Nitraat en Nitriet

In afvalwatersystemen waar specifieke stikstofvormen beperkt zijn in vergunningen of in systemen waar bewaking vereist is, moeten nitriet- en nitraatconcentraties in het systeem worden begrepen.

Systemen die nodig zijn voor het bewaken van totaal stikstof (TN) in effluent, totaal anorganische stikstof (TIN) of NOx moeten op belangrijke locaties in de installatie monsters nemen voor nitriet (NO ₂ ^-) en nitraat (NO ₃ ^-).

De efficiëntie en stabiliteit van nitrificatie en denitrificatie zijn afhankelijk van vele factoren: juiste pH, alkaliteit, opgeloste zuurstof (DO), temperatuur, beschikbare koolstof, retentietijd van vaste stoffen (SRT), interne mixed liquor-recyclepercentages (IMLR) en de anoxische omstandigheden, naast andere factoren voor elk respectievelijk biologisch systeem.

Stikstof komt afvalwaterinstallaties binnen als ammoniak (NH ₃) of ammonium (NH ₄ ⁺) en wordt verwijderd door biologische behandelingsprocessen. Typische ammoniumstikstofgehaltes in onbehandeld gemeentelijk influent varieert van 30 mg/L - 50 mg/L NH ₃ ^-N. Nitraatgehaltes geven de fase van omzetting van ammonium en organische stikstofvormen in nitraat door middel van de aerobe biologische behandelingsstappen tijdens nitrificatie aan.

Nitrificatie zet ammonium om in nitraat in een oxische toestand met een stabiele populatie nitrificerende bacteriën, de juiste zuurstof (DO), alkaliteit, pH, temperatuur en retentietijd van vaste stoffen (SRT).

Denitrificatie zet nitraat uiteindelijk om in stikstofgas (N ₂), waar het in een anoxische toestand uit het systeem wordt verwijderd met voldoende gemakkelijk biologisch afbreekbare koolstof, de juiste retentietijd, temperatuur en vrij van vrije zuurstof (DO). Als het systeem een interne recycling (IR of IMLR) heeft om te helpen bij denitrificatie, moeten de juiste recyclesnelheden worden bewaakt.

Nitraatbewaking in de anoxische zone is belangrijk om de effectiviteit van denitrificatie te begrijpen. In systemen met een swingzone kan de mogelijkheid een indicator zijn om de vereisten voor de anoxische of oxische swingzone te vergemakkelijken.

In systemen die biologische fosfaatverwijdering (BPR) uitvoeren, moeten nitraten worden bewaakt in een retourstroom voor actief slib (RAS) die de anaerobe zone binnenkomt. Nitraten die deze zone binnenkomen verminderen of stoppen belangrijke functies van biologische fosfaatverwijdering in deze fase.

Bij mixed liquor (ML) met geactiveerd slib is het belangrijk om inzicht te hebben in de bewaking van nitriet en nitraat aan het einde van het biologische systeem voordat dit de secundaire zuivering binnengaat. Een onjuiste retentietijd van vaste stoffen (SRT) kan leiden tot overmatige detentie van vaste stoffen in secundaire bezinking en als de nitriet-/nitraatconcentraties hoog zijn, kan dit leiden tot drijvend slib, denitrificatie van de bezinkspiegel en een hoog gehalte aan vaste stoffen in het effluent.

Bepaalde gespecialiseerde anaerobe bacteriën kunnen snel stikstof verwijderen. Deze bacterietypen maken geen gebruik van standaard nitrificatie-/denitrificatiepaden voor stikstofverwijdering. Dit type stikstofverwijdering wordt gewoonlijk uitgevoerd in systemen met zijstromen, waarbij nitriet- en nitraatgehaltes in verschillende fasen van het proces van essentieel belang zijn. Onvolledige denitrificatie kan leiden tot hogere kosten voor chloordesinfectie door de vraag naar nitriet.

Bewaking van effluentnitriet en -nitraat kan vereist zijn als numerieke limiet of bewakingsparameter, hetzij als afzonderlijke vervuilende stoffen of als onderdeel van een vereiste voor totaal stikstof (TN) of totaal anorganische stikstof (TIN).