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La nitrificación es la oxidación microbiológica del NH4+ a NO2– y NO3–, llevada a cabo por bacterias autótrofas quimiolitotrofas, aerobias obligadas de lento crecimiento. Estas bacterias compiten con heterótrofos por oxígeno y espacio. Para asegurar su retención y éxito, se requiere un Tiempo de Retención de Sólidos (TRS o θx) elevado, generalmente superior a 15 días.
Los sistemas pueden ser de lodos activados, configurados como uno o dos lodos para manejar la competencia. Alternativamente, se usan procesos de biopelícula, donde las bacterias nitrificantes se adhieren a superficies sólidas, tendiendo a crecer más profundo en biopelículas multiespecie, lo que las protege pero las hace sensibles a la limitación de oxígeno. Los procesos híbridos combinan ambas formas.
El ratio BOD:TKN del afluente impacta la disponibilidad de nitrógeno y la competencia. Un proceso distinto es el ANAMMOX, que realiza oxidación anaerobia de amonio a nitrógeno gaseoso.
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