Xử lý Amonia, Nitơ trong nước thải là một trong những quy trình quan trọng đối với các loại nước thải chứa hàm lượng Amonia, Nitơ cao. Bên cạnh kiểm soát quá trình Nitrat hóa, việc kiểm soát quá trình khử Nitrat thông qua tỷ lệ tuần hoàn Nitrat cũng cần được quan tâm để đạt hiệu quả xử lý cao nhất. Cùng Biogency cùng tìm hiểu thêm về nội dung này nhé!
Tuần hoàn Nitrat là gì?
Tuần hoàn dòng Nitrat là quá trình bơm dòng nước thải đã được Nitrat hóa (gọi là dòng Nitrat) từ bể hiếu khí qua bể thiếu khí (Anoxic). Mục đích của quá trình này là tạo quá trình khử Nitrat, một vùng thiếu khí được tạo ra bằng cách sử dụng một bể không sục khí, trong đó mức oxy hòa tan được giữ ở mức dưới 1mg/l và đạt đến 0 mg/l càng tốt.
Bể Anoxic có thể được đặt ở phía trước hoặc phía sau bể hiếu khí, tuy nhiên để tận dụng được nguồn cơ chất dinh dưỡng cung cấp cho các vi khuẩn khử Nitrat lấy từ nguồn thải đầu vào, các nhà thiết kế vận hành đã đưa ra phương án đặt bể Anoxic phía trước bể hiếu khí để tận dụng quá trình tuần hoàn dòng Nitrat giúp xử lý nước thải tối ưu hơn.
Hình 1. Mô tả quá trình tuần hoàn Nitrat.
Trong vùng thiếu oxy, khi vi khuẩn phân hủy NO2- và NO3-, chúng sẽ lấy oxy từ NO2- và NO3- cho quá trình hô hấp và phát triển, giải phóng khí Nitơ (N2¬) tự do.
Đối với quá trình Nitrat hóa, sục khí có thể oxy hóa hoàn toàn Amonia thành Nitrat. Đối với quá trình khử Nitrat, việc bổ sung vi khuẩn khử Nitrat hiếu khí Pseudomonas ATCC 9027 cho phép quá trình khử Nitrat xảy ra trong điều kiện dư thừa oxy và làm giàu vi khuẩn khử Nitrat bản địa (tăng 1,45% về mức độ tích lũy).
Hình 2. Bể Anoxic – Nơi tiếp nhận dòng tuần hoàn Nitrat.
Tỷ lệ tuần hoàn Nitrat trong hệ thống xử lý nước thải như thế nào là phù hợp?
Tùy vào vào tính chất của mỗi loại nước thải và nồng độ Nitrat, các nhà vận hành sẽ tính toán tỷ lệ tuần hoàn của dòng Nitrat về bể Anoxic cho phù hợp. Thông thường sẽ tính toán theo yếu tố kinh nghiệm như sau:
- Đối với dòng tuần hoàn từ bể hiếu khí có nồng độ oxy cao và nồng độ BOD thấp, tỷ lệ tuần hoàn dòng Nitrat có thể lên tới 200%.
- Đối với dòng tuần hoàn từ bể hiếu khí có nồng độ oxy thấp và nồng độ BOD cao thì tỷ lệ dòng Nitrat tuần hoàn có thể tới 400%.
Thông thường, khi tỷ lệ dòng hồi lưu vượt 400% sẽ không tăng hiệu quả khử Nitrat vì thiếu cơ chất cho bước khử Nitrat do việc tăng oxy hòa tan và pha loãng nồng độ cơ chất. Khi đó, có thể áp dụng Anoxic 2 bậc để đạt hiệu quả đầu ra mong muốn.
Công thức cụ thể để tính tỷ lệ tuần hoàn Nitrat như sau:
Trong đó:
- IR: Tỷ lệ tuần hoàn nước.
- R: Tỷ lệ tuần hoàn bùn RAS.
- NOx: Lượng Nitrat sinh ra trong bể hiếu khí.
- Ne: Nồng độ Nitrat đầu ra mong muốn.
Nguồn: Metcalf and Eddy
2 cách để tối ưu quá trình khử Nitrat khi tăng tỷ lệ tuần hoàn Nitrat
Một vấn đề của các hệ thống xử nước thải vướng mắc khi tăng tỷ lệ tuần hoàn Nitrat là gây quá tải và giảm hiệu quả xử lý của bể Anoxic do việc giảm thời gian lưu nước thải của bể này. Có 2 phương án xử lý được áp dụng như sau:
- Cải tạo các bể hiện có để làm bể Anoxic: Một số hệ thống xử lý nước thải không tính toán được đủ nồng độ xử lý Amonia, Nitơ nên thể tích bể Anoxic khá nhỏ, không đủ để xử lý lượng Nitrat sinh ra từ bể hiếu khí. Tuy nhiên ta có thể tận dụng một số bể hiện có để cải tạo lại làm bể Anoxic, tăng thể tích xử lý thiếu khí. Giúp xử lý Nitrat hiệu quả hơn.
- Bổ sung thêm giá thể cho bể Anoxic: Việc bổ sung thêm các giá thể giúp tăng diện tích bám dính và xử lý của vi sinh khử Nitrat, nhằm mục đích tăng thời gian lưu và tăng hiệu quả xử lý Nitơ. Lượng giá thể bổ sung tùy thuộc vào loại giá thể lựa chọn, để tính toán được thời gian lưu phù hợp. Lưu ý: Thể tích giá thể bổ sung vào bể Anoxic không quá 50% thể tích bể.
Như vậy, có thể thấy rằng tỷ lệ tuần hoàn Nitrat ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả của quá trình khử Nitrat trong hệ thống xử lý nước thải. Bên cạnh đó, việc bổ sung thêm các chủng vi sinh chuyên biệt cho quá trình khử Nitrat cũng là một yếu tố cần thiết để nâng cao hiệu suất xử lý của quá trình này. Để được tư vấn chi tiết hơn về phương án giúp khử Nitrat trong bể sinh học đạt hiệu quả cao, hãy liên hệ ngay Biogency qua HOTLINE 0909 538 514, chúng tôi sẽ hỗ trợ nhanh nhất!
>>> Xem thêm: Định lượng dòng tuần hoàn Nitrat (NO3-) trong nước thải
