Vai trò của quá trình nitrat hóa nước thải

Xử lý nước thải với nhiều kỹ thuật khác nhau sẽ biến đổi chất hữu cơ hoặc loại bỏ nito từ nước thải từ một số lĩnh vực như chế biến thực phẩm, chăn nuôi, nước thải sinh hoạt, thuộc da,.... Mặc dù còn gặp nhiều trở ngại về tính bền vững, năng lượng cần thiết để oxy hóa chất hữu cơ thì quá trình nitrat hóa vẫn giữ vai trò quan trọng để khử nito trong nước thải.

Cách thức hoạt động của nitrat hóa

• Trong hệ thống bùn hoạt tính hay các hệ thống xử lý sinh học khác, nitrat hóa lấy nguồn cacbon vô cơ hoặc cacbon dioxide để phát triển, và thu năng lượng từ các phản ứng đổi hóa học
• Nó là phản ứng sinh học xảy ra bên trong vi khuẩn. Việc nitrat hóa bùn hoạt tính chỉ chiếm 3 – 10% vi khuẩn là tự dưỡng.
• Vi khuẩn oxy hóa amoni (NH4+) thành nitrit (NO2-) trong giai đoạn đầu và sau đó oxy hóa nitrit thành nitrat (NO3-).
• Có hai loại vi khuẩn tự dưỡng gồm Nitrosonomas chịu trách nhiệm chuyển đổi amoniac thành nitrit, còn Nitrobacter chuyển nitrit thành nitrat.

Nitrat hóa xảy ra trong điều kiện nào?

Đối với oxy:

• Vi khuẩn hiếu khí giữ vai trò nitrat hóa, chúng cần oxy ở mức 3 mg/L và chấm dứt khi DO < 0,5 mg/L.
• Thiếu oxy trong thời gian < 4 giờ không ảnh hưởng đến quá trình nhưng để đảm bảo hiệu quả nên duy trì DO ở mức 1,5 mg/L.

Đối với nhiệt độ:

• Nhiệt độ tối ưu cho nitrat hóa ở khoảng 30 độ C.
• Khá nhạy cảm khi nhiệt độ thay đổi.

Độ kiềm và pH:

• Nitrat hóa dùng độ kiềm như nguồn cacbon vô cơ, khi đó hình thành H+ khi ion amoni bị oxy hóa thành nitrit. Đồng thời axit nito cũng được tạo ra trong quá trình oxy hóa amoni.
• Phải duy trì độ kiềm trong bể sục khí để ổn định pH. Khoảng pH tối ưu cho quá trình nitrat hóa từ 7,2 đến 8,0. Nó chỉ giảm khi pH dưới 6,7.

Đối với thời gian lưu trú tuổi bùn:

• Thời gian lưu trú là số ngày mà VSV giữ lại trong quá trình bùn hoạt tính. Khi thời gian lưu cao phải yêu cầu tăng số lượng vi khuẩn nitrat hóa.
• Các hoạt động nitrat bị giảm khi nhiệt độ giảm.

Đối với việc ức chế/độc tính:

• Ức chế là làm mất hoạt tính của enzym trong thời gian ngắn/dài hạn, còn độc tính là sự mất đi hoàn toàn của enzym không thể phục hồi đối với tế bào.
• Sự gia tăng chất thải làm giảm quá trình nitrat hóa, từ đó làm mất hiệu quả loại bỏ BOD.
• Vi khuẩn nitrat hóa cũng bị ức chế nếu nồng độ amoniac tự do và axit tự do quá thấp.

Đối với nồng độ BOD:

• Khi BOD hòa tan chúng rất dễ ảnh hưởng đến vi khuẩn vì xâm nhập vào tế bào vi khuẩn, làm mất hoạt tính của hệ thống enzym.
• BOD phải được phân hủy hoàn toàn bởi VSV để vi khuẩn nitrat hóa oxy hóa các ion amoni và nitrit.
• Khi BOD dư thừa có thể giảm lượng oxy hoàn tan, tác động đến vi khuẩn dẫn đến quá trình xử lý không liên tục.

Nitrat hóa bằng bộ lọc nhỏ giọt

Sự kết hợp giữa quy trình bùn hoạt tính và bộ lọc nhỏ giọt cho kết quả xử lý nước thải tối ưu. Ngoài việc tiết kiệm chi phí, việc thiết kế hệ thống trở nên đơn giản hơn với hoạt động màng sinh học nitrat hóa được tối ưu và kiểm soát tốt hơn. Chẳng hạn như quá trình vận chuyển oxy thông qua việc lựa chọn môi trường oxy ngăn cản sự tích tụ không khí, hay sử dụng quy trình xử lý hai giai đoạn để tăng cường bảo vệ lớp màng sinh học phía dưới bộ lọc nitrat hóa nơi có hàm lượng amoniac thấp.

Mô hình này thường ứng dụng xử lý nước thải sinh hoạt ở các khu đô thị, chung cư,… mang lại những ưu điểm như tiêu thụ ít năng lượng, hoạt động đơn giản cùng mức độ bảo trì thấp. Đồng thời chi phí xây dựng, lắp đặt thiết bị, vận hành, bảo trì hay cải tạo hệ thống xử lý nước thải cũng thấp hơn so với các hệ thống khác.

Truy cập moitruonghopnhat.com thường xuyên để biết thêm nhiều giải pháp xử lý môi trường khác!