Dit artikel is deel 1 van 2 in de serie Werking Nitrospira

Nitrificerende bacteriën zetten in de stikstofkringloop stoffen om met als doel er zelf energie uit te halen. Energie halen uit anorganische stoffen, zoals ammonium en nitriet, noemen we autotroof. Deze energie wordt gebruikt om koolstofdioxide om te zetten in biomassa (groei).
De tip hierbij is om te zorgen voor zo min mogelijk organische stof in je filter (stront, slib, bladeren, voer enzovoorts). Houd het gedeelte waar de nitrificerende bacteriën moeten leven zo schoon mogelijk.

Bij veel (organische) vervuiling krijg je namelijk groei van de heterotrofe bacteriën. Dit zijn bacteriën die energie halen uit organische stoffen. Deze bacteriën zullen sneller groeien dan de gewenste autotrofe bacteriën. Hierdoor kunnen ze de autotrofe bacteriën verdringen in de vijverfilter.

De opkomst van het bewegend-bed-filter is hiermee te verklaren.

Beide, autotrofe en heterotrofe bacteriën, leven in de biofilm. De biofilm hecht zich aan de wanden van je filter of filtermateriaal. Bij te veel vuil in je filter maak je de filter schoon, met het risico dat je ook wat biofilm met bacteriën wegspoelt.
De opkomst van het bewegend-bed-filter is hiermee te verklaren. Doordat het nauwelijks vuil wordt hoef je het ook niet schoon te maken. De wieltjes botsen wel hard tegen elkaar door de aangesloten luchtpomp. Nadeel hiervan is dat aan de buitenkant de biofilm nooit heel dik wordt. Binnen in de wieltjes is het oppervlak beschermd en hier zie je een dikkere film ontstaan.
Ben niet bang dat de totale flow in de filter te hoog zal zijn. De beweging door de luchtpomp brengt grotere snelheden met zich mee dan de flow van de vijverpomp.

De biofilm wordt gemaakt door de bacteriën zelf. Ook Nitrosomonas en Nitrospira werken hier aan mee. De biofilm is een opstapeling van de bacteriën zelf en stoffen die door de bacteriën worden aangemaakt. De dikte is heel erg afhankelijk van de filter. Op de Radboud Universiteit hebben ze opstellingen met een biofilm van wel één centimeter dik.

fg biofilm

Het fijne van een dikke biofilm is dat je zowel zuurstofrijke zones als zuurstofarme zones in de biofilm hebt. Een aangesloten luchtpomp vermengt het water met zuurstof. Dieper in de biofilm zit er minder zuurstof dan aan buitenkant. Zuurstofrijk noem je aeroob en zuurstofloos anaeroob.

In de buitenste laag vindt het nitrificatieproces plaats. Als je nu nogmaals de reactievergelijking bekijkt zie je dat er zuurstof nodig is voor nitrificatie, vandaar dus in de buitenste laag. Dieper in de biofilm vinden processen plaats waar geen zuurstof voor nodig is. Dat kan zijn denitrificatie, maar ook Anammox. Verwarrend is dat het proces dezelfde naam heeft als de bacterie. De Anammox reactie wordt uitgevoerd door de Anammox bacterie.

Fg Anammox

Ook bij dit proces worden ammoniak en nitriet omgezet. Er ontstaat veel minder nitraat! Ook de totale verzuring halveert. Het stikstofgas vervliegt daarna in de lucht. Wanneer specifiek gezocht wordt naar zowel denitrificerende als Anammox bacteriën in biofilters, worden beide groepen gevonden. De rol die deze bacteriën spelen in de afbraak van stikstofhoudende componenten zal echter verschillen per vijverfilter en in veel gevallen zal vooral de omzetting van ammoniak naar nitraat belangrijk zijn. We meten immers vaak grote hoeveelheden nitraat in onze vijvers.

Wie weet kunnen we de processen in de toekomst meer sturen. In de rioolwaterzuiveringsinstallaties of slibverwerking wordt er al gestuurd met reactors voor het omzetten naar stikstofgas (SHARON-reactor). Onderzoek naar Anammox is ook nog in volle gang. Wel is er bekend dat er soorten van het bacteriegeslacht Anammox onder onze vijveromstandigheden kunnen leven en daarom zullen ze in kleine hoeveelheden (afhankelijk van de dikte van de biofilm) aanwezig zijn in je vijverfilter.

Fg testopstelling

Ander zeer recentelijk onderzoek (november 2015), van onder andere Dr. Maartje van Kessel, toont aan dat Nitrospira niet alleen nitriet omzet naar nitraat, maar ook ammonium omzet naar nitriet! Deze Nitrospira bacteriën kunnen dus de gehele nitrificatie op zich nemen, een proces wat binnen de wetenschap complete ammonium oxidatie (comammox) genoemd wordt.

Dit betekent dat de aanwezigheid van Nitrospira de Anammox reactie niet in de weg hoeft te zitten. In plaats van dat Nitrospira en Anammox elkaar tegenwerken kunnen ze dus samenwerken. Wat dat betreft zijn er nog genoeg vragen die onbeantwoord zijn en is er nog veel onderzoek te verrichten….

Series NavigatieBacterieleven in de vijverfilter >>

Over Marco Zegers

Marco is docent natuurkunde en scheikunde op een middelbare school onder Eindhoven. Van jongs af aan is hij geïntrigeerd door de karper en beviste ze vele uren. De koi, de koivijver en de techniek ziet hij als een boeiende mix tussen zijn hobby en zijn vak.

Reacties

Comments are closed.

Messenger icon
Send us a message via your Messenger App