Temperatura
En los sistemas de nitrificación biológica, las bacterias nitrificantes son muy sensibles a los cambios de temperatura. Dentro del rango de 5 a 35 grados, pueden realizar actividades metabólicas fisiológicas normales. Cuando la temperatura de las aguas residuales es inferior a 15 grados, la tasa de nitrificación disminuye significativamente. Cuando la temperatura es inferior a 10 grados, un sistema de nitrificación ya iniciado apenas puede mantener su funcionamiento, con una tasa de nitrificación de sólo el 25% de la de 30 grados. Aunque el aumento de temperatura aumenta la actividad biológica y la tasa de nitrificación, las temperaturas excesivamente altas provocarán la muerte de una gran cantidad de bacterias nitrificantes. En funcionamiento real, la temperatura de la reacción de nitrificación debe ser inferior a 38 grados. Por lo tanto, lo ideal es que la puesta en marcha de proyectos de aguas residuales con alto contenido de amoníaco se programe durante temporadas con temperaturas del aire superiores a los 15 grados. Si es necesario el arranque en invierno, se deben utilizar cepas de plantas de tratamiento de aguas residuales con alto contenido de amoníaco o sistemas con medidas de aislamiento y calefacción.
Valor de pH
Las bacterias nitrificantes son muy sensibles a los cambios de pH. El valor de pH óptimo es 8,0–8,4. En estas condiciones óptimas de pH, la tasa de nitrificación y la proporción máxima de bacterias nitrificantes pueden alcanzar sus valores máximos. Durante el cultivo de bacterias nitrificantes, lo ideal es un pH de entrada alto, de alrededor de 8,0. Sin embargo, esto no debería perseguirse excesivamente; mantener un pH del sistema superior a 6,5 es suficiente. Si cae por debajo de este nivel, se debe agregar rápidamente alcalinidad, como sosa cáustica o carbonato de sodio.
Oxígeno disuelto
El oxígeno es el aceptor de electrones en el proceso de nitrificación. El nivel de oxígeno disuelto en el reactor afecta directamente al proceso de nitrificación. En los sistemas de lodos activados, la mayoría de los investigadores creen que el oxígeno disuelto debe controlarse entre 1,5 y 2,0 mg/L; por debajo de 0,5 mg/L, la nitrificación tiende a cesar. Actualmente, muchos investigadores creen que la SND (descarga de ruido especial) puede ocurrir con OD bajo (1,5 mg/L). Cuando OD > 2,0 mg/L, se puede ignorar el efecto de la concentración de oxígeno disuelto en el proceso de nitrificación. Sin embargo, la concentración de OD no debe ser demasiado alta, ya que un exceso de oxígeno disuelto puede provocar una descomposición demasiado rápida de la materia orgánica, lo que resulta en una deficiencia de nutrientes para los microorganismos, un envejecimiento fácil del lodo activado y una estructura suelta. Además, un nivel demasiado alto de oxígeno disuelto conduce a un consumo excesivo de energía, lo cual es económicamente indeseable.
Edad del lodo
Para garantizar la supervivencia de las bacterias nitrificantes en un sistema de reactor de flujo continuo, el tiempo de residencia (θc)N de los microorganismos en el reactor debe ser mayor que el tiempo mínimo de generación (θc)minN para las bacterias nitrificantes autótrofas. De lo contrario, la tasa de pérdida de bacterias nitrificantes excederá la tasa de crecimiento neta, lo que conducirá a su completa extinción del sistema. Generalmente, el valor de (θc)N debe ser al menos el doble del tiempo mínimo de generación de bacterias nitrificantes, es decir, el factor de seguridad debe ser mayor que 2.
Metales pesados y sustancias tóxicas
Además de los metales pesados, las sustancias que inhiben la nitrificación incluyen: altas concentraciones de nitrógeno amoniacal, altas concentraciones de materia orgánica de nitrato y cationes complejados.
DBO
Si la DBO en el sistema es alta, las bacterias heterótrofas competirán con las bacterias nitrificantes por el oxígeno disuelto. Dado que el número de bacterias heterótrofas es mucho mayor que el de bacterias nitrificantes, las bacterias nitrificantes a menudo no pueden obtener suficiente oxígeno disuelto y, por lo tanto, no pueden crecer ni proliferar en condiciones de alta DBO. Generalmente, una DBO superior a 20 mg/L inhibirá las bacterias nitrificantes. Si el contenido de DQO o nitrógeno carbónico-del afluente es demasiado alto, se debe lograr el cultivo de bacterias nitrificantes mediante una aireación prolongada. Esto significa continuar la aireación incluso cuando la DQO del sistema ya está dentro de límites aceptables o en un nivel bajo, lo que permite suficiente tiempo de crecimiento para las bacterias nitrificantes. Durante la aireación, el oxígeno disuelto también debe controlarse cuidadosamente, idealmente por debajo de 3 mg/L, para evitar el envejecimiento acelerado del lodo.
Concentración de nitrógeno amoniacal
Las bacterias nitrificantes se inhiben cuando la concentración de nitrógeno amoniacal del sistema alcanza los 200 mg/L. Por lo tanto, se recomienda que la concentración de nitrógeno amoniacal del sistema no supere los 150 mg/L. En el tratamiento de aguas residuales con alto-amoniaco, debido a la alta concentración de nitrógeno amoniacal del afluente, si no se monitorea cuidadosamente, la concentración de nitrógeno amoniacal puede aumentar a un cierto nivel durante varios ciclos, a menudo superando los 200 mg/L en el tanque A. Por lo tanto, durante el cultivo de bacterias nitrificantes y el funcionamiento normal, la concentración de nitrógeno amoniacal del efluente del sistema siempre debe mantenerse dentro de los requisitos del proceso para garantizar que el sistema produzca agua calificada desde el inicio de la puesta en servicio.