Tổng Nitơ và Amonia là một trong những chỉ tiêu đáng chú ý trong nhiều hệ thống xử lý nước thải, nhất là khi các quy chuẩn xả thải ngày càng được kiểm soát nghiêm ngặt. Có nhiều phương pháp xử lý Nitơ trong nước thải, trong đó thông dụng nhất là: Phương pháp xử lý hóa lý và phương pháp xử lý sinh học. Tùy thuộc vào tình trạng, đặc điểm, tính chất đầu vào của từng loại nước thải để lựa chọn phương pháp xử lý Nitơ và Amonia phù hợp.
Phương pháp xử lý Nitơ bằng hóa lý
1. Tháp Stripping
Tháp Stripping là một công nghệ thường được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước thải có nồng độ Amoni cao và có các thành phần độc hại khác như: Nước rỉ rác, nước thải chăn nuôi, chế biến thủy sản, chế biến cao su, chế biến bột cá…
Hình 1. Tháp Stripping được sử dụng để xử lý Amoni trong nước thải.
Phương pháp tháp Stripping xử lý Amoni trong nước thải từ dạng NH4+ thành Amoniac NH3, tiếp đó loại bỏ NH3 ra khỏi nước thải bằng cách dùng lượng khí lớn. Trong quá trình thực hiện cần duy trì pH ở mức 11 – 11.5, lượng khí đạt 3m3 khí cho 1 lít nước thải. Hiệu suất xử lý tối đa của phương pháp này có thể lên đến 95%.
Hình 2. Thiết kế của tháp Stripping.
2. Phương pháp điện hóa
Xử lý nước thải bằng điện hóa là một phương pháp thông qua sử dụng một dòng điện tự động hóa. Quá trình này diễn ra dưới tác động của dòng điện sử dụng các điện cực hòa tan và không hòa tan.
Hình 3. Sơ đồ sử dụng phương pháp điện hóa để xử lý nước thải.
Bằng cách pha nước thải với 20% nước biển và đưa vào bể điện phân với Anod than chì và Katod Inox. Dưới tác dụng của dòng điện sẽ tạo thành Magie Hydroxit, chất này phản ứng với Amonia và Photpho trong nước thải tạo thành thành phần không tan là Magie Amoni Photphat. Đặc biệt, quá trình điện phân còn hình thành Cl2 có thể Oxi Amoni, các chất hữu cơ và diệt khuẩn cho nước thải.
Hiệu suất xử lý Amonia của phương pháp điện hóa đạt tối đa khoảng 85%, sử dụng mức điện năng 200A/h cho 1 m3 nước thải và hiệu điện thế khoảng 7V. Ngoài ra, chất kết tủa tạo thành có thể sử dụng làm phân bón.
3. Phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion là quá trình tách riêng những ion không mong muốn ra khỏi dung dịch và thay thế bằng những ion khác. Quá trình trao đổi ion được diễn ra bằng các phản ứng hóa học trong một thiết bị chuyên dụng gồm pha lỏng và pha rắn.
Quá trình này dựa trên sự phản ứng hoá học giữa các ion trong 2 pha. Các ion trong pha lỏng dễ dàng thế chỗ các ion có trên khung của nhựa trao đổi. Quá trình này phụ thuộc vào từng loại nhựa trao đổi và các loại ion khác nhau.
Hình 4. Sơ đồ xử lý Nitơ bằng phương pháp trao đổi ion.
Để xử lý Amonia trong nước thải người ta thường sử dụng hạt nhựa Kationit. Hạt nhựa sau sử dụng được hoàn nguyên bằng Axit Sunfuric hoặc muối. Đây là phương pháp xử lý khá phức tạp và tốn kém nên ít khi được áp dụng.
Phương pháp xử lý Nitơ bằng sinh học
Phương pháp xử lý Nitơ bằng sinh học là phương pháp được ưa chuộng do tiết kiệm chi phí, an toàn và dễ vận hành hơn so với các phương pháp hóa lý kể trên.
Quá trình chuyển hóa Nitơ trong nước thải bằng phương pháp xử lý sinh học trải qua 03 giai đoạn: Amôn hóa => Nitrat hóa => Khử Nitrat.
Hình 5. Sơ đồ quá trình chuyển hóa Nitơ trong nước thải.
Các quá trình cơ bản xảy ra như sau:
-
Quá trình Amôn hóa
Đây là quá trình phân hủy chuyển hóa các hợp chất hữu cơ có chứa Nitơ trong đường ống hoặc trong điều kiện kỵ khí dưới tác dụng của các loại vi sinh vật dị dưỡng tạo thành các hợp chất vô cơ đơn giản như NH3, NH4 +.
Đa số Nitơ trong nước thải được chuyển đổi từ Nitơ hữu cơ (urê và phân) sang Nitơ Amonia qua quá trình thủy phân:
NH2COHN2 + H2O + 7H+ ——> 3NH4 + + CO2
Nitơ hữu cơ trước tiên phải được chuyển thành Nitơ Amonia để Nitrat hoá.
Nếu không được chuyển thành Nitơ Amonia, Nitơ hữu cơ sẽ đi qua hệ thống xử lý sẽ không thay đổi.
-
Quá trình Nitrat hóa
Quá trình Nitrat hóa là quá trình oxy hóa các hợp chất vô cơ Nitơ Amonia (N-NH3, N-NH4 +). Trước tiên Nitơ Amonia sẽ bị oxy hóa thành Nitơ Nitrite, sau đó Nitơ Nitrite tiếp tục bị oxy hóa thành Nitơ Nitrate → Nitơ Nitrate là sản phẩm cuối cùng của quá trình Nitrate hóa.
Quá trình Nitrat hóa quá trình hiếu khí bắt buộc (cần nhiều oxy).
Quá trình Nitrat hóa bao gồm 02 giai đoạn với sự tham gia của 02 chủng vi khuẩn tự dưỡng hiệu quả nhất, chuyên dùng cho quá trình Nitrat hóa là: Nitrosomonas sp. và Nitrobacter sp.
-
Quá trình khử Nitrat
Quá trình khử Nitrat là quá trình chuyển hóa N-NO3 – thành khí Nitơ tự do N2 . Đây là giai đoạn cuối cùng để giảm Tổng Nitơ trong nước thải. Nhóm vi khuẩn dị dưỡng tham gia vào quá trình khử Nitrat bao gồm: Pseudomonas citronellolis, Bacillus lichenliformis, Wolinella succinogenes.
Điều kiện của quá trình khử Nitrat:
- 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%.
—–
Tùy vào nồng độ Amonia và Nitơ trong nước thải đầu vào mà lựa chọn chọn công nghệ, lựa chọn phương pháp xử lý Nitơ phù hợp. Có thể chỉ dùng phương pháp sinh học hoặc kết hợp cả 02 phương pháp sinh học và phương pháp hóa lý để xử lý Nitơ hiệu quả. Liên hệ Biogency để được tư vấn chi tiết. HOTLINE 0909 538 514.
>>> Xem thêm: Hướng dẫn cách giảm Amonia, Nitơ trong nước thải bằng vi sinh Microbe-Lift N1
