1. El pH es un factor crítico que influye en la nitrificación
El factor funcional más importante en la nitrificación es la actividad bacteriana. Las bacterias nitrificantes son altamente sensibles al pH. En condiciones neutras o ligeramente alcalinas (pH en el rango de 8–9), su actividad biológica es máxima y el proceso de nitrificación avanza rápidamente.
Bajo otras condiciones extremas de pH, como cuando el pH > 9,6 o < 6,0, la actividad biológica de las bacterias nitrificantes se inhibe y tiende a cesar. Cuando el pH > 9,6, aunque la conversión de NH₄⁺ a NO₂⁻ y NO₃⁻ sigue siendo inusualmente rápida, el equilibrio de ionización del NH₄⁺ indica que la concentración de NH₃ aumenta rápidamente. Dado que las bacterias nitrificantes son extremadamente sensibles al NH₃, esto afecta finalmente la velocidad de nitrificación.
En condiciones ácidas, cuando el pH < 7,0, la velocidad de nitrificación disminuye. Cuando el pH < 6,5, la velocidad de nitrificación disminuye significativamente. Cuando el pH < 5,0, la velocidad de nitrificación se aproxima a cero.
2. Causas de la disminución del pH durante la nitrificación
La disminución del pH puede atribuirse a dos causas posibles. En primer lugar, la corriente de entrada contiene ácidos fuertes, lo que reduce el pH del agua residual entrante y, en consecuencia, disminuye el pH del licor mezclado.
En segundo lugar, tal como muestra la ecuación de nitrificación, la conversión de NH₃-N a NO₃⁻-N genera acidez mineral (H⁺), que consume parte de la alcalinidad. Por cada gramo de NH₃-N convertido en NO₃⁻-N se consumen aproximadamente 7,14 gramos de alcalinidad (expresada como CaCO₃). Por lo tanto, cuando la alcalinidad del agua residual es insuficiente y la carga de NTK (nitrógeno total Kjeldahl) es relativamente alta, la alcalinidad del agua residual puede agotarse. Esto provoca que el pH del licor mezclado descienda por debajo de 7,0, reduciendo o inhibiendo la velocidad de nitrificación.
Si no hay ácidos fuertes presentes en el afluente, las aguas residuales municipales normales suelen ser ligeramente alcalinas, lo que significa que el pH generalmente es superior a 7,0. En este caso, el pH depende principalmente de la alcalinidad de las aguas residuales entrantes.
Por lo tanto, en un reactor biológico de nitrificación, se debe hacer todo lo posible para controlar el pH de la mezcla líquida por encima de 7,0. Mantener un pH > 7,0 es un requisito previo para un sistema biológico de nitrificación exitoso. Para controlar con precisión el pH, es necesario realizar cálculos de alcalinidad. Cuando el pH < 6,5, es necesario añadir álcali a las aguas residuales.
JIDE ofrece sensores de pH específicamente diseñados para procesos de tratamiento de aguas residuales. Soportan transmisión digital y medición precisa. Equipados con tres funciones externas de relé de señal, estos sensores pueden arrancar y detener bombas dosificadoras según los valores establecidos de pH alto y bajo. Se utilizan ampliamente para la monitorización del pH en procesos de nitrificación.
3. Producto ampliado: Monitorización de la carga orgánica – Analizadores en línea de DQO/DBO
Los analizadores en línea de DQO y DBO de JIDE también se utilizan comúnmente para el monitoreo en reacciones de nitrificación. Al emplear un proceso de filtro biológico aireado (BAF) para la nitrificación y la eliminación de nitrógeno, la eliminación de NH₄-N depende, en cierta medida, de la carga orgánica.
Cuando la carga orgánica supera ligeramente los 3,0 kg de DBO/(m³ de medio•d), la eliminación de NH₃-N se inhibe. Cuando la carga orgánica supera los 4,0 kg de DBO/(m³ de medio•d), la eliminación de NH₃-N se inhibe significativamente. Por lo tanto, al utilizar un filtro biológico aireado para la eliminación simultánea de carbono y la nitrificación, es necesario reducir la carga orgánica.
Al diseñar un proceso de filtro biológico aireado específicamente para la eliminación de materia orgánica, primero debe seleccionarse una carga volumétrica de DBO adecuada, basándose en el tipo de aguas residuales a tratar y en la calidad requerida del efluente. La selección de la carga volumétrica de DBO debe determinarse mediante el análisis de datos operativos reales procedentes de plantas de tratamiento de aguas residuales similares, reservando además un margen en el diseño. Al utilizar un filtro biológico aireado para la eliminación simultánea de carbono y la nitrificación, debe reducirse la carga orgánica, siendo recomendable mantenerla por debajo de 2,0 kg DBO/(m³ de medio•d).
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