Kiểm soát độ kiềm trong nước thải là việc làm rất quan trọng để xử lý chất ô nhiễm. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp khi xử lý Nitơ, bể sinh học hay xảy ra tình trạng thiếu độ kiềm. Vậy làm sao để kiểm soát độ kiềm giúp quá trình xử lý Nitơ diễn ra thuận lợi, đạt hiệu quả tối ưu?
Độ kiềm trong xử lý nước thải là gì?
Độ kiềm là thước đo khả năng của nước để trung hòa axit (đơn vị mg CaCO3/lít), thành phần chủ yếu là Bicarbonate, Carbonate, và các ion Hydroxit. Trong đó, Bicarbonate là hình thức chủ yếu của độ kiềm. Ngoài ra, độ kiềm còn có sự đóng góp muối của axit yếu, chẳng hạn như Borat, Silicat và Phosphate. Muối của một số axit hữu cơ có thể góp một phần độ kiềm trong nước bị ô nhiễm hoặc kỵ khí nhưng thường là không đáng kể.
Độ kiềm rất quan trọng trong quy trình xử lý nước nói chung và nước thải nói riêng, nó như một bộ đệm pH trong quá trình đông tụ và làm mềm nước. Trong xử lý nước thải, độ kiềm là một tham số quan trọng trong việc xác định sự phụ thuộc của chất thải đến quá trình xử lý và kiểm soát các quá trình như kỵ khí, nơi mà độ kiềm Bicarbonate, độ kiềm tổng số và bất kỳ phần đóng góp của các muối acid bay hơi cần xem xét.
Quá trình xử lý Nitơ trong nước thải tiêu hao kiềm như thế nào?
Độ kiềm đóng vai trò là nguồn dinh dưỡng Carbon cho vi khuẩn Nitrat và thúc đẩy quá trình Nitrat hóa. Cụ thể, Nitrosomonas và Nitrobacter là 2 chủng vi khuẩn tham gia vào quá trình Nitrat hóa xử lý Nitơ. Chúng là vi khuẩn tự dưỡng, do đó sẽ không sử dụng các hợp chất hữu cơ có trong nước thải mà sử dụng các muối vô cơ làm nguồn năng lượng, duy trì sinh khối và thực hiện quá trình Nitrat hoá, theo sơ hai sơ đồ sau:
Amoniac (NH3) + Oxy (O2) + Độ kiềm + Nitrosomonas = Nitrit (NO2) (1)
Nitrit (NO2) + Oxy (O2) + Độ kiềm + Nitrobacter = Nitrat (NO3) (2)
Vi khuẩn Nitrosomonas có vai trò chuyển hóa Amoni về dạng Nitrit, trong khi đó vi khuẩn Nitrobacter có vai trò chuyển hóa Nitrit về dạng Nitrat.
Có thể thấy, để bộ đôi vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter hoạt động hiệu quả cần có 2 yếu tố chính là:
- Oxy (Nồng độ oxy hòa tan – DO): Vì 2 chủng vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter là hai chủng vi khuẩn hiếu khí bắt buộc. Nếu không cung cấp đủ oxy chúng sẽ không sinh sản và phát triển, dẫn đến sẽ không chuyển hóa được Amoni và Nitrit.
- Độ kiềm (nguồn dinh dưỡng): Vi khuẩn tự dưỡng Nitrosomonas và Nitrobacter chúng cần được cung cấp nguồn Cacbon vô cơ từ độ kiềm để oxy hóa Amoniac và Nitrit để lấy năng lượng và cố định Cacbon Dioxit (CO2) để đáp ứng nhu cầu sinh sản và phát triển.
Do đó, việc cung cấp độ kiềm trong nước thải để xử lý các chỉ tiêu về Nitơ là rất quan trọng, cụ thể là giúp thúc đẩy quá trình Nitrat hóa diễn ra mạnh mẽ và ổn định. Ước tính để oxy hóa 1 mg NH4 cần 7.1 mg độ kiềm (CaCO3) đồng thời quá trình này sẽ tạo ra H+ khiến pH và độ kiềm trong bể Anoxic giảm.
Giải pháp kiểm soát độ kiềm để giúp quá trình xử lý Nitơ diễn ra hiệu quả
Độ kiềm là yếu tố quan trọng nhất đối với quá trình xử lý Amonia (Nitrate hóa) trong chu trình xử lý Tổng Nitơ. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp vận hành bể sinh học có thể xảy ra tình trạng mất kiểm soát độ kiềm. Phần lớn quá trình bù độ kiềm ở bể sinh học sẽ diễn ra ở 2 quá trình sau:
- Quá trình khử Nitrate: Quá trình này sẽ thu hồi 3.57 mg kiềm (CaCO3) trên mỗi mg nitrate bị chuyển sang dạng khí N2.
- Quá trình xử lý COD tạo ra CO2: Độ kiềm sẽ phụ thuộc vào CO32-, HCO3. Khi pH <6.5 thì CO32-,HCO3 sẽ chuyển hóa thành khí CO2 và thoát ra ngoài, và vào thời điểm COD trong bể thấp thì việc tái tạo độ kiềm từ quá trình xử lý COD không có dẫn đến độ kiềm trong bể oxy sẽ giảm
Khi độ kiềm và pH quá thấp, nhà vận hành có thể sử dụng Soda Ash Light (Na2CO3) nếu muốn tăng nhanh độ kiềm. Bên cạnh đó, cũng có thể sử dụng xút vào nâng pH lên trên 7.0 thì khi pH tăng nó sẽ giữ lại ion CO32- và HCO32- và dần dần tái tạo lại độ kiềm trong bể sinh học.
Kiểm soát độ kiềm trong nước thải là việc làm rất quan trọng để xử lý chất ô nhiễm, đặc biệt là xử lý Nitơ. Do đó nhà vận hành cần đặc biệt lưu ý. Để được tư vấn chi tiết hơn về cách kiểm soát độ kiềm cũng như phương án sinh học xử lý Nitơ, Amonia trong nước thải, hãy liên hệ ngay cho BIOGENCY qua HOTLINE 0909 538 514, đội ngũ BIOGENCY luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn.
>>> Xem thêm: Cách xử lý khi nước thải đầu vào bị thay đổi tính chất
