Nitrat Hóa, Xử Lý Nito Trong Bể Thiếu Khí

Quá trình đống hóa khử Nito xảy ra đồng thời với quá trình khử BOD trong bể hiếu khí tức là Nito sẽ trở thành nito trong tế bào mới của vi khuẩn sau đó tế bào chết đi sẽ theo bùn xả ra ngoài.

Trong khi đó, quá trình Nitrat hóa và khử N₂ có thể thực hiện bằng 3 cách:

Tách riêng 3 công đoạn: Khử BOD Nitrat hóa và khử khí N₂.
Kết hợp 2 công đoạn đầu khử BOD và Nitrat hóa đồng thời tách riêng công đoạn khử khí N₂.
Tổng hợp chung cả 3 công đoạn trong một công trình

Nitrat hóa bằng phương pháp sinh học

Khi khử Amoni (NH₄⁺) bằng phương pháp sinh hóa, NH₄⁺ bị oxy hóa theo 2 bước:

Bước 1: NH₄⁺ bị oxy hóa thành NO₃^– do tác động của vi khuẩn nitrit hóa theo phản ứng:

Bước 2: oxy hóa NO₂^– thành NO₃^– do tác động của vi khuẩn nitrat hóa:

Tổng hợp quá trình chuyển hóa NH₄⁺ thành NO₃^–

NH₄⁺ + 2O₂ --> NO₃^–+ 2H⁺ + H₂O

Tổng hợp quá trình phản ứng như sau:

Tuần hoàn nước thải từ bể hiếu khí về bể thiếu khí nhằm mục đích làm giảm nồng độ amoni tức chuyển amoni thành NO₃^–vì theo QCVN14/2008 thì nồng độ amoni cho phép rất thấp nhưng ngưỡng cho phép của NO₃^– cao gấp 5 lần.

Nếu hệ thống không tuần hoàn hỗn hợp lỏng từ bể hiếu khí về bể thiếu khí thì hiệu suất khử nito thấp.

Nếu chỉ tuần hoàn bùn từ Bể lắng về bể thiếu khí thì có thể sẽ gặp vấn đề: Lượng nitrat lớn đi vào Bể lắng sẽ tạo điều kiện thiếu khí làm bùn khó lắng.
Lý do: – Bể thiếu khí có chức năng khử nitrat thành nito phân tử ( do chủng vi sinh vật nitrobacterial và nitrosomonat)
– Bể hiếu khí có chức năng khử chất ô nhiếm hữu cơ dễ phân hủy sinh học (BOD) đồng thời khử Amoni thành Nitrat.
vì vậy cần tuần hoàn lượng nitrat từ bể hiếu khí về bể thiếu khí để khử thành nito.
– Theo Wastewater engineering – Treatment and Reuse, Metcalf & Eddy (4th Edition) thì lượng hỗn hợp lỏng tuần hoàn về là từ 150-300%
– Bùn tuần hoàn về bể thiếu khí (40 -50%)

Vi khuẩn Nitrat hóa nhạy cảm với sự thay đổi môi trường và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình là:

Nồng độ của NH₄⁺ và NO₂^–
Tỷ số BOD và tổng hàm lượng Nito (N)
Nồng độ oxy hòa tan DO
Nhiệt độ
pH và rất nhiều tác nhân vô cơ và hữu cơ có tác dụng kìm hãm quá trình.

Tốc độ tăng trưởng riêng của vi khuẩn Nitrat hóa trong điều kiện vận hành:

Khử NO₃^–bằng phương pháp sinh học

Việc khử NO₃^– thành khí N₂ diễn ra trong môi trường yếm khí, NO₃^– với vai trò là chất nhận electron. Thực tế thì NO₃^– được khử trong điều kiện môi trường thiếu khí (tức là không cấp oxy từ ngoài vào). Khử NO₃^– cần có giai đoạn sau khi khử BOD và nitrat hóa do đó với một số nguồn nước hàm lượng NH₃, NO₂^– , NO₃^– lớn mà thiếu hợp chất hữu cơ thì phải bổ sung thêm vào nước để vi khuẩn thu nhận làm nguồn tổng hợp thành tế bào mới.

Các phản ứng để khử NO₃^–

Hiện nay, quá trình xử lý nước thải thường không áp dụng khử nitrat riêng biệt mà sẽ thiết kế xử lý tổng hợp khử BOD, nitrat hóa khử NH₄⁺ và khử NO₃^–trong một bể, sẽ tận dụng được lượng cacsbon khi khử BOD không phải cung cấp từ ngoài vào khi cần khử NO₃^–, tiết kiệm được 50% lượng oxy khi nitrat hóa khử NH₄⁺ nhờ lấy bớt oxy khi khử NO₃^–về công trình không qua các bể lắng.

Khử Photpho bằng phương pháp sinh học

Quá trình khử photpho được thực hiện bằng cách lắng thành cặn để loại bỏ các tế bào chứa lượng photpho trong quá trình sinh sản và hoạt động. Quá trình hoạt động diễn ra như sau:

Một số vi khuẩn có khả năng chứa một lượng dư photpho như là polyphotphat trong tế bào của chúng.
Một số sản phẩm lên men đơn giản được sinh ra trong điều kiện yếm khí như là axit béo bay hơi,… được các vi khuẩn đồng hóa thành các sản phẩm chứa bên trong tế bào đồng thời với việc giải phóng P.
Trong điều kiện hiếu khí, năng lượng sinh ra do oxy hóa polyphotphat và các sản phẩm khác chưa trong tế bào tăng lên.

Thực tế thì khi xử lý nước thải các kỹ sư công nghệ đề xuất xử lý hỗn hợp BOD, Nito, Photpho.

Quy trình xử lý: