NİTRİFİKASYON VE DENİTRİFİKASYON
Nitrifikasyon
Nitrifikasyon, atıksuda mevcut
amonyum (NH4) iyonlarının bakteriler tarafından önce nitrite sonra
da nitrat iyonlarına dönüştürülmesidir. Amonyağı nitrite oksitleyen bakteri
türleri Nitrosomonos ve Nitrosococcus olarak bilinmektedir. İlk
basamakta nitrite (NO2) oksitlenen amonyum iyonları, ikinci
basamakta Nitrobakter ile nitrata (NO3) dönüştürülür. (Öztürk, )
Nitrifikasyon enerji
üreten iki basamaklı bir prosestir.
Nitroso-bakteriler:
2NH4+
+ 3O2→ 2NO2-
+ 4H+ + 2H2O
Nitro-bakteriler:
2NO2-
+ O2→ 2NO3-
Toplam oksidasyon reaksiyonu:
NH4+
+ 2O2→ NO3-
+ 2H+ + H2O
Yukarıdaki toplam
oksidasyon reaksiyonu esas alındığında Amonyum nitrite dönüşümü için 3,43 g O2/g
ve nitritin nitrata dönüşümü için 1,14 g O2/g oksitlenmiş NO2
gerekli olup amonyumun tam oksidasyonu için gerekli oksijen 4.57 g O2/g
oksitlenmiş N’dır. Sentez göz önüne alındığında gerekli olan oksijen ihtiyacı
4,57 g O2/g N’den daha azdır. Oksidasyona ilaveten oksijen
karbondioksit ve azotun hücre kütlesine bağlanmasından elde edilmektedir.
Hücre dokusu ihmal
edildiğinde, yukarıdaki toplam reaksiyonu yürütmek için ihtiyaç duyulan
alkalinite miktarı aşağıdaki denklem yazılarak hesaplanabilir.
NH4+
+ 2HCO3- + 2O2 → NO3- +
2CO2 + 3H2O
Yukarıdaki denkleme göre
dönüştürülen amonyum azotu gramı başını CaCO3 olarak 7,14 g
alkaliniteye ihtiyaç olacaktır.
Elde edilen enerji ile
beraber amonyumun bir kısmı hücre dokusuna asimile edilmektedir. Biyokütke
sentez reaksiyonu aşağıdaki gibi ifade edilebilir.
4CO2
+ HCO3- + NH4+ + H2O → C5H7O2N
+ 5O2
C5H7O2N
kimyasal formülü sentezlenmiş bakteri hücrelerini ifade etmektedir. Hücre
asimilasyonu da dikkate alındığında dönüştürülen amonyum azotu gramı başına
4,25 g O2 kullanılmakta, 0,16 g yeni hücre üretilmekte, CaCO3
olarak 7,07 g alkalinite giderilmekte ve yeni hücrelerin oluşumunda 0,08 g
inorganik karbon kullanılmaktadır (Metcalf ve Eddy, 2003).