Để xử lý Nitơ vô cơ trong nước thải thành công, cần quan tâm đến các yếu tố ban đầu như: Lựa chọn công nghệ, tính toán thiết kế; lắp đặt máy thổi khí, máy khuấy; tính toán dòng tuần hoàn về bể Anoxic và các yếu tố khi vận hành như: pH, độ kiềm, hay kiểm soát các chỉ tiêu đầu vào (Amoniac (NH3), Nitrit (NO2), Nitrat (NO3) và Tổng Nitơ). Chi tiết như thế nào hãy cùng Biogency tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
Kiểm soát “Giai đoạn ban đầu” để Xử lý Nitơ vô cơ trong nước thải thành công
Nitơ vô cơ là các nguyên tử Nitơ được hình thành trong các hợp chất vô cơ. Không giống như các hợp chất hữu cơ, các hợp chất vô cơ không chứa Carbon và Hydro. Nitơ vô cơ trong nước thải có thể tồn tại ở ba dạng chính theo thứ tự trạng thái oxy hóa giảm dần bao gồm: Nitrat (NO3-), Nitrit (NO2-) và Amoniac (NH3). Tổng Nitơ được tính từ tổng của ba dạng kể trên.
Đối với những hệ thống mới, được thiết kế, xây dựng để xử lý Nitơ vô cơ trong nước thải, cần quan tâm 3 yếu tố: Lựa chọn công nghệ, tính toán thiết kế; Lắp đặt máy thổi khí, máy khuấy và Tính toán dòng tuần hoàn về bể Anoxic.
Lựa chọn công nghệ, tính toán thiết kế
Công nghệ xử lý nước thải phải đầy đủ thì quá trình xử lý Nitơ vô cơ trong nước thải mới được hoàn thiện. Nếu nước thải cần xử lý có chứa hàm lượng Nitơ ở mức khá cao đến rất cao, hay những loại nước thải có tính độc hại (ví dụ như: Nước thải cao su, nước thải chế biến thuỷ sản, nước thải chăn nuôi, nước thải rỉ rác…) cần thiết kế hệ thống tháp Stripping để xử lý một phần hàm lượng Nitơ trước khi đưa qua bể sinh học Anoxic để khử Nitrat và bể hiếu khí để xử lý Amoni.
Hình 1. Tháp Stripping là công nghệ được ứng dụng để xử lý nước thải có nồng độ Nitơ và Amonia cao.
Lắp đặt máy thổi khí, máy khuấy
- Đối với máy thổi khí: Hàm lượng DO hòa tan ở trong nước ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình Nitrat hóa và quá trình khử Nitrat hóa, do đó cần tính toán công suất và thời gian hoạt động của máy thổi khí để đảm bảo cung cấp đủ oxy cho bể Anoxic.
- Đối với máy khuấy: Công dụng của máy khuấy là dùng để trộn đều nước thải với vi sinh vật nhằm tăng khả năng tiếp xúc bề mặt, từ đó tăng hiệu suất xử lý so với việc không trộn, không khuấy. Đồng thời, khi sử dụng máy khuấy ở bể Anoxic làm cho nước thải không tạo môi trường kỵ khí, không sinh bùn chết, không nổi bùn và không gây sự cố cho bể Anoxic.
Tính toán dòng tuần hoàn về bể Anoxic
Theo lý thuyết, dòng tuần hoàn về bể Anoxic thường từ 150% – 300%. Tuy nhiên, đối với từng hệ thống, làm thế nào để biết dòng tuần hoàn bao nhiêu là phù hợp?
Để biết được điều này, cần dựa trên công thức sau: IR = (NOx/Ne) – 1.0 – R
Trong đó:
- IR ( Index return): 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.
Việc tính toán dòng tuần hoàn Anoxic liên quan đến thể tích bể và thời gian lưu nước. Nếu tính toán sai dòng tuần hoàn hoặc không tính toán sẽ dẫn đến quá trình xử lý Nitơ vô cơ trong nước thải sẽ xảy ra không hoàn toàn và nó sẽ dừng ngay ở quá trình Nitrat hóa chứ không xảy ra quá trình khử Nitrat hóa.
Điều kiện để tính toán dòng tuần hoàn Anoxic: Bể Anoxic đứng trước bể hiếu khí.
Nếu bể Anoxic đứng sau bể hiếu khí thì không cần phải tuần hoàn, nhưng khi đặt bể Anoxic ở phía sau bể hiếu khí sẽ xảy ra vấn đề là: Cần bổ sung dinh dưỡng rất nhiều cho quá trình xử lý khử Nitrat.
Qua quá trình thực nghiệm, người ta nhận thấy rằng đặt bể Anoxic ở trước bể hiếu khí để tận dụng nguồn dinh dưỡng ở nước thải thô đầu vào có hiệu quả về chi phí (ít tốn chi phí hơn) so với đặt bể Anoxic ở phía sau bể hiếu khí.
Kiểm soát “Giai đoạn vận hành” để Xử lý Nitơ vô cơ trong nước thải thành công
Trong quá trình vận hành hệ thống xử lý Nitơ vô cơ trong nước thải, cũng có 3 yếu tố mà kỹ sư vận hành cần quan tâm là: Kiểm soát các thông số Amoniac (NH3), Nitrit (NO2), Nitrat (NO3) và Tổng Nitơ đầu vào; Kiểm soát chỉ số pH và Kiểm soát và Tính toán độ kiềm cho phù hợp.
Kiểm soát các thông số Amoniac (NH3), Nitrit (NO2), Nitrat (NO3) và Tổng Nitơ đầu vào
Để biết quá trình xử lý Nitơ vô cơ có hiệu quả hay không? Hay các hợp chất chứa Nitơ đã được chuyển hóa hay chưa, kỹ sư vận hành nên theo dõi các chỉ số Amoniac (NH3), Nitrit (NO2), Nitrat (NO3) và Tổng Nitơ thường xuyên bằng các thiết bị chuyên dụng.
Hình 2. Một số thiết bị dùng để kiểm tra hàm lượng Nitơ, Amonia trong nước thải.
Kiểm soát chỉ số pH
Độ pH hiệu quả cho quá trình xử lý Nitơ vô cơ trong nước thải là từ 7.0 đến 8.5, tuy nhiên, độ pH tối ưu cho quá trình này là 7.5 – 8.0 – đảm bảo cho cả hai chủng vi khuẩn tham gia vào quá trình Nitrat hóa là Nitrosomonas và Nitrobacter hoạt động hiệu quả nhất.
Hình 3. Biểu đồ hoạt động của Nitrosomonas và Nitrobacter khi pH thay đổi.
Kiểm soát và tính toán độ kiềm cho phù hợp
Độ kiềm là một trong các yếu tố quan trọng cho quá trình Nitrat hóa. Để xử lý Nitơ vô cơ trong nước thải, cần tính toán và kiểm soát độ kiềm ở mức phù hợp vì:
- Độ kiềm có khả năng chống lại sự sụt giảm của pH trong nước.
- Vi khuẩn Nitrat hóa sử dụng độ kiềm như một nguồn Carbon.
- 1 mg Amonia cần 7.1 mg độ kiềm.
- Độ kiềm cần: Bicarbonate, Carbonate.
- Độ kiềm còn lại sau khi xử lý cần duy trì ở mức 50mg/l để tránh pH giảm đột ngột.
Có 2 nguồn có thể bổ sung độ kiềm là:
- Na2CO3: Khi muốn tăng độ kiềm và tăng cả độ pH.
- NaHCO3: Khi muốn tăng độ kiềm nhưng vẫn muốn giữ pH ở mức đã có.
Độ kiềm được thể hiện bởi: Độ kiềm Phenolphthalein (độ kiềm tự do) và Độ kiềm tổng số (độ kiềm toàn phần: Carbonate, Bicarbonate và Hydroxit). Do đó, Nồng độ của thành phần độ kiềm tổng số sẽ được xác định khi biết được độ kiềm Phenolphthalein.
Hình 4. Mối quan hệ độ kiềm trong nước thải.
—
Khi kiểm soát được các yếu tố nói trên, việc xử lý Nitơ vô cơ trong nước thải sẽ dễ dàng hơn rất nhiều. Nếu có bất kỳ khó khăn nào trong quá trình thực hiện, bạn hãy liên hệ ngay đến cho Biogency qua HOTLINE 0909 538 514 để được đội ngũ kỹ thuật chuyên môn hỗ trợ nhanh nhất!
>>> Xem thêm: Làm thế nào để xử lý Nitrat trong nước thải hiệu quả?
