Denitrificazione

Il termine denitrificazione designa la "trasformazione del nitrato in azoto", ovvero “la rimozione biologica del nitrato".  Nello specifico, i batteri sono composti dalle sostanze di base, nitrato (NO₃), idrogeno (H), azoto (N), ossigeno (O) e acqua (H₂O). Ciò avviene, però, solo se non è presente ossigeno disciolto, al contrario della "nitrificazione". L’azoto risultante viene liberato allo stato gassoso, ovvero fuoriesce come N₂ (N.B.: l'atmosfera è formata per il 78 %, da questo gas). Le attuali soluzioni impiantistiche prevedono anche la degradazione di altri nutrienti, come azoto (N) e fosforo (P).

L’azoto si trova nei liquami prevalentemente sotto forma di ammoniaca: inizialmente combinato nelle molecole di varie sostanze organiche complesse, che sono componenti fondamentali delle cellule degli organismi viventi; la trasformazione avviene per ossidazione per via biologica e degradazione di queste sostanze, con conseguente solubilizzazione in ammoniaca. L’azoto ammoniacale viene successivamente ossidato, sempre per via biologica, a “nitriti” e, ulteriormente ossidato, a “nitrati”, secondo il seguente schema semplificato:

C₅H₇O₂N (sostanze organiche) + O₂ --> NH₃ (ammoniaca) + CO₂ + H₂O NH₃ (ammoniaca) + O₂ --> NO₂ - (nitriti) + H₂O NO₂ (nitriti) + O₂ --> NO₃ - (nitrati).

Queste reazioni avvengono nel bacino di ossidazione a opera di ceppi batterici specifici (Nitrosomonas e Nitrobacter) utilizzando l’ossigeno disciolto disponibile in vasca, introdotto mediante un idoneo sistema. Nel processo di trasformazione aerobico dell’azoto si assiste alla conversione dello stesso dalla forma ridotta di azoto ammoniacale alla forma ossidata di azoto nitrico. Quest’ultimo può essere presente nell’effluente finale in una concentrazione limitata e quindi dovrà subire un’ulteriore trasformazione.

Allo scopo viene prevista una fase di denitrificazione in vasca anossica, nella quale numerosi ceppi batterici specializzati fissano l’ossigeno presente nella molecola dei nitrati utilizzandolo per fabbisogni endogeni inerenti la metabolizzazione delle sostanze organiche; infatti questi ceppi (eterotrofi) sono aerobi facoltativi, ossia se nell’ambiente circostante vi è presenza di ossigeno disciolto lo utilizzano direttamente, mentre in caso di anossia possono utilizzare l’ossigeno presente nei nitrati.

Questa fase, con lo scopo di accelerare le cinetiche di reazione e di conseguenza i volumi necessari, viene solitamente realizzata a monte del comparto di ossidazione-nitrificazione, e per tale motivo viene definita pre-denitrificazione. Il controllo del fosforo scaricato dagli impianti di trattamento comunali ed industriali dell'acqua reflua è un fattore chiave nella prevenzione dell'eutrofizzazione delle acque superficiali.

Le acque reflue di tipo civile, possono contenere da 5 a 20 mg/l di fosforo totale, di cui 1-5 mg/l sono organico e il resto è inorganico. La rimozione dei fosfati è attualmente realizzata principalmente tramite precipitazione chimica con l'aggiunta di un coagulante, in cui i prodotti chimici sono alimentati direttamente nella vasca di aerazione o prima di essa.