1. Il pH è un fattore critico che influenza la nitrificazione
Il fattore funzionale più importante nella nitrificazione è l’attività batterica. I batteri nitrificanti sono estremamente sensibili al pH. In condizioni neutre o leggermente alcaline (pH compreso tra 8 e 9), la loro attività biologica è massima e il processo di nitrificazione procede rapidamente.
In altre condizioni estreme di pH, ad esempio quando il pH è > 9,6 o < 6,0, l’attività biologica dei batteri nitrificanti viene inibita e tende a cessare. Quando il pH è > 9,6, sebbene la conversione di NH₄⁺ in NO₂⁻ e NO₃⁻ continui a essere insolitamente rapida, l’equilibrio di ionizzazione di NH₄⁺ indica che la concentrazione di NH₃ aumenta rapidamente. Poiché i batteri nitrificanti sono estremamente sensibili all’NH₃, ciò influisce infine sul tasso di nitrificazione.
In condizioni acide, quando il pH < 7,0, la velocità di nitrificazione diminuisce. Quando il pH < 6,5, la velocità di nitrificazione diminuisce in modo significativo. Quando il pH < 5,0, la velocità di nitrificazione si avvicina a zero.
2. Cause della diminuzione del pH durante la nitrificazione
La diminuzione del pH può essere attribuita a due possibili cause. In primo luogo, l’afflusso contiene acidi forti, che abbassano il pH delle acque reflue in ingresso e, di conseguenza, riducono il pH del liquido misto.
In secondo luogo, come evidenziato dall’equazione della nitrificazione, la conversione di NH₃-N in NO₃⁻-N genera acidità minerale (H⁺), che consuma parte dell’alcalinità. Ogni grammo di NH₃-N convertito in NO₃⁻-N consuma circa 7,14 grammi di alcalinità (espressa come CaCO₃). Pertanto, quando l’alcalinità nelle acque reflue è insufficiente e il carico di TKN (azoto totale Kjeldahl) è relativamente elevato, l’alcalinità presente nelle acque reflue può esaurirsi. Ciò provoca una diminuzione del pH del liquido misto al di sotto di 7,0, riducendo o inibendo la velocità di nitrificazione.
Se non sono presenti acidi forti nell'acqua in ingresso, le acque reflue urbane normali sono tipicamente leggermente alcaline, il che significa che il pH è generalmente superiore a 7,0. In questo caso, il pH dipende principalmente dall'alcalinità delle acque reflue in entrata.
Pertanto, in un reattore biologico per la nitrificazione, occorre fare ogni sforzo per mantenere il pH del liquido misto al di sopra di 7,0. Il mantenimento del pH > 7,0 costituisce un prerequisito fondamentale per il corretto funzionamento di un sistema biologico di nitrificazione. Per controllare con precisione il pH, è necessario eseguire calcoli dell'alcalinità. Quando il pH < 6,5, è necessario aggiungere alcali alle acque reflue.
JIDE offre sensori di pH specificamente progettati per i processi di trattamento delle acque reflue. Supportano la trasmissione digitale e la misurazione precisa. Dotati di tre funzioni di relè per segnali esterni, questi sensori possono avviare e arrestare le pompe di dosaggio in base ai valori soglia di pH alto e basso. Sono ampiamente utilizzati per il monitoraggio del pH nei processi di nitrificazione.
3. Prodotto esteso: Monitoraggio del carico organico – Analizzatori online di COD/BOD
Gli analizzatori online COD e BOD di JIDE sono inoltre comunemente utilizzati per il monitoraggio nelle reazioni di nitrificazione. Quando si utilizza un processo a filtro aerato biologico (BAF) per la nitrificazione e la rimozione dell’azoto, la rimozione di NH₄-N dipende in una certa misura dal carico organico.
Quando il carico organico supera leggermente i 3,0 kg BOD/(m³ di materiale•giorno), la rimozione di NH₃-N è inibita. Quando il carico organico supera i 4,0 kg BOD/(m³ di materiale•giorno), la rimozione di NH₃-N è significativamente inibita. Pertanto, quando si utilizza un filtro aerato biologico per la contemporanea rimozione del carbonio e la nitrificazione, il carico organico deve essere ridotto.
Nella progettazione di un processo di filtro aerato biologico specificamente finalizzato alla rimozione della materia organica, è innanzitutto necessario selezionare un carico volumetrico di DBO adeguato, in base al tipo di acque reflue da trattare e alla qualità richiesta dell’effluente. La scelta del carico volumetrico di DBO deve essere effettuata analizzando i dati operativi reali provenienti da impianti di trattamento delle acque reflue simili, prevedendo un margine di sicurezza nella progettazione. Quando si utilizza un filtro aerato biologico per la contemporanea rimozione del carbonio e la nitrificazione, il carico organico deve essere ridotto e, preferibilmente, mantenuto al di sotto di 2,0 kg DBO/(m³ di materiale di riempimento•giorno).
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