1. pH je kritický faktor ovlivňující nitrifikaci
Nejdůležitějším funkčním faktorem při nitrifikaci je bakteriální aktivita. Nitrifikační bakterie jsou vysoce citlivé na pH. Za neutrálních nebo mírně alkalických podmínek (pH v rozmezí 8–9) je jejich biologická aktivita nejvyšší a nitrifikační proces probíhá rychle.
Za jiných extrémních podmínek pH, například při pH > 9,6 nebo < 6,0, je biologická aktivita nitrifikačních bakterií potlačena a má tendenci zcela ustát. Při pH > 9,6 sice přeměna NH₄⁺ na NO₂⁻ a NO₃⁻ stále probíhá neobvykle rychle, avšak ionizační rovnováha NH₄⁺ ukazuje, že koncentrace NH₃ rychle stoupá. Protože nitrifikační bakterie jsou extrémně citlivé na NH₃, to nakonec ovlivňuje rychlost nitrifikace.
Za kyselých podmínek, tj. při pH < 7,0, se rychlost nitrifikace zpomaluje. Při pH < 6,5 se rychlost nitrifikace výrazně snižuje. Při pH < 5,0 se rychlost nitrifikace blíží nule.
2. Příčiny poklesu pH během nitrifikace
Pokles pH lze přisoudit dvěma možným příčinám. Za prvé, přítok obsahuje silné kyseliny, které snižují pH přiváděné odpadní vody a následně také pH směsi.
Za druhé, jak vyplývá z rovnice nitrifikace, přeměna NH₃-N na NO₃⁻-N generuje minerální kyselost (H⁺), která spotřebuje část alkalinity. Každý gram NH₃-N přeměněný na NO₃⁻-N spotřebuje přibližně 7,14 g alkalinity (vyjádřené jako CaCO₃). Proto, pokud je alkalita v odpadní vodě nedostatečná a zatížení TKN (celkový Kjeldahlův dusík) je relativně vysoké, může dojít k vyčerpání alkalinity v odpadní vodě. To způsobí pokles pH směsi pod 7,0, čímž se rychlost nitrifikace sníží nebo dokonce potlačí.
Pokud ve vstupních odpadních vodách nejsou přítomny silné kyseliny, je obvyklá komunální odpadní voda typicky mírně alkalická, což znamená, že pH je obecně vyšší než 7,0. V tomto případě závisí pH především na alkalitě přitékajících odpadních vod.
Proto je v biologickém nitrifikačním reaktoru nutné vynaložit veškeré úsilí na udržení pH směsi nad 7,0. Udržení pH > 7,0 je předpokladem úspěšného biologického nitrifikačního systému. Pro přesnou regulaci pH je nutné provést výpočty alkalinity. Pokud je pH < 6,5, je nutné do odpadních vod přidat alkalickou látku.
JIDE nabízí senzory pH speciálně navržené pro procesy čištění odpadních vod. Podporují digitální přenos signálu a přesné měření. Tyto senzory jsou vybaveny třemi externími reléovými funkcemi signálu, které umožňují spouštět a zastavovat dávkovací čerpadla na základě horní a dolní mezní hodnoty pH. Široce se používají pro monitorování pH v nitrifikačních procesech.
3. Rozšířený produkt: Monitorování organické zátěže – online analyzátory COD/BOD
Online analyzátory COD a BOD od společnosti JIDE se také běžně používají pro monitorování nitrifikačních reakcí. Při použití procesu biologického aerovaného filtru (BAF) pro nitrifikaci a odstraňování dusíku závisí odstranění NH₄-N do jisté míry na organickém zatížení.
Pokud organické zatížení mírně překročí 3,0 kg BOD/(m³ média•d), dochází k potlačení odstranění NH₃-N. Pokud organické zatížení překročí 4,0 kg BOD/(m³ média•d), je odstranění NH₃-N výrazně potlačeno. Proto při použití biologického aerovaného filtru pro současné odstraňování uhlíku a nitrifikaci je nutné organické zatížení snížit.
Při návrhu procesu biologického aerovaného filtru zaměřeného specificky na odstranění organické látky je třeba nejprve vybrat vhodné objemové zatížení BOD na základě typu čištěné odpadní vody a požadované kvality vypouštěné vody. Výběr objemového zatížení BOD by měl být určen analýzou skutečných provozních údajů z podobných čistíren odpadních vod a při návrhu je třeba zajistit bezpečnostní rezervu. Při použití biologického aerovaného filtru pro současné odstraňování uhlíku a nitrifikaci je nutné organické zatížení snížit a je vhodné jej udržovat pod úrovní 2,0 kg BOD/(m³ média•den).
EN
