficiente dei fanghi, temperatura stabile, non-tossicità e basso contenuto di materia organica garantiscono una riduzione stabile dell'azoto ammoniacale attraverso la nitrificazione.