Kiểm soát điều kiện xử lý Nitơ, Amonia là bước vô cùng quan trọng để việc xử lý mang lại hiệu quả. Các điều kiện cần kiểm soát bao gồm: Độ kiểm, Oxy hòa tan, pH, Nhiệt độ, thời gian lưu bùn… Đối với mỗi điều kiện, cần kiểm soát như thế nào cho hợp lý? Hãy cùng Biogency theo dõi bài viết dưới đây.
7 điều kiện xử lý Nitơ, Amonia cần kiểm soát
Quá trình chuyển hóa Nitơ trong nước thải yêu cầu một số yếu tố liên quan đến thiết bị và điều kiện môi trường trong các bể sinh học. Để xử lý Nitơ, Amonia cần thông qua 2 quá trình: Quá trình Nitrat hóa và quá trình Khử Nitrat.
Có 7 điều kiện mà nhà vận hành cần quan tâm để việc xử lý đạt hiệu quả tối ưu nhất là: Độ kiềm, oxy hòa tan, độ pH, nhiệt độ, thời gian lưu bùn, độ muối và ánh sáng.
Hình 1. 7 điều kiện xử lý Nitơ, Amonia cần kiểm soát.
Kiểm soát các điều kiện của quá trình Nitrat hoá
Để quá trình Nitrat hóa diễn ra nhanh chóng và ổn định, cần kiểm soát các điều kiện sau:
1. Độ kiềm
Độ kiềm được thể hiện bởi:
- Độ kiềm Phenolphthalein (độ kiềm tự do).
- Độ kiềm tổng số (độ kiềm toàn phần: Carbonate, Bicarbonate và Hydroxit).
- Nồng độ của thành phần độ kiềm tổng số sẽ được xác định khi biết được độ kiềm Phenolphthalein.
Độ kiềm Cacbonat là yếu tố quan trọng nhất đối với quá trình xử lý Amonia (Nitrate hóa) trong chu trình xử lý Tổng Nitơ, bởi vì:
- Vi khuẩn Nitrat hóa là vi khuẩn tự dưỡng, có nghĩa là chúng sử dụng nguồn Carbon vô cơ (CO3 2-, HCO3 – ) hoặc từ CO2.
- Để loại bỏ 1 mg N-NH4 + cần 7 mg CO3 2- hoặc 8.62 mg HCO3 – => Độ kiềm Cacbonat là nguồn năng lượng chủ yếu cho các chủng vi sinh chuyển hóa Amonia.
- Phản ứng Nitrat hóa giải phóng nhiều ion: H + NH4 ++ 2O2 → NO3 – + 2H+ + H2O + Năng lượng => Việc bổ sung độ kiềm Cacbonat sẽ tạo môi trường đệm, giữ pH ổn định trong bể hiếu khí.
- Độ kiềm cần: Bicarbonate, Carbonate.
- Độ kiềm còn lại sau XL là 50 mg /l tránh pH giảm đột ngột.
- Kiểm tra: Độ kiềm tổng số (Bicarbonate, Carbonate và Hydroxit) đầu vào và hiếu khí.
Hình 2. Hóa chất dùng để tăng độ kiềm trong quá trình xử lý Nitơ, Amonia.
2. Oxy hòa tan trong nước
- Quá trình Nitrat hóa tối ưu khi DO (Oxy hòa tan) là 3.0 mg/l.
- Quá trình Nitrat hóa đáng kể xảy ra ở mức DO từ 2.0 đến 2.9 mg/l.
- Quá trình Nitrat hóa chấm dứt ở mức DO < 0.5 mg/l.
3. Độ pH:
Nên duy trì pH từ 7.0 đến 8.5, tối ưu nhất là từ 7.5 đến 8.0
Hình 3. Sơ đồ biểu thị độ pH ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của hai chủng vi khuẩn xử lý Nitơ, Amonia (Nitrosomonas và Nitrobacter).
4. Nhiệt độ
- Nhiệt độ 120 độ F (49)/ đông lạnh: chết
- Nhiệt độ 75-85 độ F tương đương với 23.8 đến 29.4 độ C => Nhiệt độ nước tối ưu cho quá trình Nitrat hóa xảy ra.
- Nhiệt độ 65 độ F (18.3): giảm hiệu suất 50%.
- Nhiệt độ 50 độ F (10): giảm hiệu suất đến 75%.
- Nhiệt độ 40 độ F (4.4): hiệu suất =0
5. Tuổi bùn –MCRT (Mean Cell Residence Time)
MCRT là số ngày trung bình mà các vi sinh vật được giữ lại trong quá trình bùn hoạt tính trước khi chúng bị thải ra khỏi hệ thống.
MCRT cao > 15 ngày được yêu cầu để tăng số lượng vi khuẩn Nitrat hóa trong quá trình bùn hoạt tính.
Tăng lượng MLVSS: giảm tỷ lệ WAS.
cBOD
- cBOD < 40 – 50 mg/l.
- Các dạng cBOD hòa tan và đơn giản có thể ức chế hoạt động của vi khuẩn Nitrat hóa. Chúng có thể xâm nhập vào tế bào của vi khuẩn Nitrat hóa và làm bất hoạt hệ thống Enzym của chúng.
- BOD dư thừa có thể gây ra nhu cầu Oxy đáng kể, làm giảm DO ảnh hưởng xấu đến vi khuẩn Nitrat hóa.
- Sự dao động trong tải lượng BOD có thể dẫn đến quá trình Nitrat hóa không liên tục.
6. Độ mặn
Một số vi khuẩn Nitrat hóa sẽ phát triển ở độ mặn từ 0 – 6 ppt (phần nghìn).
Các vi khuẩn Nitrat hóa khác sẽ phát triển ở độ mặn từ 6 – 44 ppt.
Việc thích nghi với các độ mặn khác nhau có thể mất khoảng thời gian từ 1-3 ngày.
Hình 4. Độ mặn biểu thị trong từng loại nước.
7. Ánh sáng
Vi khuẩn Nitrat hóa nhạy cảm với ánh sáng, đặc biệt là với ánh sáng xanh và tia cực tím. Trong 3 đến 4 ngày đầu, nhiều tế bào có thể bị lơ lửng trong cột nước, nên chúng cần có lượng MLVSS vừa đủ để che lại (trong các hồ chứa có mái che, đường ống, vòi…)
Kiểm soát các điều kiện của quá trình Khử Nitrat
Tương tự như quá trình Nitrat hóa, để quá trình khử Nitrat diễn ra suôn sẻ, nhà vận hành cũng cần kiểm soát các điều kiện tương tự là:
- Thực hiện trong điều kiện thiếu khí (DO < 0.5 mg/l). NO3 – đóng vai trò là chất cho oxy để phân hủy chất hữu cơ.
- pH từ 7.0 đến 8.5.
- Nguồn Carbon: Methanol (CH3OH), Etanol (C2H5OH), Axit acetic (CH3COOH), mật rỉ đường (C6H12NNaO3S).
- Thời gian lưu của bể khử Nitrat đủ lớn => tăng tỷ lệ tuần hoàn Nitrat 150 – 300%.
Hình 5. Vi sinh được khuyến khích bổ sung vào bể xử lý nước thải để xử lý Amonia và Tổng Nitơ.
Kiểm soát các thông số bằng những thiết bị nào?
Để kiểm soát quá trình chuyển hóa Nitơ hiệu quả, cần phân tích định kỳ chất lượng nước thải đầu vào – đầu ra các bể sinh học để xem xét quá trình chuyển hóa chưa hiệu quả ở giai đoạn nào, rồi từ đó tăng hiệu suất xử lý giai đoạn đó.
Hình 6. Các thiết bị đo pH, Amoniac, Nitrit , Nitrat.
2 điều cần lưu ý để việc phân tích các điều kiện trong quá trình xử lý Nitơ, Amonia đạt hiệu quả:
- Lựa chọn khu vực lấy mẫu thích hợp để cho ra kết quả khách quan nhất.
- Tất cả các kết quả phải được biểu thị dưới dạng Nitơ: Amoniac – (NH3 dưới dạng N), Nitrit – (NO2 là N), Nitrat – (NO3 là N).
—–
Việc kiểm soát các điều kiện xử lý Nitơ, Amonia là điều dường như nhà vận hành nào cũng biết nhưng không dễ để có thể kiểm soát nhiều yếu tố tối ưu cùng lúc. Bài viết trên đây hy vọng sẽ giúp nhà vận hành thuận lợi hơn trong quá trình vận hành hệ thống để xử lý nước thải đạt chuẩn. Bên cạnh đó, để được tư vấn chi tiết hơn về các giải pháp sinh học trong xử lý nước thải, hãy liên hệ ngay Biogency theo HOTLINE 0909 538 514.
>>> Xem thêm: Vi sinh Microbe-Lift N1 – Xử lý nước thải vượt Nitơ, Amonia, Nitrit, Nitrat và Tổng Nitơ hiệu quả đến 99%
