Temperatura
Nei sistemi di nitrificazione biologica, i batteri nitrificanti sono altamente sensibili ai cambiamenti di temperatura. Nell'intervallo 5-35 gradi possono svolgere le normali attività metaboliche fisiologiche. Quando la temperatura delle acque reflue è inferiore a 15 gradi, il tasso di nitrificazione diminuisce in modo significativo. Quando la temperatura è inferiore a 10 gradi, un sistema di nitrificazione già avviato riesce a malapena a mantenere il suo funzionamento, con un tasso di nitrificazione solo pari al 25% di quello a 30 gradi. Sebbene l’aumento della temperatura aumenti l’attività biologica e il tasso di nitrificazione, temperature eccessivamente elevate causeranno la morte di un gran numero di batteri nitrificanti. Nel funzionamento effettivo, la temperatura della reazione di nitrificazione dovrebbe essere inferiore a 38 gradi. Pertanto, la messa in servizio di progetti relativi alle acque reflue-ad alto contenuto di ammoniaca dovrebbe idealmente essere programmata durante le stagioni con temperature dell'aria superiori a 15 gradi. Se è necessario l'avvio in inverno, dovrebbero essere utilizzati ceppi provenienti da impianti di trattamento delle acque reflue ad alto-ammoniaca o sistemi con misure di isolamento e riscaldamento.
Valore del pH
I batteri nitrificanti sono altamente sensibili alle variazioni di pH. Il valore ottimale del pH è 8,0–8,4. In queste condizioni ottimali di pH, il tasso di nitrificazione e il rapporto massimo di batteri nitrificanti possono raggiungere i loro valori massimi. Durante la coltivazione dei batteri nitrificanti, l'ideale è un pH in ingresso elevato, pari a circa 8,0. Tuttavia, questo non dovrebbe essere perseguito eccessivamente; è sufficiente mantenere un pH del sistema superiore a 6,5. Se scende al di sotto di questo livello, è necessario aggiungere tempestivamente dell'alcalinità, come soda caustica o carbonato di sodio.
Ossigeno disciolto
L'ossigeno è l'accettore di elettroni nel processo di nitrificazione. Il livello di ossigeno disciolto nel reattore influisce direttamente sul processo di nitrificazione. Nei sistemi a fanghi attivi, la maggior parte dei ricercatori ritiene che l'ossigeno disciolto debba essere controllato tra 1,5 e 2,0 mg/L; al di sotto di 0,5 mg/L la nitrificazione tende a cessare. Attualmente, molti ricercatori ritengono che la SND (Special Noise Discharge) possa verificarsi a un basso DO (1,5 mg/L). Quando DO > 2,0 mg/L, l'effetto della concentrazione di ossigeno disciolto sul processo di nitrificazione può essere ignorato. Tuttavia, la concentrazione di DO non dovrebbe essere troppo elevata, poiché un eccesso di ossigeno disciolto può portare a una decomposizione troppo rapida della materia organica, con conseguente carenza di nutrienti per i microrganismi, facile invecchiamento dei fanghi attivi e una struttura allentata. Inoltre, un livello eccessivo di ossigeno disciolto porta ad un eccessivo consumo di energia, il che è economicamente indesiderabile.
Età dei fanghi
Per garantire la sopravvivenza dei batteri nitrificanti in un sistema di reattori a flusso continuo, il tempo di residenza (θc)N dei microrganismi nel reattore deve essere maggiore del tempo di generazione minimo (θc)minN per i batteri nitrificanti autotrofi. Altrimenti, il tasso di perdita dei batteri nitrificanti supererà il tasso di crescita netto, portando alla loro completa estinzione dal sistema. In generale, il valore di (θc)N dovrebbe essere almeno il doppio del tempo minimo di generazione dei batteri nitrificanti, ovvero il fattore di sicurezza dovrebbe essere maggiore di 2.
Metalli pesanti e sostanze tossiche
Oltre ai metalli pesanti, le sostanze che inibiscono la nitrificazione includono: alte concentrazioni di azoto ammoniacale, alte concentrazioni di materia organica nitrata e cationi complessati.
CORPO
Se il BOD nel sistema è elevato, i batteri eterotrofi competeranno con i batteri nitrificanti per l’ossigeno disciolto. Poiché il numero di batteri eterotrofi è molto maggiore di quello dei batteri nitrificanti, i batteri nitrificanti spesso non possono ottenere sufficiente ossigeno disciolto e quindi non possono crescere e proliferare in condizioni di BOD elevato. Generalmente, un BOD superiore a 20 mg/L inibirà i batteri nitrificanti. Se il contenuto di COD o di carbonio-azoto in ingresso è troppo elevato, la coltivazione di batteri nitrificanti deve essere ottenuta attraverso un'aerazione prolungata. Ciò significa continuare l'aerazione anche quando il COD del sistema è già entro limiti accettabili o ad un livello basso, consentendo un tempo di crescita sufficiente per i batteri nitrificanti. Durante l'aerazione, anche l'ossigeno disciolto deve essere attentamente controllato, idealmente inferiore a 3 mg/l, per prevenire l'invecchiamento accelerato dei fanghi.
Concentrazione di azoto ammoniacale
I batteri nitrificanti vengono inibiti quando la concentrazione di azoto ammoniacale nel sistema raggiunge i 200 mg/L. Pertanto, si raccomanda che la concentrazione di azoto ammoniacale del sistema non superi 150 mg/l. Nel trattamento delle acque reflue ad alto-ammoniaca, a causa dell'elevata concentrazione di azoto ammoniacale in ingresso, se non attentamente monitorata, la concentrazione di azoto ammoniacale può raggiungere un certo livello nel corso di diversi cicli, spesso superando i 200 mg/l nel serbatoio A. Pertanto, durante la coltivazione di batteri nitrificanti e il normale funzionamento, la concentrazione di azoto ammoniacale effluente del sistema deve essere sempre mantenuta entro i requisiti del processo per garantire che il sistema produca acqua qualificata dall'inizio della messa in funzione.
