Nitrat hóa và Khử Nitrat là hai phản ứng quan trọng trong chu trình chuyển hóa Nitơ trong nước thải, giúp làm giảm chỉ tiêu N-Amonia và Tổng Nitơ về đạt tiêu chuẩn của nguồn tiếp nhận nước thải. Vậy phải làm cách nào để cải thiện hiệu suất của quá trình Nitrat hóa và Khử Nitrat, xin mời xem bài viết sau của Biogency.
Tổng quan về quá trình Nitrat hóa và khử Nitrat
Nitrat hóa và khử Nitrat là hai phản ứng quan trọng trong chu trình chuyển hóa Nitơ trong nước thải, giúp làm giảm chỉ tiêu N-Amonia và Tổng Nitơ về đạt tiêu chuẩn của nguồn tiếp nhận nước thải. Chúng diễn ra theo sơ đồ như sau:
Trong đó:
Nitrat hóa là một quá trình mà các chủng vi sinh vật tự dưỡng chuyển hóa N-Amonia thành N-Nitrit và sau đó thành N-Nitrat. Trong bước đầu tiên của quá trình Nitrat hóa, vi khuẩn Nitrosomonas sp. oxy hóa N-Amonia thành N-Nitrit. Trong bước thứ hai của quá trình Nitrat hóa, vi khuẩn Nitrobacter sp. oxy hóa N-Nitrite thành N-Nitrat. Phương trình phản ứng được biểu diễn như sau:
NH3 + O2 🡪 NO2– + 3H+ + 2e– (1)
NO2– + H2O 🡪 NO3– + 2H+ + 2e– (2)
Khử Nitrat là quá trình N-Nitrat bị khử thành khí Nitơ tự do bởi các chủng vi sinh vật dị dưỡng trong điều kiện thiếu oxy (vi khuẩn sử dụng oxy từ NO3– để oxy hóa hợp chất hữu cơ). Các phản ứng năng lượng là (Metcalf và Eddy, 1979):
6NO3– + 2CH3OH 🡪 6NO2– + 2CO2 + 4H2O (1)
6NO2– + 3CH3OH 🡪 3N2 + 3CO2 + 3H2O + 6OH– (2)
(1) + (2) 🡺 6NO3– + 5CH3OH 🡪 5CO2 + 3N2 + 7H2O + 6OH–
Làm thế nào để cải thiện hiệu suất Nitrat hóa và khử Nitrat tại bể sinh học?
– Kiểm soát các điều kiện vận hành để quá trình Nitrat hóa và khử Nitrat diễn ra hiệu quả
Đây là yếu tố quan trọng đầu tiên mà kỹ sư vận hành hệ thống xử lý nước thải cũng như các đơn vị tư vấn thi công/thiết kế công trình xử lý nước thải cần quan tâm khi xử lý các chỉ tiêu liên quan đến Nitơ, Amonia. Yêu cầu kiểm soát đối với quá trình Nitrat hóa và khử Nitrat cũng khác nhau, cụ thể được thể hiện qua 2 bảng dưới đây:
- Đối với quá trình Nitrat hóa:
| Điều kiện cần kiểm soát | Quá trình Nitrat hóa |
| Độ kiềm Cacbonat | – Duy trì độ kiềm Carbonate tối thiểu 150 mgCaCO3/l. – Sử dụng hóa chất tăng độ kiềm Carbonate: Na2CO3, NaHCO3, CaCO3, … – Ý nghĩa: Cung cấp năng lượng cho các chủng vi sinh vật tự dưỡng chuyển hóa Amonia. |
| Độ pH | – Duy trì pH tại bể hiếu khí từ 7.0 đến 8.5 (Tối ưu 7.5 đến 8.0). – Sử dụng hóa chất tăng pH: Na2CO3, CaCO3, … – Ý nghĩa: Quá trình Nitrat hóa sẽ bị ức chế nếu độ pH giảm xuống 6.0 hoặc thấp hơn. |
| Nồng độ oxy hòa tan (DO) | – Duy trì lượng DO (Oxy hòa tan) đạt tối thiểu 3.0 mg/l. – Nếu DO không đảm bảo, cần tăng công suất máy thổi khí. – Ý nghĩa: Quá trình Nitrat hóa chấm dứt ở mức DO <0.5 mg/l. |
- Đối với quá trình khử Nitrat:
| Điều kiện cần kiểm soát | Quá trình khử Nitrat |
| Tỷ lệ C/N | – Duy trì tỷ lệ C/N ở mức 7:1 hoặc cao hơn. – Sử dụng hóa chất cung cấp cơ chất: Methanol, mật rỉ đường, … – Ý nghĩa: Cân bằng dinh dưỡng đảm bảo cho quá trình khử Nitrat. |
| Nồng độ oxy hòa tan (DO) | – Duy trì lượng DO (Oxy hòa tan) < 0.5 mg/l. – Nếu mixer khuấy mạnh, cần sử dụng biến tần. – Ý nghĩa: Quá trình khử Nitrat chấm dứt ở mức DO > 0.5 mg/l. |
| Tỷ lệ nội tuần hoàn và pH | – Cần có đường nội tuần hoàn từ cuối bể hiếu khí về đầu bể Anoxic để xử lý Nitrat. – Tỷ lệ nội tuần hoàn từ 1.5Q – 4Q tùy hệ thống. – pH duy trì ổn định từ 7.0 – 8.5. |
>>> Xem thêm: Tuần hoàn Nitrat là gì? Tối ưu quá trình khử Nitrat thông qua tỷ lệ tuần hoàn Nitrat
– Bổ sung vi sinh vật để thúc đẩy quá trình Nitrat hóa và khử Nitrat diễn ra mạnh mẽ hơn
Bên cạnh việc duy trì điều kiện môi trường thuận lợi cho quá trình Nitrat hóa và Khử Nitrat diễn ra hiệu quả thì chủng vi sinh vật “đặc trị” tham gia vào phản ứng cũng là một yếu tố quan trọng. Công nghệ Microbe-Lift cung cấp các chủng vi sinh vật chuyên biệt cho từng quá trình:
- Quá trình Nitrat hóa: Microbe-Lift N1 cung cấp 02 chủng vi sinh vật tự dưỡng: Nitrosomonas sp. và Nitrobacter sp.
- Quá trình Khử Nitrat: Microbe-Lift IND cung cấp các chủng vi sinh vật dị dưỡng: Bacillus licheniformis, Pseudomonas citronellolis, Wolinella succinogenes, …
Tóm lại, việc đảm bảo điều kiện môi trường cũng như áp dụng công nghệ vi sinh Microbe-Lift giúp bổ sung và tăng cường các chủng vi sinh vật “đặc trị” là cực kỳ quan trọng để cải thiện hiệu suất Nitrat hóa và Khử Nitrat trong hệ thống xử lý nước thải. Nếu bạn đang quan tâm đến vấn đề cải thiện hiệu suất Nitrat hóa và khử Nitrat tại bể sinh học, hãy liên hệ ngay cho chúng tôi qua HOTLINE 0909 538 514 để được tư vấn chi tiết hơn.
>>> Xem thêm: Phương án tăng hiệu suất quá trình Nitrat hóa cho Nhà máy chế biến thủy sản, công suất 100m3/ngày
