Khử Nitơ Trong Nước Thải

Khử Nitơ là gì?

Khử Nitơ là một quá trình tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hoạt động để chuyển hóa nito tồn tại dưới các dạng NH3/NH4+, NO3-, NO2-,…Trong đó nitrat được phân giải và cuối cùng tạo ra nitơ phân tử (N₂) thông qua một loạt các sản phẩm khí nitơ oxit hoặc ion trung gian. Vi khuẩn kỵ khí tùy ý thực hiện khử nitơ như là một loại hô hấp làm oxy hóa nitơ để đáp ứng với quá trình khử tách oxy ra khỏi hợp chất. Các chất hợp chất nitơ nhận điện tử ưu tiên theo thứ tự về nhiệt động lực học bao gồm nitrat (NO₃⁻), nitrit (NO₂⁻), nitơ monoxit (NO), dinitơ monoxit (N₂O) cuối cùng dẫn đến việc tạo ra khí nitơ (N₂) hoàn thành chu trình nitơ.

Vi khuẩn khử nitơ đòi hỏi nồng độ oxy thấp (điều này lý giải tại tạo hệ thống xử lý nước thải ô nhiễm nito có sự xuất hiện của bể Anoxic, cũng như hợp chất hữu cơ cho năng lượng (chất dinh dưỡng cung cấp cho vi sinh).

Kể từ khi biết khử qua trình nitơ có thể loại bỏ NO₃⁻, giảm khả năng thẩm thấu đi xuống nước ngầm, quá trình này có thể được sử dụng hiệu quả để xử lý nước thải hoặc dư lượng chất thải động vật có hàm lượng hợp chất nitơ cao.

Sự khử nitơ có thể làm rò rỉ N₂O (sản phẩm phụ của quá trình khử – sản phẩm chính là khí N2), một chất làm suy giảm tầng ozon và là một khí nhà kính có thể ảnh hưởng đến sự nóng lên toàn cầu.

Quá trình này được thực hiện chủ yếu bởi vi khuẩn dị dưỡng (như nitrosomenate hay nitrobector). Nói chung các loài vi khuẩn tham gia vào việc khử hoàn toàn nitrat thành N₂ có nhiều hơn một con đường enzym đã được xác định trong quá trình khử.

Điều kiện khử Nitơ:

Trong tự nhiên, khử nitơ có thể xảy ra ở cả hai hệ sinh thái trên cạn và dưới nước. Thông thường, khử nitơ xảy ra trong môi trường thiếu oxy, nơi nồng độ oxy hòa tan và tự do có sẵn bị cạn kiệt (môi trường không cung cấp đủ oxy cho đời sống của vi sinh vật). Trong các khu vực này, nitrat (NO₃⁻) hoặc nitrit (NO₂⁻) có thể được sử dụng như một chất nhận điện tử đầu cuối thay thế thay cho oxy (O₂), một chất nhận điện tử thuận lợi hơn (hay nói cách khác các vi sinh vật sử dụng oxy trong NO3- hay NO2- để phục vụ cho hoạt động sống của mình).

Chất nhận điện tử là một hợp chất được giảm số oxy hóa trong phản ứng bằng cách nhận electron. Ví dụ về môi trường thiếu oxy có thể bao gồm đất, nước ngầm, đất ngập nước, bể dầu mỏ, những nơi thông khí kém của đại dương và trầm tích đáy biển – dựa vào đặc điểm cấu tạo của các môi trường này, con người đã tiến hành nghiên cứu và cho ra đời bể anoxic để tích hợp vào các hệ thống xử lý nước thải khi cần xử lý nito.

Mô hình mô phỏng hoạt động bể Anoxic – nguồn Internet

Hơn nữa, khử nitơ cũng có thể xảy ra trong môi trường có oxy. Có thể quan sát thấy các hoạt động của sinh vật khử ở các vùng bãi triều, nơi các chu kỳ thủy triều gây ra sự biến động nồng độ oxy trong trầm tích ven biển cát. Ví dụ, các loài vi khuẩnnitrosomenate hay nitrobector tham gia vào quá trình khử nitơ trong cả hai điều kiện oxy và anoxic(thiếu khí) đồng thời. Khi tiếp xúc với oxy, vi khuẩn có thể sử dụng men khử dinitơ monoxit, một loại enzym xúc tác (sinh ra do hoạt động sống của vi khuẩn) cho bước khử nitrat cuối cùng.

Ứng dụng trong xử lý nước thải:

Khử nitơ thường được sử dụng để loại bỏ nitơ từ nước thải. Nó cũng góp phần quá trình được xây dựng trong vùng đất ngập nước và các khu vực ven sông để ngăn ngừa ô nhiễm nước ngầm với nitrat do sử dụng phân bón hóa học nông nghiệp quá mức.

Sự khử trong điều kiện thiếu oxy cũng có thể xảy ra thông qua quá trình được gọi là quá trình oxy hóa amoni kỵ khí (anammox):

NH₄⁺ + NO₂⁻ → N₂ + 2 H₂O

Trong một số nhà máy xử lý nước thải, một lượng nhỏ methanol, ethanol, axetat, glycerin, hoặc các sản phẩm độc quyền được thêm vào nước thải để cung cấp nguồn cacbon cho vi khuẩn khử nitơ bên cạnh đó mật rỉ đường cũng là 1 lựa chọn. Tuy nhiên để lấy được cacbon trong đường thì vi sinh vật phải phân giải hợp chất hữu cơ phức tạo hơn so với các hợp chất kia nên người ta vẫn ưu tiên 1 lượng nhỏ metanol hay etanol để cung cấp cacbon nhanh chóng hơn. Quá trình khử nitơ cũng được sử dụng rộng rãi hơn trong xử lý nước thải công nghiệp thời gian gần đây vì đòi hỏi chất lượng nước đầu ra sau xử lý ngày càng cao.

Mật rỉ đường cung cấp nguồn Cacbon cho vi sinh

→ Tham khảo chi tiết sản phẩm: Mật rỉ đường

Khử nitơ hiếu khí, được thực hiện bởi các sinh vật khử hiếu khí, có thể cung cấp khả năng loại bỏ nhu cầu cho các bình chứa riêng biệt và giảm năng suất bùn.Có ít yêu cầu độ kiềm nghiêm ngặt hơn vì độ kiềm tạo ra trong quá trình khử nitơ có thể bù đắp một phần cho mức tiêu thụ kiềm trong quá trình nitrat hóa. Nhưng để các vi khuẩnnitrosomenate hay nitrobector hoạt động hiệu quả thì pH nên duy trì từ 7,2-7,6 để vi khuẩn hoạt động tốt nhất. Chúng ta có thể cân bằng pH ở khoảng này bằng soda.

Soda giúp cân bằng pH để vi sinh hoạt động hiệu quả nhất

Chu trình hệ thống khử nito tại các trạm xử lý nước thải:

*Sơ đồ mô tả hệ thống

Sơ đồ bổ sung vi sinh thích hợp đối với hệ thống khử nito

Kiểm tra Nito trong nước thải:

Nito thường tồn tại ở 3 dạng là nitrat (NO3) và nitrit (NO2) và amoni (NH3/NH4)

Test nhanh chỉ tiêu amoni (NH4/NH3) tại văn phòng công ty – mẫu nước do khách hàng gửi về

Bộ test kit của sera giúp kiểm tra nhanh cả 3 thông số nito trong nước thải ở cả 3 dạng

Trên đây là những chia sẻ của chúng tôi về vấn để khử nito trong nước thải. Hi vọng với những chia sẻ này mọi người sẽ hiểu rõ hơn về quá trình này để có những lựa chọn sản phẩm phù hợp cho quá trình cũng như những bộ test để kiểm nhanh Nito trong nước. Qua đó giúp cho việc quản lý vận hành hệ thống dễ dàng hơn tốt hơn.