IMG32

jonów amonowych poprzez azotyny do azotanów odpowiadają bakterie nitryfikacyjne. Są to organizmy auto troficzne, przeprowadzające chemosyntezę. Utlenianie azotu amonowego przy pomocy tlenu dostarcza im energii potrzebnej do wiązania wolnego CO., z którego tworzą związki organiczne. Pod tym względem bakterie nitryfikacyjne przypominają rośliny i bardzo różnią się od pozostałych (heterotroficznych) organizmów osadu czynnego, korzystających z węgla organicznego.

Z przytoczonego opisu wynika, że usuwanie azotu w oczyszczalniach ścieków wymaga współuczestnictwa kilku różnych kategorii bakterii. Podstawowy problem sprowadza się do tego, jak w obrębie jednego systemu zapewnić optymalne warunki bakteriom o odmiennych lub nawet przeciwstawnych wymaganiach środowiskowych. Ponieważ bakterie nitryfikacyjne mają wyraźnie wolniejsze tempo wzrostu niż przeciętne bakterie hetero-troficzne, narzucają całemu systemowi konieczność stosowania niskich obciążeń tak, żeby wiekosadu-był-edpowiednio długi. Stabilna hitryfikatja wymaga utrzymywania wieku osadu co najmniej 7, a zimą nawet 10 dni.

Denitryfikacja symultaniczna

W każdej konwencjonalnej oczyszczalni, w której są zapewnione warunki dla nitryfi-kacji, w mniejszym lub większyih stopniu może zachodzić także denitryfikacja. Do takiej symultanicznej denitiyfikacji dochodzi w niedotlenionych mikroniszach tworzących się wewnątrz kłaczków osadu w wyniku ograniczeń dyfuzyjnych. Skuteczność tego mechanizmu jest jednak trudna do przewidzenia, ponieważ zalety od wielu cenników, z których nie wszystkie można kontrolować. Podstawową rolę odgrywa stężenie łatwo przyswajalnych substratów organicznych w komorze napowietrzania, stężenie tlenu i azotanów, a także rozmiary, kształt i gęstość kłaczków osadu. Chociaż czasami obserwuje się zaskakująco dobre rezultaty, na ogół wyniki symultanicznej denitiyfikacji nie są zadowalające. Obecność łatwo rozkładalnych substratów organicznych, niezbędnych do denitiyfikacji, nie sprzyja nitryfikacji. Bakterie nitryfikacyjne przegrywają wtedy konkurencję o tlen i azot amonowy z dużo szybciej rosnącymi heterotrofami. Dlatego większą skuteczność usuwania azotu uzyskuje się, rozdzielając oba procesy przestrzennie lub czasowo.

Systemy ze strefą denitryfikacji na końcu

Układ przestrzenny jest tu zgodny z rzeczywistą sekwencją przemian, jakim podlegają formy azotu w oczyszczalni (ryc. 6). W pierwszej części komory napowietrzania heterotroficzne bakterie tlenowe mineralizują związki organiczne, uwalniając azot w postaci jonów amonowych. W dalszej części substraty organiczne śąjuż usunięte ze ścieku. Azot amonowy jest wtedy utleniany do azotanów przez bakterie nitryfikacyjne. Ostatni etap stanowi strefa niedotleniona (denitryfikacji), w której osad jest tylko mieszany. Brak tlenu i obecność azotanów to warunki konieczne do denitryfikacji, ale niezbędny jest także łatwo przyswajalny substrat organiczny, którego na tym etapie już nie ma. Zatem żeby stymulować denitryfikację, konieczne jest dostarczanie węgla organicznego z ze-18

wnątrz. W tym celu najczęściej jest stosowany metanol. Obecnie rzadko spotyka się systemy ze strefą niedotlenioną na końcu, ponieważ znacznie korzystniejszym rozwiązaniem okazało się umieszczanie jej na początku.

Ryc. 6. Usuwanie azotu ze strefą niedotlenioną zlokalizowaną na końcu

MaUnol N2

Strefa denitryfikacji na początku układu

Dopływający ściek jest mieszany z recyrkulowanym osadem czynnym w nienupowie-trzanej komorze wstępnej. Substrat organiczny dla denitryfikacji zapewniają substancje ściekowe, a azotany są obecne dzięki wewnętrznej recyrkulacji z końca komory tlenowej (ryc. 7). Komorę napowietrzania nazywa się komorą nitryfikacji, ponieważ w takim układzie nitryfikacja staje się jej głównym zadaniem. Część azotu w postaci azotanów ucieka z komory nitryfikacji wraz z oczyszczonym ściekiem. Aby to zminimalizować, recyrkulacja wewnętrzna powinna być oczywiście wielokrotnie większa niż przepływ ogólny. W praktyce wielkość recyrkulacji jest jednak wynikiem kompromisu. Zbyt intensywna recyrkulacja wewnętrzna podnosiłaby koszt procesu, wprowadzając jednocześnie zbyt duto tlenu do strefy denitryfikacji.

Ryc. 7. Usuwanie azotu ze strefą niedotlenioną na początku systemu

N₂

0»ad recyrkulowany I Osad nadmierny -1-^

Umieszczenie komory niedotlenionej na wstępie przynosi wiele korzyści w porównaniu do systemu opisanego wcześniej. Zew/iętrzne źródło węgla w postaci metanolu nie jest potrzebne. Energia wydatkowana na napowietrzanie jest wykorzystywana znacznie

19