Nitrificatie is een biologisch proces waarbij ammonium (NH₄⁺) wordt omgezet in nitriet (NO₂-) en vervolgens in nitraat (NO₃-). Dit proces is een centraal onderdeel van de stikstofcyclus en speelt een belangrijke rol bij de behandeling van industrieel afvalwater om stikstofverbindingen af te breken en te voorkomen dat ze in waterlichamen worden geloosd. Stikstofverbindingen, vooral ammonium, kunnen in hoge concentraties een toxisch effect hebben en het milieu vervuilen, vooral door eutrofiëring (overbemesting van waterlichamen), wat kan leiden tot zuurstoftekort en vissterfte.
Inhoudsopgave
Technische achtergrond en werkwijze
Nitrificatie vindt plaats in twee fasen, die worden uitgevoerd door gespecialiseerde micro-organismen:
1. ammoniumoxidatie:
- De eerste stap is de oxidatie van ammonium tot nitriet. Dit proces wordt gekatalyseerd door ammoniumoxiderende bacteriën (AOB) zoals Nitrosomonas.
- Reactievergelijking:
- Deze stap produceert protonen (H⁺) die de pH-waarde van het water verlagen, daarom is een zorgvuldige pH-regeling belangrijk.
2. nitrietoxidatie:
- De tweede stap is de oxidatie van nitriet tot nitraat, die wordt uitgevoerd door nitrietoxiderende bacteriën (NOB ) zoals Nitrobacter.
- Reactievergelijking:
- Nitraat is minder giftig dan ammonium en nitriet en kan uit afvalwater worden verwijderd door verdere processen zoals denitrificatie.
Toepassingsgebieden in afvalwaterbehandeling
Nitrificatie is een essentiële stap in de behandeling van industrieel en gemeentelijk afvalwater, vooral in fabrieken die hoge stikstofbelastingen moeten verwerken. Typische toepassingsgebieden zijn
- Gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties: Hier wordt nitrificatie vaak gebruikt in combinatie met denitrificatie om zowel ammonium als nitraat uit het afvalwater te verwijderen.
- Industrieel afvalwater: Nitrificatie wordt gebruikt om het stikstofgehalte in afvalwater te verminderen in industriële sectoren zoals de voedingsmiddelen- en drankenindustrie, de farmaceutische industrie en de chemische industrie.
Bedrijfsomstandigheden voor nitrificatie
Voor effectieve nitrificatie moet aan de volgende voorwaarden worden voldaan:
- Zuurstoftoevoer: Nitrificatie is een aëroob proces waarvoor voldoende zuurstof nodig is. Het zuurstofgehalte in het water moet over het algemeen hoger zijn dan 2 mg/liter.
- pH-waarde: De pH-waarde moet tussen 6,5 en 8,5 liggen om de activiteit van de nitrificerende bacteriën te maximaliseren. Een te lage pH-waarde kan de groei van de bacteriën remmen.
- Temperatuur: De optimale temperatuur voor het nitrificatieproces ligt tussen 15 °C en 30 °C. Onder 10 °C vertraagt het proces aanzienlijk, terwijl hogere temperaturen bacteriegroei kunnen bevorderen.
- Koolstofbronnen: Nitrificatie leidt tot een afname van de alkaliteit van het water, dus het kan nodig zijn om alkaliteitbuffers of externe koolstofbronnen toe te voegen om de pH stabiel te houden.
Foto: Denitrificatie- en nitrificatietank voor industrieel afvalwater van de voedselindustrie in Chili, ALMA BHU BIO plant
De uitdagingen van nitrificatie
Een uitdaging bij nitrificatie is de verzuring van het water door het vrijkomen van protonen tijdens de ammoniumoxidatie. In industriële toepassingen kan het daarom nodig zijn om pH-regelaars te gebruiken om het proces efficiënt te laten verlopen. Bovendien kan het proces langzamer verlopen bij lage temperaturen, waardoor een extra warmtebron of speciale aanpassingen nodig kunnen zijn.
Voordelen van nitrificatie
- Vermindering van giftige stikstofverbindingen: Ammonium en nitriet zijn giftig in hoge concentraties en kunnen leiden tot ernstige milieuschade. Nitrificatie helpt om deze verbindingen veilig om te zetten in nitraat, dat vervolgens verder behandeld of verwijderd kan worden.
- Verbeterde waterkwaliteit: Door ammonium en nitriet te verwijderen, verbetert nitrificatie de waterkwaliteit aanzienlijk, wat cruciaal is om te voldoen aan de wettelijke vereisten voor de lozing van afvalwater.
- Aanpasbaarheid: Nitrificatie kan worden aangepast aan een breed scala van afvalwatersamenstellingen en bedrijfsomstandigheden en is een flexibel proces voor diverse industriële toepassingen.
ALMAWATECH oplossingen voor nitrificatie
ALMAWATECH biedt speciaal ontwikkelde systemen om nitrificatieprocessen in industriële afvalwaterzuiveringsinstallaties te optimaliseren. Onze innovatieve oplossingen omvatten:
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 biologisch proces voor het verwijderen van stikstof uit afvalwater, dat het milieu beschermt tegen schadelijke stikstofverbindingen. Met de geavanceerde technologieën van ALMAWATECH kunnen nitrificatieprocessen optimaal worden geïntegreerd in industriële afvalwaterzuiveringsinstallaties om een hoge efficiëntie en kostenbesparingen te bereiken. Onze op maat gemaakte installatieoplossingen bieden flexibiliteit en betrouwbaarheid om te voldoen aan de meest veeleisende afvalwaterbehandelingsvereisten.
