CCI20130725088

90

6. Podstawy inżynierii bioreaktorów

6.4.2. Kinetyka nitryfikacji

W przeciwieństwie do bakterii heterotroficznych bakterie nitryfikacyjne potrzebują odpowiednio długiego czasu (wieku osadu), aby mogły się rozwijać. Przyczyną tego jest dużo niższa szybkość wzrostu niż u bakterii wykorzystujących węgiel organiczny do swojego rozwoju. Szybkość ta (u_N) wyrażana jest jako:

I^N ^— /^N r

K

'NH,

'ALK

NH.

+ S

nh₄

K_n +S_r

^ ALK ⁺ ^ALK

(6.22)

gdzie: /r_Nmax - maksymalna właściwa szybkość wzrostu bakterii nitryfikacyjnych, S_NH; -stężenie azotu amonowego, S_ALK - stężenie wodorowęglanów, K_NH - stała nasycenia dla azotu amonowego, K_{m k} - stała nasycenia dla wodorowęglanów.

Jednak w mieszanej populacji bakterii nitryfikacyjnych i heterotroficznych na szybkość wzrostu nitryfikatorów wpływają także inne czynniki, oprócz stężenia azotu amonowego i tlenu rozpuszczonego. Do najważniejszych zalicza się stosunek węgla do ogólnego azotu Kjeldahla (TKN) (suma azotu organicznego i amonowego) określany jako stosunek BZT₅/TKN oraz temperatura i odczyn środowiska. Im stosunek BZT₅/TKN jest większy, tym udział nitryfikatorów w mieszanej populacji osadu czynnego jest mniejszy. Zależność tę pokazano w tabeli 6.1.

Tabela 6.1. Zależność między udziałem bakterii nitryfikacyjnych w biomasie osadu czynnego a stosunkiem BZT/TKN

BZT/TKN	Udziat nitryfikatorów	BZT/TKN	Udziat nitryfikatorów
0,5	0,35	5	0,054
1	0,21	6	0,043
2	0,12	7	0,037
3	0,083	8	0,033
4	0,064	9	0,029

Relacja między ilością węgla organicznego i ilością azotu, obrazowana przez stosunek BZT₅/TKN mieszczący się w przedziale od 0,5 do 3, jest typowa dla wydzielonego procesu nitryfikacji. Wtedy udział bakterii nitryfikacyjnych w ogólnej biomasie jest stosunkowo wysoki i mieści się w przedziale 0,35-0,083. W większości konwencjonalnych systemów osadu czynnego udział nitryfikatorów jest niższy niż 0,083. Gdy system oczyszczania ścieków jest jednoosadowy (łączne utlenianie węgla organicznego i azotu amonowego), a takie systemy najczęściej stosowane są do oczyszczania ścieków miejskich i bytowo-gospodarczych, wtedy stosunek BZT/TKN jest zwykle większy niż 5.

Temperatura wywiera znaczny wpływ na szybkość nitryfikacji. Wraz z jej spadkiem szybkość nitryfikacji również maleje. Od zmian temperatury zależy zarówno wartość maksymalnej szybkości wzrostu bakterii nitryfikacyjnych (w_Nmax), jak również wartość stałej