1. O pH é um fator crítico que influencia a nitrificação
O fator funcional mais importante na nitrificação é a atividade bacteriana. As bactérias nitrificantes são altamente sensíveis ao pH. Em condições neutras ou levemente alcalinas (pH na faixa de 8–9), sua atividade biológica é máxima e o processo de nitrificação ocorre rapidamente.
Em outras condições extremas de pH, como quando o pH > 9,6 ou < 6,0, a atividade biológica das bactérias nitrificantes é inibida e tende a cessar. Quando o pH > 9,6, embora a conversão de NH₄⁺ em NO₂⁻ e NO₃⁻ ainda ocorra de forma incomumente rápida, o equilíbrio de ionização do NH₄⁺ indica que a concentração de NH₃ aumenta rapidamente. Como as bactérias nitrificantes são extremamente sensíveis à NH₃, isso afeta, por fim, a taxa de nitrificação.
Em condições ácidas, quando o pH < 7,0, a taxa de nitrificação diminui. Quando o pH < 6,5, a taxa de nitrificação reduz-se significativamente. Quando o pH < 5,0, a taxa de nitrificação aproxima-se de zero.
2. Causas da queda de pH durante a nitrificação
A queda de pH pode ser atribuída a duas possíveis causas. Primeiro, a entrada contém ácidos fortes, que reduzem o pH das águas residuais recebidas e, consequentemente, diminuem o pH do lodo misturado.
Segundo, conforme demonstrado pela equação da nitrificação, a conversão de NH₃-N em NO₃⁻-N gera acidez mineral (H⁺), que consome parte da alcalinidade. Cada grama de NH₃-N convertido em NO₃⁻-N consome aproximadamente 7,14 gramas de alcalinidade (expressa como CaCO₃). Portanto, quando a alcalinidade nas águas residuais é insuficiente e a carga de TKN (Nitrogênio Total Kjeldahl) é relativamente alta, a alcalinidade nas águas residuais pode ser esgotada. Isso faz com que o pH do lodo misturado caia abaixo de 7,0, reduzindo ou inibindo a taxa de nitrificação.
Se não houver ácidos fortes presentes na água de entrada, as águas residuais municipais normais são tipicamente levemente alcalinas, ou seja, o pH geralmente fica acima de 7,0. Neste caso, o pH depende principalmente da alcalinidade das águas residuais de entrada.
Portanto, em um reator biológico de nitrificação, deve-se envidar todos os esforços para manter o pH da lama mista acima de 7,0. Manter o pH > 7,0 é um pré-requisito para um sistema biológico de nitrificação bem-sucedido. Para controlar com precisão o pH, é necessário realizar cálculos de alcalinidade. Quando o pH < 6,5, torna-se necessário adicionar álcali às águas residuais.
A JIDE oferece sensores de pH especificamente projetados para processos de tratamento de águas residuais. Eles suportam transmissão digital e medição precisa. Equipados com três funções de relé de sinal externo, esses sensores podem acionar e desligar bombas de dosagem com base em pontos de ajuste altos e baixos de pH. São amplamente utilizados para monitoramento de pH em processos de nitrificação.
3. Produto estendido: Monitoramento de Carga Orgânica – Analisadores Online de DQO/DBO
Os analisadores online de DQO e DBO da JIDE também são comumente utilizados para monitoramento em reações de nitrificação. Ao utilizar um processo de filtro biológico aerado (FBA) para nitrificação e remoção de nitrogênio, a remoção de NH₄-N depende, em certa medida, da carga orgânica.
Quando a carga orgânica excede ligeiramente 3,0 kg DBO/(m³ de meio•d), a remoção de NH₃-N é inibida. Quando a carga orgânica excede 4,0 kg DBO/(m³ de meio•d), a remoção de NH₃-N é significativamente inibida. Portanto, ao utilizar um filtro biológico aerado para remoção simultânea de carbono e nitrificação, a carga orgânica deve ser reduzida.
Ao projetar um processo de filtro aerado biológico especificamente para a remoção de matéria orgânica, deve-se primeiro selecionar uma carga volumétrica adequada de DBO com base no tipo de efluente a ser tratado e na qualidade exigida da água descarregada. A seleção da carga volumétrica de DBO deve ser determinada mediante análise de dados operacionais reais de estações de tratamento de esgoto semelhantes, reservando-se uma margem de segurança no projeto. Ao utilizar um filtro aerado biológico para remoção simultânea de carbono e nitrificação, a carga orgânica deve ser reduzida, sendo recomendável manter a carga orgânica abaixo de 2,0 kg DBO/(m³ de meio•d).
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