CCI20130725053

55

4.4. Nitryfikacja

Podobnie jak Nitrosomonas europaea wśród bakterii utleniających amoniak, tak Ni-rrobacter winogradskyi jest najszerzej przebadaną grupą bakterii utleniających azota-ny(HI). Elektrony odłączone od azotanu(IH), przy jego utlenianiu, włączane są do łańcucha oddechowego przy cytochromie c. Jednocześnie nie zaobserwowano w trakcie tego procesu żadnego przenoszenia protonów. Utlenianie azotanu(IH) powoduje najpierw powstawanie NADH, a następnie jego utlenianie tlenem, jako końcowym akceptorem elektronów, w celu syntezy ATP. Stechiometrycznie obie fazy nitryfikacji mogą być zapisane w następujący sposób:

NHj +1,5 0₂ -> NO“ + H₂0 + 2 H⁺ + 270 kJ/mol NH+    (4.5)

N0₂ + 0,5 0₂ -> NO; + 80 kJ/mol NO;    (4.6)

sumarycznie równania 4.5 i 4.6 można zapisać w następujący sposób:

NH;+20₂ -NO; +H₂0 + 2H⁺ + 350kJ/molNH;    (4.7)

Energię uzyskaną w wyniku utleniania amoniaku i azotanów(IU) bakterie nitryfiku-;ące wykorzystują na wzrost komórek. Równanie opisujące przebieg nitryfikacji oraz •• zrost nitryfikatorów można opisać następująco:

-    bakterie Nitrosomonas'.

13 NHt + 23 HCOJ -> 10 NO; + 8 H₂C0₃ + 3 C₅H₇0₂N +19 H₂0    (4.8)

-    bakterie Nitrobacter.

nh; + io no; + 4 h₂co₃ + hco; -*■ 10 no; + c₅h₇o₂n + 3 h₂o (4.9)

W równaniach (4.8) i (4.9) C₅H₇0₂N reprezentuje przeciętny skład biomasy drobnoustrojów. W trakcie pierwszej fazy nitryfikacji, jak również w wyniku syntezy biomasy, następuje zużycie zasadowości. Obrazują je równania (4.5), (4.8) i (4.9). Zużycie zasadowości spowodowane utlenianiem amoniaku wynosi (100/14) = 7,14 gCaC0₃/gN-NH;. Wartości wyznaczone doświadczalnie mieszczą się w granicach 6,0-7,4. Gdy zasadowość ścieków jest zbyt niska, może nastąpić nadmierna, mogąca zakłócić proces, zmiana odczynu. Regulację pH do poziomu optymalnego można przeprowadzić, dodając wapna.

4.4.2. Zapotrzebowanie na tlen w trakcie nitryfikacji

Z reakcji (4.7) wynika, że sumaryczne zapotrzebowanie na tlen w trakcie nitryfikacji wynosi 4,57 g0₂/gN-NH;. W praktyce wartość ta jest nieco mniejsza, gdyż część azotu amonowego nie jest utleniana do azotanów(V), tylko wykorzystywana do syntezy nowej biomasy. Część azotu, utleniona jedynie do azotanów(III), ulega bezpośrednio redukcji do azotu gazowego z powodu występującego lokalnie niedotlenienia w komorze napowietrzania. Przyjmuje się, że stężenie tlenu rozpuszczonego w komorze osadu czynnego nie powinno być niższe niż 1,5-2,0 g0₂/m³, gdyż w innym przypadku tlen może być czynni-