1. El pH és un factor crític que influeix en la nitrificació
El factor funcional més important en la nitrificació és l’activitat bacteriana. Les bacteris nitrificants són molt sensibles al pH. En condicions neutres o lleugerament alcalines (pH en l’interval de 8–9), la seva activitat biològica és màxima i el procés de nitrificació es produeix de forma ràpida.
En altres condicions extremes de pH, com ara quan el pH > 9,6 o < 6,0, l’activitat biològica de les bacteris nitrificants queda inhibida i tendeix a cessar. Quan el pH > 9,6, encara que la conversió de NH₄⁺ a NO₂⁻ i NO₃⁻ continua sent inusualment ràpida, l’equilibri d’ionització de NH₄⁺ indica que la concentració de NH₃ augmenta ràpidament. Com que les bacteris nitrificants són extremadament sensibles a la NH₃, això afecta finalment la velocitat de nitrificació.
En condicions àcides, quan el pH < 7,0, la velocitat de nitrificació disminueix. Quan el pH < 6,5, la velocitat de nitrificació disminueix significativament. Quan el pH < 5,0, la velocitat de nitrificació s’aproxima a zero.
2. Causes de la disminució del pH durant la nitrificació
La disminució del pH es pot atribuir a dues causes possibles. En primer lloc, l’afluència conté àcids forts, que redueixen el pH de les aigües residuals entrants i, per tant, disminueixen el pH de la suspensió líquida.
En segon lloc, tal com mostra l’equació de la nitrificació, la conversió de NH₃-N a NO₃⁻-N genera acidesa mineral (H⁺), que consumeix una part de l’alcalinitat. Per cada gram de NH₃-N convertit en NO₃⁻-N es consumeixen aproximadament 7,14 grams d’alcalinitat (expressada com a CaCO₃). Per tant, quan l’alcalinitat de les aigües residuals és insuficient i la càrrega de TKN (nitrogen total Kjeldahl) és relativament elevada, l’alcalinitat de les aigües residuals pot esgotar-se. Això fa que el pH de la suspensió líquida baixi per sota de 7,0, reduint o inhibint la velocitat de nitrificació.
Si no hi ha àcids forts presents en l’afluènt, les aigües residuals municipals normals són típicament lleugerament alcalines, és a dir, el pH sol ser superior a 7,0. En aquest cas, el pH depèn principalment de l’alcalinitat de les aigües residuals entrants.
Per tant, en un reactor biològic de nitrificació, cal fer tot el possible per mantenir el pH de la suspensió activa per sobre de 7,0. Mantenir un pH > 7,0 és un requisit previ per a un sistema biològic de nitrificació exitós. Per controlar amb precisió el pH, cal realitzar càlculs d’alcalinitat. Quan el pH < 6,5, cal afegir una base a les aigües residuals.
JIDE ofereix sensors de pH específicament dissenyats per a processos de tractament d’aigües residuals. Aquests sensors permeten la transmissió digital i la mesura precisa. Dotats de tres funcions de relé de senyal extern, poden engegar i aturar bombes de dosificació segons els valors establerts de pH elevat i baix. S’utilitzen àmpliament per al control del pH en processos de nitrificació.
3. Producte ampliat: Monitoratge de la càrrega orgànica – Analitzadors en línia de DQO/DBO
Els analitzadors en línia de COD i BOD de JIDE també s’utilitzen habitualment per al control de les reaccions de nitrificació. Quan es fa servir un procés de filtre aerobiològic (BAF) per a la nitrificació i l’eliminació de nitrogen, l’eliminació de NH₄-N depèn en certa mesura de la càrrega orgànica.
Quan la càrrega orgànica supera lleugerament els 3,0 kg de BOD/(m³ de suport•d), l’eliminació de NH₃-N queda inhibida. Quan la càrrega orgànica supera els 4,0 kg de BOD/(m³ de suport•d), l’eliminació de NH₃-N queda significativament inhibida. Per tant, quan es fa servir un filtre aerobiològic per a l’eliminació simultània de carboni i la nitrificació, cal reduir la càrrega orgànica.
Quan es dissenya un procés de filtre aerat biològic específicament per a la retirada de matèria orgànica, cal seleccionar primer una càrrega volumètrica de DBO adequada basant-se en el tipus d’aigües residuals que es tracten i en la qualitat exigida de l’aigua de sortida. La selecció de la càrrega volumètrica de DBO s’ha de determinar analitzant les dades operatives reals d’instal·lacions similars de tractament d’aigües residuals, i cal reservar un marge en el disseny. Quan es fa servir un filtre aerat biològic per a la retirada simultània de carboni i la nitrificació, cal reduir la càrrega orgànica, i és preferible mantenir-la per sota de 2,0 kg DBO/(m³ de suport•d).
EN
