Le biomasse autotrofe in grado di ossidare il nitrito a nitrato (NOB – Nitrite Oxidizing Bacteria) in condizioni pienamente aerobiche mostrano velocità di crescita superiori alle biomasse AOB (Ammonia Oxidizing Bacteria) che operano invece l’ossidazione dell’ammoniaca a nitrito. Per tale ragione il dimensionamento dei reattori di nitrificazione avviene in considerazione di condizioni prettamente aerobiche (DO>=2mgO/l) e dell’SRT minimo necessario al mantenimento di una comunità batterica AOB sufficiente ad ottenere la nitritazione dell’azoto ammoniacale, assumendo con ragionevole sicurezza che il processo di nitrificazione risulterà completo (che tutto il nitrito sarà ossidato a nitrato) proprio in virtù della maggiore velocit di crescita dei NOB.
Figura 14: schematizzazione del processo di nitrificazione (Jubany et al., 2009)
Tuttavia, in ragione del maggior valore della costante di semi-saturazione dei NOB rispetto agli AOB, in presenza di concentrazioni di ossigeno disciolto limitanti i primi si trovano a crescere ad una velocità inferiore. Tale condizione, in concomitanza con valori di SRT eccessivamente ridotti, conduce ad uno squilibrio tra le popolazioni di AOB e NOB tale per cui la quantità di nitrito prodotta non può essere totalmente ossidata a nitrato accumulando così l’azoto nitroso all’interno del reattore di ossidazione.
Tale dinamica può avere origine da un errato dimensionamento del sistema di aerazione (o dall’inadeguatezza dello stesso in rapporto al carico trattato allo stato attuale) concomitante con dinamiche gestionali errate.
Ciò può costituire un grave problema dal momento che il limite allo scarico per l’azoto nitroso è normalmente imposto a 0,6 mgN-NO2/l, e lo squilibrio di cui sopra può comportare frequenti sforamenti. La situazione si fa poi particolarmente complessa in contesti industriali in cui risulta necessario trattare reflui ad alto tenore di ammoniaca e in cui è previsto un trattamento RO (Reverse Osmosis). Infatti, se le membrane osmotiche mostrano un tasso di reiezione ben superiore al 90% per l’azoto nitrico, per l’azoto nitroso esso si abbassa drasticamente a valori tra il 60 e il 75%, ragione per cui anche una ridotta accumulazione di azoto nitroso può condurre a ripetuti sforamenti del limite allo scarico.
Gli ASM moderni permettono la simulazione di crescita di AOB e NOB e quindi la simulazione di dinamiche di accumulazione del nitrito. L’applicazione di tali modelli tramite software fornisce la possibilità di riprodurre lo stato di fatto di depuratori esistenti che soffrono di tale problema, per poi determinare le condizioni operative e gli interventi necessari alla sua risoluzione mentre, nell’ottica di progettazione di impianti di nuova realizzazione, tale approccio garantisce un corretto dimensionamento del comparto di aerazione in relazione al carico da trattare.
Figura 15: schermata del software esemplificativa in cui compaiono li parametri cinetici inerenti alle equazioni di processo attinenti alla biologia degli AOB
