Гранульоване активоване вугілля (GAC) – фільтруюче середовище, здатне поєднувати фізико-хімічну адсорбцію з біологічною дією, накопичувати біорозкладні органічні речовини і піддаватися швидкому біообрастанню нітрифікуючими та гетеротрофними бактеріями. Оскільки рівні NH4+ у підземній воді, як правило, досить низькі, для видалення амонію може бути застосований процес нітрифікації у фільтрах з біологічним посиленням активного гранульованого вугілля (GAC). Біофільтр починається з сівби на поверхню гранул активованого вугілля колоній специфічних бактерій. Нітрифікуючі бактерії – автотрофні та аеробні. Процес конверсії амонію послідовно в нітрити (NO2–) і нітрати (NO3), забезпечується дією колоній нітрифікуючих бактерій (Nitrosomonas, Nitrobacter) у присутності достатньої кількості кисню та з виділенням іонів водню. Нітрити – токсичний проміжний продукт окиснення амонію, нітрати – нетоксичний кінцевий продукт окиснення амонію.
Процес окислення амонію наступний:
NH4++2O2→NO3–+2H++H2O.
Для роботи біофільтра з GAC повинні підтримуватись базові умови:
– вода повинна містити достатню кількість кисню (≈3,6 мг О2 на 1 мг NH4+);
– вода повинна містити достатню кількість фосфору для підтримки бактеріального росту;
– вода повинна містити достатню кількість загального органічного вуглецю (вуглекислий газ, гідрокарбонати) для живлення автотрофних бактерій;
– рівень рН оброблюваної води ≥7,2 (7,2-8,5);
– температура води 8 – 20оС (за температури нижче 8оС метаболізм бактерій різко знижується, окиснення аміаку практично зупиняється; у свою чергу, розчинність кисню у воді знижується зі зростанням температури);
– відсутність залишкових рівнів дезінфікуючих речовин в оброблюваній воді;
– термін формування на поверхні гранульованого середовища активної біомаси (бактеріальне прикріплення) – 1 місяць.
Збалансоване біообрастання та обсяг активної бактеріальної біомаси контролюється шляхом періодичних промивок. Аераційне насичення води киснем обмежує видалення амонію біологічним методом нітрифікації до рівня не більше 1,5 мг/л.
