Độ kiềm trong nước thải đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì tính ổn định của pH và thúc đẩy quá trình Nitrat hóa trong bể hiếu khí xảy ra nhanh chóng. Cụ thể như thế nào? Hãy cùng Biogency tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

Độ kiềm trong nước thải là gì?

– Định nghĩa về độ kiềm

Độ kiềm là số đo khả năng trung hòa Acid của nước. Độ kiềm của nước tự nhiên do muối của các Acid yếu gây nên, mặc dù các chất kiềm yếu và kiềm mạnh cũng có thể gây ra độ kiềm. Độ kiềm chủ yếu ở dạng Bicarbonate, chúng được tạo thành từ một khối lượng đáng kể khí Cacbonic có không khí và đất theo phương trình sau:

CO2 + CaCO3 + H2O → Ca2+ + 2HCO3

Độ kiềm có nguồn gốc từ quá trình khoáng hóa Cacbonat và được tính bằng đơn vị mg CaCO3/lít.

Hình 1. Dụng cụ xác định độ kiềm trong nước thải.

– Các loại độ kiềm trong nước thải

Mặc dù rất nhiều chất gây ra độ kiềm trong nước, nhưng một phần lớn độ kiềm của nước thải do ba chất sau gây ra (theo thứ tự phụ thuộc vào giá trị pH từ cao đến thấp):

• Hydroxit (OH-).
• Cacbonat (CO32-).
• Bicacbonat (HCO3).

Trong đó, Bicacbonat và Cacbonat được sử dụng phổ biến hơn.

Độ kiềm được thể hiện bởi:

• Độ kiềm Phenolphthalein (độ kiềm tự do).
• Độ kiềm tổng số (Độ kiềm toàn phần).

Nồng độ thành phần độ kiềm tổng số sẽ được xác định khi biết được độ kiềm Phenolphthalein theo bảng dưới đây:

Kết quả chuẩn độ	Trường hợp:	Độ kiềm Hydroxide bằng:	Độ kiềm Carbonate bằng:	Độ kiềm Bicarbonate bằng:
1	Độ kiềm phenolphtalein = 0	0	0	Độ kiềm tổng
2	Độ kiềm phenolphtalein = độ kiềm tổng	Độ kiềm tổng	0	0
3	Độ kiềm phenolphtalein < 1/2 độ kiềm tổng	0	2 lần Độ kiềm phenolphtalein	Độ kiềm tổng – 2 lần Độ kiềm phenolphtalein
4	Độ kiềm phenolphtalein = 1/2 độ kiềm tổng	0	Độ kiềm tổng	0
5	Độ kiềm phenolphtalein > 1/2 độ kiềm tổng	2 lần Độ kiềm phenolphtalein – Độ kiềm tổng	2 lần độ chênh giữa Độ kiềm tổng và Độ kiềm phenolphtalein	0

Tại sao độ kiềm trong nước thải lại quan trọng?

– Độ kiềm là chất đệm pH, giúp duy trì pH ở mức trung tính và hoạt động Enzyme thích hợp

Độ kiềm là thước đo khả năng đệm của nước để chống lại khả năng thay đổi pH của nước khi bổ sung axit hoặc bazơ. Thông thường, độ kiềm sẽ bị mất trong quá trình xử lý bùn hoạt tính, vì thế cần duy trì độ kiềm thích hợp trong bể sục khí để tạo độ ổn định cho pH, giúp cho các chủng vi sinh vật có được môi trường tốt nhất để xử lý chất ô nhiễm.

Hình 2. Độ kiềm giúp duy trình tính ổn định cho pH, tạo môi trường thuận lợi cho vi khuẩn Nitrat hóa sinh trưởng và phát triển.

– Độ kiềm là nguồn dinh dưỡng Carbon cho vi khuẩn Nitrat và thúc đẩy quá trình Nitrat hóa

Các chủng vi khuẩn tham gia vào quá trình Nitrat hóa, cụ thể là Nitrosomonas và Nitrobacter là vi khuẩn tự dưỡng, chúng không sử dụng các hợp chất hữu cơ có trong nước thải mà sử dụng các muối vô cơ làm nguồn năng lượng, diễn ra 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)

Nitrosomonas có vai trò chuyển hóa Amoni về dạng Nitrit, trong khi đó Nitrobacter có vai trò chuyển hóa Nitrit về dạng Nitrat.

Dựa theo phương trình trên có thể thấy rằng: Để 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 như đã nói ở trên, 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.

Một số lưu ý về độ kiềm trong nước thải

• Lượng độ kiềm cần thiết trong xử lý nước thải là: 1mg Amonia cần 7.1mg độ kiềm.
• Cần kiểm tra độ kiềm tổng số (Bicacbonat (HCO3), Cacbonat (CO32-) và Hydroxit (OH-) ở đầu vào và đầu ra bể hiếu khí.
• Cần duy trình độ kiềm còn lại sau quá trình Nitrat hóa hoàn toàn là 50mg/l để tránh hiện tượng pH bị giảm đột ngột.
• Sử dụng Na2CO3 khi muốn bổ sung độ kiềm trong nước thải và làm tăng chỉ số pH (khi pH thấp).
• Sử dụng NaHCO3 khi muốn bổ sung độ kiềm trong nước thải và duy trì độ pH (khi pH đã ổn định).

—
Kiểm soát độ kiềm trong nước thải là việc làm rất quan trọng để xử lý chất ô nhiễm, cụ thể là các chỉ tiêu liên quan đến Nitơ, Amonia. Để được tư vấn chi tiết hơn về cách tính 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, chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn.

>>> Xem thêm: Cách tính độ kiềm cần thiết cho quá trình Nitrat hóa