Nitrificatie is een belangrijk biologisch proces in de stikstofcyclus dat een beslissende rol speelt in de behandeling van industrieel afvalwater. In dit proces wordt ammonium (NH₄⁺) door speciale bacteriën in twee stappen geoxideerd tot nitraat (NO₃-). Deze oxidatie is vooral belangrijk voor het verwijderen van stikstof uit afvalwater, omdat ammonium in hoge concentraties een toxisch effect kan hebben en het milieu kan vervuilen.
Inhoudsopgave
Technische achtergrond en werkwijze
Nitrificatie bestaat uit twee opeenvolgende stappen die worden uitgevoerd door verschillende groepen bacteriën:
1. ammoniumoxidatie tot nitriet (NO₂-):
- In de eerste fase zetten ammoniumoxiderende bacteriën (AOB) het ammonium (NH₄⁺) om in nitriet (NO₂-). Een voorbeeld van dit type bacterie is Nitrosomonas.
- Reactievergelijking:
2. nitrietoxidatie tot nitraat (NO₃-):
- In de tweede fase oxideren nitrietoxiderende bacteriën (NOB), zoals Nitrobacter, het nitriet tot nitraat.
- Reactievergelijking:
Toepassingsgebieden
Nitrificatie is een belangrijke stap in de behandeling van industrieel en gemeentelijk afvalwater om stikstofverbindingen af te breken en te voldoen aan de wettelijke vereisten voor het lozen van afvalwater in waterlichamen. Typische toepassingsgebieden zijn
- Gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties: Nitrificatie wordt vaak gebruikt in combinatie met denitrificatie om het stikstofgehalte in afvalwater te minimaliseren.
- Industrieel afvalwater: Vooral in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie, de chemische industrie en de farmaceutische industrie is nitrificatie een cruciaal proces om de stikstofbelasting in afvalwater te verminderen.
Foto: Denitrificatie- en nitrificatietank voor industrieel afvalwater van de voedselindustrie in Chili, ALMA BHU BIO plant
Bedrijfsomstandigheden
Om nitrificatie efficiënt te laten verlopen, moet aan bepaalde werkingsvoorwaarden worden voldaan:
- Zuurstoftoevoer: Omdat nitrificatie een aëroob proces is, moet er voldoende zuurstof beschikbaar zijn in de reactor. Het zuurstofgehalte in het water moet tussen 2 - 3 mg/l liggen om bacteriële activiteit te garanderen.
- Temperatuur: De optimale temperatuur voor nitrificatie ligt tussen 15 en 30 °C. Onder 10 °C vertraagt het proces aanzienlijk.
- pH-waarde: Het ideale pH-bereik ligt tussen 6,5 en 8,5, omdat de activiteit van nitrificerende bacteriën buiten dit bereik wordt belemmerd.
- Koolstofbronnen: Aangezien nitrificatie zuurstof verbruikt en de alkaliteit verlaagt, kan een extra koolstofbron (zoals azijnzuur) nodig zijn om de pH-waarde te stabiliseren.
Voordelen van nitrificatie
- Vermindering van giftige stikstofverbindingen: De omzetting van ammonium in nitraat vermindert de giftige stikstofverbindingen in afvalwater, wat belangrijk is om milieuvervuiling te voorkomen.
- Verbetering van de waterkwaliteit: Door ammonium en nitriet te verminderen, verbetert nitrificatie de kwaliteit van gezuiverd water dat wordt geloosd in rivieren, meren of grondwater.
- Flexibiliteit in procesbeheersing: Nitrificatie kan specifiek worden gecombineerd met denitrificatie om de stikstof volledig te verwijderen door het nitraat om te zetten in gasvormige stikstof, die onschadelijk ontsnapt in de atmosfeer.
ALMAWATECH oplossingen voor nitrificatie
ALMAWATECH biedt innovatieve technologieën voor de efficiënte uitvoering van nitrificatie in industriële afvalwaterzuiveringsinstallaties. Met name de volgende systeemoplossingen zijn geoptimaliseerd om aan de vereisten van stikstofverwijdering te voldoen:
ALMA BHU Bio
Onze biologisch geactiveerde actiefslibinstallatie combineert nitrificatie en denitrificatie in een modulair systeem dat ontworpen is voor grote afvalwaterstromen. Deze installatie kan tot 500 m³/u afvalwater met een hoge stikstofbelasting verwerken. Nitrificatie vindt plaats in de beluchte fase, die wordt geregeld door automatische regelsystemen om de zuurstoftoevoer en andere parameters te optimaliseren.
ALMA BioFil Compact
Dit compacte biofiltratiesysteem voor kleinere afvalwaterstromen (tot 100 m³/u) combineert nitrificatie en denitrificatie in één efficiënt systeem. Het is ideaal als voorbehandeling voor downstream membraansystemen en vermindert stikstofverbindingen die kunnen leiden tot vervuiling in omgekeerde osmosesystemen.
Afbeelding: 3D-ontwerp van ons biologisch geactiveerd ALMA BioFil Compact filtratiesysteem
ALMA BHU BAF
De grootschalige biofiltratie-installatie in de betonbouw biedt efficiënte nitrificatie voor afvalwaterstromen tot 1.000 m³/u. Deze installatie maakt gebruik van een geïntegreerd systeem van aerobe en anoxische zones om de stikstofverwijdering te maximaliseren. Bijzonder geschikt voor de voedingsmiddelen- en drankenindustrie en gemeentelijke afvalwaterstromen.
Afbeelding: Foto van onze biologisch geactiveerde filtratie, een combinatieproces van mechanische reiniging en biologische afbraak(ALMA BHU BAF)
Conclusie
Nitrificatie is een onmisbaar proces voor het verwijderen van stikstof in industriële en gemeentelijke afvalwaterzuivering. Door ammonium om te zetten in nitraat helpt het de waterkwaliteit te verbeteren en milieuvervuiling te verminderen. Met de op maat gemaakte oplossingen van ALMAWATECH kunnen nitrificatieprocessen efficiënt worden geïntegreerd in afvalwaterzuivering om te voldoen aan de wettelijke vereisten en de bedrijfskosten te verlagen.
