Temperatur
In biologischen Nitrifikationssystemen reagieren nitrifizierende Bakterien sehr empfindlich auf Temperaturänderungen. Im Bereich von 5–35 Grad können sie normale physiologische Stoffwechselaktivitäten ausführen. Wenn die Abwassertemperatur unter 15 Grad liegt, sinkt die Nitrifikationsrate deutlich. Wenn die Temperatur unter 10 Grad liegt, kann eine bereits gestartete Nitrifikationsanlage ihren Betrieb kaum aufrechterhalten, da die Nitrifikationsrate nur 25 % derjenigen bei 30 Grad beträgt. Obwohl erhöhte Temperaturen die biologische Aktivität und die Nitrifikationsrate erhöhen, führen zu hohe Temperaturen zum Absterben einer großen Anzahl nitrifizierender Bakterien. Im tatsächlichen Betrieb sollte die Temperatur der Nitrifikationsreaktion unter 38 Grad liegen. Daher sollte die Inbetriebnahme von Abwasserprojekten mit hohem -Ammoniakgehalt idealerweise in Jahreszeiten mit Lufttemperaturen über 15 Grad geplant werden. Wenn eine Inbetriebnahme im Winter erforderlich ist, sollten Stämme aus Kläranlagen mit hohem Ammoniakgehalt oder Anlagen mit Isolierungs- und Heizmaßnahmen verwendet werden.
pH-Wert
Nitrifizierende Bakterien reagieren sehr empfindlich auf pH-Änderungen. Der optimale pH-Wert liegt bei 8,0–8,4. Unter diesen optimalen pH-Bedingungen können die Nitrifikationsrate und der maximale Anteil an nitrifizierenden Bakterien ihre Maximalwerte erreichen. Bei der Kultivierung nitrifizierender Bakterien ist ein hoher pH-Wert des Zulaufs von etwa 8,0 ideal. Dies sollte jedoch nicht übermäßig verfolgt werden; Es reicht aus, einen System-pH-Wert über 6,5 aufrechtzuerhalten. Wenn dieser Wert unterschritten wird, sollte umgehend Alkalität wie Natronlauge oder Soda zugesetzt werden.
Gelöster Sauerstoff
Sauerstoff ist der Elektronenakzeptor im Nitrifikationsprozess. Der Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Reaktor hat direkten Einfluss auf den Nitrifikationsprozess. In Belebtschlammsystemen glauben die meisten Forscher, dass der gelöste Sauerstoff zwischen 1,5 und 2,0 mg/L kontrolliert werden sollte; unter 0,5 mg/L neigt die Nitrifikation zum Stillstand. Derzeit glauben viele Forscher, dass SND (Special Noise Discharge) bei niedrigem Sauerstoffgehalt (1,5 mg/L) auftreten kann. Bei einem Sauerstoffgehalt > 2,0 mg/L kann der Einfluss der gelösten Sauerstoffkonzentration auf den Nitrifikationsprozess vernachlässigt werden. Die DO-Konzentration sollte jedoch nicht zu hoch sein, da ein übermäßiger gelöster Sauerstoff zu einer zu schnellen Zersetzung organischer Stoffe führen kann, was zu einem Nährstoffmangel für Mikroorganismen, einer leichten Alterung des Belebtschlamms und einer lockeren Struktur führen kann. Darüber hinaus führt ein zu hoher Gehalt an gelöstem Sauerstoff zu einem übermäßigen Energieverbrauch, was wirtschaftlich unerwünscht ist.
Schlammalter
Um das Überleben nitrifizierender Bakterien in einem Durchlaufreaktorsystem sicherzustellen, muss die Verweilzeit (θc)N der Mikroorganismen im Reaktor größer sein als die minimale Generationszeit (θc)minN für autotrophe nitrifizierende Bakterien. Andernfalls übersteigt die Verlustrate der nitrifizierenden Bakterien die Nettowachstumsrate, was zu ihrer vollständigen Ausrottung aus dem System führt. Im Allgemeinen sollte der Wert von (θc)N mindestens das Doppelte der minimalen Generationszeit nitrifizierender Bakterien betragen, d. h. der Sicherheitsfaktor sollte größer als 2 sein.
Schwermetalle und giftige Substanzen
Zu den Substanzen, die die Nitrifikation hemmen, gehören neben Schwermetallen auch: hohe Konzentrationen an Ammoniakstickstoff, hohe Konzentrationen an nitrathaltiger organischer Substanz und komplexierte Kationen.
BSB
Wenn der BSB im System hoch ist, konkurrieren heterotrophe Bakterien mit nitrifizierenden Bakterien um gelösten Sauerstoff. Da die Zahl der heterotrophen Bakterien viel größer ist als die der nitrifizierenden Bakterien, können nitrifizierende Bakterien häufig nicht ausreichend gelösten Sauerstoff erhalten und daher unter Bedingungen mit hohem BSB nicht wachsen und sich vermehren. Im Allgemeinen hemmt ein BSB von mehr als 20 mg/L nitrifizierende Bakterien. Wenn der CSB- oder Kohlenstoff{4}}Stickstoffgehalt des Zuflusses zu hoch ist, muss die Kultivierung nitrifizierender Bakterien durch längere Belüftung erreicht werden. Dies bedeutet, dass die Belüftung auch dann fortgesetzt wird, wenn der CSB des Systems bereits innerhalb akzeptabler Grenzen oder auf einem niedrigen Niveau liegt, sodass den nitrifizierenden Bakterien genügend Wachstumszeit bleibt. Während der Belüftung muss auch der gelöste Sauerstoff sorgfältig kontrolliert werden, idealerweise unter 3 mg/L, um eine beschleunigte Schlammalterung zu verhindern.
Ammoniak-Stickstoff-Konzentration
Nitrifizierende Bakterien werden gehemmt, wenn die Ammoniak-Stickstoffkonzentration des Systems 200 mg/L erreicht. Daher wird empfohlen, dass die Ammoniak-Stickstoffkonzentration des Systems 150 mg/L nicht überschreitet. Bei der Abwasseraufbereitung mit hohem Ammoniakgehalt kann die Ammoniakstickstoffkonzentration aufgrund der hohen Ammoniakstickstoffkonzentration im Zulauf über mehrere Zyklen hinweg auf ein bestimmtes Niveau ansteigen und oft 200 mg/L in Tank A überschreiten, wenn sie nicht sorgfältig überwacht wird. Daher sollte die Ammoniakstickstoffkonzentration im Abfluss des Systems während der Kultivierung nitrifizierender Bakterien und im Normalbetrieb immer innerhalb der Prozessanforderungen gehalten werden, um sicherzustellen, dass das System ab Beginn der Inbetriebnahme qualifiziertes Wasser produziert.