Denitrificatie is een biologisch proces dat een belangrijke rol speelt in de behandeling van industrieel en gemeentelijk afvalwater. Het verwijst naar de omzetting van nitraat (NO₃-) en nitriet (NO₂-) in gasvormig stikstof(N₂), dat ontsnapt in de atmosfeer. Dit proces wordt uitgevoerd door speciale bacteriën onder anoxische omstandigheden (d.w.z. in afwezigheid van zuurstof), die nitraat gebruiken als een elektronenacceptor voor hun metabolisme wanneer er geen zuurstof beschikbaar is.

Technische achtergrond en functionaliteit

De stikstofcyclus in afvalwater omvat verschillende stappen waarbij stikstofverbindingen worden omgezet door microbiologische processen. In de eerste stap, nitrificatie, wordt ammonium (NH₄⁺) door nitrificerende bacteriën geoxideerd tot nitraat. Denitrificatie volgt op dit proces en reduceert het gevormde nitraat terug tot stikstofgas, dat onschadelijk in de atmosfeer terechtkomt.

Het denitrificatieproces verloopt in verschillende stappen:

1. Reductie van nitraat (NO₃-) tot nitriet (NO₂-): Deze eerste stap wordt uitgevoerd door denitrificerende bacteriën die nitraat gebruiken als een elektronenacceptor.
2. Reductie van nitriet tot stikstofmonoxide (NO): In de tweede stap wordt nitriet gereduceerd tot stikstofmonoxide.
3. Reductie van stikstofmonoxide tot stikstofmonoxide (N₂O): Deze stap reduceert het stikstofmonoxide tot distikstofoxide.
4. Reductie van stikstofmonoxide tot stikstofgas (N₂): De laatste stap van denitrificatie leidt tot de vorming van gasvormige stikstof, die ontsnapt in de atmosfeer.

Toepassingsgebieden in de behandeling van industrieel afvalwater

Denitrificatie wordt vaak toegepast bij de behandeling van afvalwater uit de voedingsmiddelen- en drankenindustrie, de chemische en farmaceutische industrie en in gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties. Deze afvalwaters bevatten vaak hoge concentraties nitraat en nitriet, die veilig verwijderd moeten worden door biologische afbraakprocessen om aan de wettelijke limieten te voldoen en milieuschade te voorkomen.

Technische vereisten

Er zijn bepaalde werkomstandigheden nodig om denitrificatie effectief te laten plaatsvinden:

• Anoxische omstandigheden: Het proces vindt alleen plaats in afwezigheid van vrije zuurstof, dus het zuurstofgehalte in de reactor moet strikt worden gecontroleerd.
• Organische substraten: Denitrificerende bacteriën hebben een koolstofbron nodig voor hun metabolisme. In veel gevallen wordt methanol of azijnzuur toegevoegd als externe koolstofbron als het afvalwater niet voldoende organisch materiaal bevat.
• pH-waarde en temperatuur: De pH-waarde zou idealiter tussen 6,5 en 8,5 moeten liggen, en de temperatuur beïnvloedt ook de efficiëntie van denitrificatie. Temperaturen tussen 10 °C en 30 °C zijn ideaal.