Xử lý Nitơ Amoni và Nitơ Nitrat trong nước thải là vấn đề cấp thiết của các nhà máy xử lý nước thải cũng như các cơ sở, nhà máy sản xuất hiện nay. Các hợp chất chứa Nitơ này không quá độc, tuy nhiên tích tụ lâu ngày trong nước với hàm lượng lớn dần dần sẽ gây ra các trở ngại cho hệ thống và chuyển hóa thành các chất gây hại cho con người và sinh vật. Cách xử lý Nitơ Amoni và Nitơ Nitrat hiệu quả nhất hiện nay là áp dụng công nghệ sinh học.
Nitơ Amoni và Nitơ Nitrat là gì?
– Về Nitơ Amoni:
Nitơ Amoni là một trạng thái hóa trị của Nitơ. Nitơ Amoni tồn tại ở hai dạng là ion NH4+ và dạng khí NH3. Ion NH4+ là ion Amoni, ít độc. NH3 là chất khí có mùi khai, không màu, tan nhiều trong nước, gây độc chết sinh vật trong nước.
Ion Amoni NH4+: Nồng độ Amoni trong nguồn nước mặt tự nhiên thấp hơn trong nước ngầm.
Những nguồn nước mặt có nồng độ Amoni cao là do các nguồn nước thải từ khu dân cư, các nhà máy sản xuất, chế biến thực phẩm chưa xử lý hết đã đổ ra nguồn tiếp nhận gây ô nhiễm nặng và gây hiện tượng phú dưỡng hóa. Tuy nhiên, Amoni không quá độc hại với con người và sinh vật nhưng với một lượng lớn và tích tụ lâu ngày sẽ chuyển hóa thành các chất gây ung thư và các bệnh nguy hiểm khác.
Đối với các nhà máy xử lý nước cấp với nguồn nước khai thác từ mạch nước ngầm, Nồng độ Amoni trong nước ngầm gây cản trở cho công nghệ xử lý, làm giảm hiệu quả khử trùng bằng Clo. Nồng độ Amoni cao kết với với các hợp chất vi lượng có sẵn trong nước (Sắt, Mangan,..) góp phần làm cho nhiều loại vi khuẩn thêm cơ hội phát triển, ảnh hưởng đến đường ống bị rò rỉ, ăn mòn quan trọng là ảnh hưởng đến chất lượng nước của hệ thống xử lý.
Khí NH3: Có thể bắt nguồn từ tự nhiên thông qua con người và sinh vật từ quá trình sản sinh nước tiểu (con người, động vật) là mùi đặc trưng của khí NH3 hay sự phân hủy xác động vật, thực vật trong thời gian dài tạo thành.
Ngoài vấn đề NH3 rất nguy hiểm đến sức khỏe con người với nồng độ cao như: gây bỏng niêm mạc mũi, suy hô hấp, bỏng nặng… thì NH3 lại được ứng dụng rộng rãi trong đời sống đặc biệt là trong công nghiệp. NH3 được sử dụng làm chất tẩy rửa trong hộ gia đình, làm cho màu sắc đậm hơn trong sản xuất gỗ, sử dụng NH3 lỏng để làm phân bón thúc đẩy sự phát triển của cây trồng…
– Về Nitơ Nitrat:
Nitrat (Nitrate) hay NO3 là một Bazơ liên hợp của Axit Nitric, gồm có một nguyên tử Nitơ trung tâm được bao quanh bởi ba nguyên tử oxy giống hệt nhau và xếp trên cùng một mặt phẳng tam giác. Nó gồm nhiều nguyên tử với công thức phân tử NO3-.
Nitrat phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau. Trong tự nhiên, Nitrat được tạo ra từ nguồn Nitơ có sẵn trong lòng đất, trong thực phẩm đồ uống của chúng ta cũng sẽ chứa một lượng ít Nitrat, tất nhiên chúng sẽ không gây hại đến sức khỏe con người. Cây cối sử dụng Nitrat trong đất giúp cây tiếp thêm nhiều dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển tốt.
Tuy nhiên, lượng Nitrat quá cao có thể nguy hại tới con người, sinh vật và môi trường trong một số trường hợp.
Xử lý Nitơ Amoni và Nitơ Nitrat trong nước thải hiệu quả bằng công nghệ sinh học
Để xử lý Nitơ Amoni và Nitơ Nitrat sẽ có 4 phương pháp: Hóa lý, hóa học, điện hóa và sinh học. Tuy nhiên, phương pháp xử lý Nitơ Amoni và Nitơ Nitrat bằng các công nghệ sinh học có nhiều ưu điểm vượt trội hơn:
- Hiệu suất xử lý Nitơ Amoni và Nitơ Nitrat cao đối với nhiều loại nước thải.
- Quá trình Nitrat hóa diễn ra ổn định.
- Tiết kiệm chi phí đầu tư.
- Bảo vệ môi trường và hệ sinh thái.
Công nghệ sinh học xử lý Nitơ Amoni và Nitơ Nitrat đang được sử dụng rộng rãi với nhiều loại nước thải tại các nhà máy, cơ sở, xí nghiệp sản xuất kể cả nước thải sinh hoạt.
2 quá trình xử lý Nitơ Amoni và Nitơ Nitrat trong nước thải bằng công nghệ sinh học:
– Quá trình Nitrat hóa:
Đây là quá trình giúp oxy hóa Nitơ của các muối Amoni đầu tiên trở thành Nitrit, sau đó nhờ vào quá trình oxy hoá để trở thành Nitrat trong điều kiện thích ứng (trong điều kiện cung cấp đầy đủ oxy).
Trong quá trình này, hai chủng Nitrosomonas và Nitrobacter sẽ hoạt động mạnh mẽ thúc đẩy quá trình chuyển hóa Amoni thành Nitrat theo phương trình phản ứng sau:
NH3 + 3/2O2 -> NO2– + H+ + H2O + sinh khối (Nitrosomonas)
NO2– + ½O2 -> NO3– + sinh khối (Nitrobacter)
Quá trình Nitrat hóa diễn ra hiệu quả dưới sự ảnh hưởng của các yếu tố:
- Nhiệt độ từ 20 – 36℃.
- pH từ 6.8 – 8.5
- DO > 2mg/l
- Độ kiềm tối thiểu 150 mgCaCO3/l.
Quá trình Nitrat hóa có thể thực hiện trong:
- Hệ thống xử lý hiếu khí với vi sinh vật tăng trưởng lơ lửng
- Hệ thống xử lý hiếu khí với vi sinh vật tăng trưởng dính bám.
– Quá trình khử Nitrat:
Quá trình khử Nitrat là quá trình tách oxy khỏi Nitrit, Nitrat dưới tác dụng của các vi khuẩn yếm khí (vi khuẩn khử Nitrat). Oxy được tách ra từ Nitrit và Nitrat được dùng lại để oxy hóa các chất hữu cơ. Nitơ được tách ra ở dạng khí sẽ bay vào khí quyển. Sơ đồ quá trình diễn ra như sau:
NO3– → NO2– → NO → N2O → N2
Quá trình thiếu khí nên duy trì:
- DO < 0.3mg/l
- pH từ 7 – 8
- Bổ sung đủ nguồn cacbon có sẵn trong nước thải hoặc bổ sung nguồn từ bên ngoài như mật rỉ đường, methanol.
Quá trình khử Nitrat có thể xảy ra trong hệ thống vi sinh vật tăng trưởng lơ lửng hoặc dính bám. Và gồm hai hệ enzyme tham gia vào quá trình phản ứng hóa học:
- Đồng hóa (assimilatory): NO3– và NH3, tổng hợp tế bào, khi N-NO3– là dạng Nitơ duy nhất tồn tại trong môi trường:
3NO3– + 14CH3OH + CO2 + 3H+ → 3C5H7O2N + H2O
- Dị hóa (dissimilatory) à quá trình khử nitrate trong nước thải.
Bước 1: 6NO3– + 2CH3OH → 6NO2– + 2CO2 + 4H2O
Bước 2: 2NO2– + 3CH3OH → 3N2 + 3CO2 + 3H2O + 6OH–
- Tổng quá trình khử Nitrat:
NO3– + 1,08CH3OH + H+ → 0,065C5H7O2N + 0,47N2 + 0,76CO2 + 2,44H2O
Kết hợp sử dụng hai chế phẩm vi sinh Microbe-Lift N1 vào quá trình Nitrat hóa và Microbe-Lift IND vào quá trình khử Nitrat để xử lý Nitơ Amoni và Nitơ Nitrat đạt hiệu quả tốt nhất.
Microbe-Lift N1 và Microbe-Lift IND được sản xuất dựa trên dây chuyền công nghệ hiện đại và được lên men nhiều giai đoạn từ Viện Nghiên Cứu Sinh Thái Hoa Kỳ (Ecological Laboratories Inc). Sản phẩm chứa đa dạng chủng vi sinh vật và khả năng thích nghi trong nhiều môi trường.
Microbe-Lift N1 và Microbe-Lift IND hiện nay đang được ứng dụng rộng rãi cho nhiều loại nước thải như: Nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất sơn, gỗ, dệt nhuộm, nước thải trong chăn nuôi,…với nhiều ưu điểm vượt trội và hiệu suất xử lý cao:
- Không yêu cầu nuôi cấy phức tạp, sử dụng dễ dàng
- Thời gian sử dụng lâu dài, bảo quản dễ dàng
- Vận hành đơn giản, không yêu cầu thiết bị, dụng cụ phức tạp
- Xử lý được các loại nước thải tải trọng cao, phức tạp.
Liên hệ ngay Biogency qua HOTLINE 0909 538 514 để được tư vấn chi tiết hơn về giải pháp sinh học giúp xử lý Nitơ Amoni và Nitơ Nitrat hiệu quả ngay hôm nay!
>>> Xem thêm: Xử lý Nitơ Amonia và Nitơ tổng tại Nhà máy thực phẩm San Miguel Pure Foods, Bình Dương
