CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ TỔNG NITO TRONG NƯỚC THẢI MỚI NHẤT

Tổng Nitơ trong nước thải hiện nay được quy định như một thông số xử lý nước thải, nhất là khi các chỉ tiêu đầu ra chất thải ngày càng nghiêm ngặt. Vì vậy các phương pháp xử lý tổng nito ngày càng được quan tâm nghiên cứu.

I. Tổng nito trong nước thải là gì?

I.1 Tổng Nito trong nước thải là gì?

Nito thông thường 40-50g N/m3 hiện diện trong nước thải sinh hoạt, hoặc 4,7 kg/(IE.y). Hầu hết các nitơ (khoảng 70%) hiện diện trong nước thải sinh hoạt bắt nguồn từ nước tiểu, phân, nước thải nhà bếp và nước xám góp khoảng thêm 10%.

Nitơ trong nước tiểu là ammonia hòa tan (7%), creatine (6%) và chủ yếu là urea (80%), mà cuối cùng bị thủy phân thành amonia.Nitơ trong phân, nước thải nhà bếp và nước xám chủ yếu là của các hợp chất hữu cơ.

Trong thành phần môi trường nước tự nhiên và thành phần nước thải, luôn tồn tại các hợp chất của Nitơ dưới 3 dạng chính (không bao gồm khí Nitơ) :

• Nitơ hữu cơ 
• Các hợp chất oxy dạng oxy hóa gồm Nitrit và Nitrat
• Ammonia

Mỗi dạng Nitơ được phân tích thành 1 thành phần riêng biệt. Tổng Nitơ trong nước thải sẽ là tổng của 3 dạng Nitơ kể trên gồm Nitrat Nitơ NO3 – N + Nitrit Nitơ NO2 – N + Amoniac nitơ NH3 – N + Các hữu cơ ngoại quan Nitơ. 

I.2 Trạng thái tồn tại của Nito trong nước thải

Trong nước thải, các hợp chất của Nitơ tồn tại dưới 3 dạng: Các hợp chất hữu cơ, Amoni và các hợp chất dạng oxy hoá (Nitrit và Nitrat).Trong nước thải sinh hoạt, Nitơ tồn tại dưới dạng vô cơ (chiếm 65%) và hữu cơ (chiếm 35%). Nguồn Nitơ chủ yếu là từ nước tiểu.

Mỗi người trong một ngày xả vào hệ thống thoát nước 1,2 lít nước tiểu. Tương đương với 12g Nitơ tổng số. Trong số đó, Nitơ trong Urê (N-CO(NH¬2)2) là 0,7g. Còn lại là các loại Nitơ khác.

Có các chỉ tiêu cơ bản: NH4+, NO3-, NO2-, TKN và TN. Trong đó, lưu ý có sự khác biệt giữa ký hiệu N-NH4+ với NH4+ tương tự vậy N-NO3- và NO3-.

Trong đó chỉ tiêu N-NH4+ là lượng Nitơ trong Amoni, còn NH4+ là lượng Amoni. Khối lượng mol của N là 14 và của NH4+ là 18. Vậy 2 chỉ số này sẽ chênh nhau khoảng gần 30%.

Chỉ số TKN hay còn gọi là tổng Nitơ Kendal sẽ xác định lượng Nitơ hữu cơ + lượng Nitơ Urê + lượng Nitơ Amoni.

Trong đa số trường hợp, nước thải an toàn được tái sử dụng làm nước sinh hoạt phải có chỉ số TN dưới ngưỡng 30 mg/L, thậm chí, cơ sở xử lý nước thải sinh hoạt công suất lớn phải đưa về dưới ngưỡng 20 mg/L.

Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp là QCVN  40: 2011/BTNMT Cột A (Q< 1.000m³.ngày) – quy định phải xử lý tổng nito tối đa cho phép xả thải là 20mg/L

II. Tại sao phải xử lý tổng Nito trong nước thải?

• Ảnh hưởng đến môi trường

Khi nồng độ nitơ tăng trong các lớp bề mặt, sinh vật phù du tăng lên, dẫn đến hiện tượng tảo nở hoa, có thể xảy ra ở bất kỳ vùng nước mặt nào. Hiện tượng này gọi là phú dưỡng hóa nguồn nước.

Lượng lớn nitrat đi vào dòng nước mặt có thể gây ra hiện tượng phú dưỡng này, có nghĩa là dư thừa các chất dinh dưỡng dẫn đến thiếu oxy và cá chết. Trong khi đó, nồng độ Amoniac tự do nhỏ có thể gây độc cho cá, sử dụng oxy để chuyển hóa thành nitrit sau đó nitrat làm giảm nồng độ oxy trong nước. 

• Ảnh hưởng đến con người

Thành phần Amonia trong nước nhanh chóng làm giảm oxy hòa tan do chúng sử dụng oxy để diễn ra quá trình nitrat hóa. Nitrat thường không được coi là độc hại, nhưng ở nồng độ cao, cơ thể có thể chuyển nitrat thành nitrit.

Nitrit là các muối độc hại làm gián đoạn quá trình vận chuyển oxy trong máu bằng cách phá vỡ hemoglobin thành methemoglobin. Điều nay gây buồn nôn, đau dạ dày cho người lớn. Đối với trẻ nhỏ, nó có thể cưc kỳ nguy hiểm, vì nó nhanh chóng gây ra thiếu oxy máu. 

Sự có mặt của Nitơ có thể gây cản trở cho các quá trình xử lý làm giảm hiệu quả làm việc của các công trình. Mặt khác nó có thể kết hợp với các loại hoá chất trong xử lý để tạo các phức hữu cơ gây độc cho con người.

III. Các phương pháp xử lý tổng Nito trong nước thải

III.1 Các dạng phương pháp xử lý tổng nito

Tổng Nitơ trong nước thải vượt ngưỡng là vấn đề cần quan tâm, nhất là khi các quy chuẩn xả thải ngày càng thắt chặt. Có nhiều phương pháp xử lý Nitơ trong nước thải, trong đó thông dụng nhất gồm: 

• Phương pháp hoá lý: trao đổi ion, stripping;
• Phương pháp hoá học; oxy hóa amoni, phương pháp điện hóa; kết tủa amoni bằng MAP (magie amoni photphat);
• Phương pháp sinh học; quá trình anammox, quá trình nitrat hóa và khử nitrat, …

Tùy thuộc vào từng tình trạng, đặc điểm của từng hệ thống xử lý nước thải, lưu lượng nước thải, đặc tính của từng loại nước thải (nước thải y tế, nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp,…) sẽ lựa chọn phương pháp phù hợp.

III.2 Một số phương pháp sinh học xử lý tổng nito trong nước thải tiêu biểu

• Phương pháp anomox xử lý tổng nito trong nước thải

         Chuyển hóa các hợp chất chứa nitơ thành dạng khí nitơ phân tử, con đường chuyển hóa này thực hiện bằng phương pháp sinh học thông qua các quá trình liên tiếp nitrate hóa và khử nitrate, thực hiện phản ứng oxy hóa khử trực tiếp giữa ammonium với nitrite bằng phương pháp vi sinh (quá trình anammox), oxy hóa xúc tác trực tiếp ammonium thành khí nitơ, oxy hóa ammonium bằng các chất oxy hóa mạnh.

Trong đó quá trình khử ammonium trong điều kiện kỵ khí (quá trình Anammox) xảy ra trong điều kiện tự dưỡng mà NO2 đóng vai trò không thể thiếu trong quá trình thực hiện sự chuyển hóa chất dinh dưỡng.

Như vậy để loại bỏ Ammonium trong nước thải dựa vào sự phát triển sinh khối từ phản ứng anammox như trên đòi hỏi quá trình chuyển hóa vật chất luôn tuân thủ theo cơ chế:

Quá trình khử nitơ bằng hệ vi khuẩn Anammox có thể chia làm 2 giai đoạn:

 Quá trình anamox xảy ra trong môi trường yếm khí. Amoni được oxy hóa trực tiếp thành N2.

                                    NH3 + 1,32 NO2– + H+ → 1,02 N2 + 0,26 NO3– + 2 H­2O

  Anammox là công nghệ mới trong những năm gần đây, phương pháp xử lý amoni này đòi hỏi nhu cầu về oxi ít hơn và không cần nguồn carbon hữu cơ bên ngoài. Do đó phương pháp này tối ưu hơn về kinh tế và hiệu quả cho xử lý amoni trong nước thải có hàm lượng carbon hữu cơ thấp.

Xem thêm <<<<<<<<  XỬ LÝ AMMONIUM TRONG NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG PHƯƠNG PHÁP ANAMMOX

Trước khi được oxy hóa hoàn toàn thành N2, quá trình anammox có thêm một bước nitrat hóa bán toàn phần để chuyển một nửa amoni thành nitrit và bước này cần bổ sung carbon vô cơ.

                                    NH4+ + 1,5 O2 + 2 HCO3– → NO2– + 2 CO­2 + 3H2O

Với những ưu điểm vượt trội, quá trình anammox trong những nghiên cứu thực nghiệm đã đạt được những kết quả rất cao trong xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học. Đây là một chu trình sinh học của nitơ với quá trình nitrate hóa, khử nitrate để cố định nitơ hoặc nitrate hóa với phản ứng anammox

• Quá trình Nitrat hóa xử lý tổng nito trong nước thải

Quá trình Nitrat diễn ra như sau:

– Bước 1:  Vi khuẩn Nitrosomonas sẽ biến đổi Amoniac (NH3, NH4+) thành Nitrit (NO2)

NH4- + 1,5 O2 –> NO2- + 2H+ + H2O

– Bước 2: Vi khuẩn Nitrobacter sẽ tiến hành chuyển hóa NO2 thành Nitrat (NO3), kết thúc quá trình Nitrat hóa. 

  NO-2 + 0,5 O2 –> NO3-

Các vi khuẩn Nitơsomonas và Vi khuẩn Nitơbacteria sử dụng năng lượng lấy từ các phản ứng trên để tự duy trì hoạt động sống và tổng hợp sinh khối. Có thể tổng hợp quá trình bằng phương trình sau :

                         NH4- + 2 O2 –> NO3- + 2H+ + H2O (*)

Cùng với quá trình thu năng lượng, một số iôn Amôni được đồng hoá vận chuyển vào trong các mô tế bào. Quá trình tổng hợp sinh khối có thể biểu diễn bằng phương trình sau :

                         4CO2 + HCO3- + NH+4 + H2O –> C5H7O2N + 5O2

C5H7O2N tạo thành được dùng để tổng hợp nên sinh khối mới cho tế bào vi khuẩn.

Toàn bộ quá trình ôxy hoá và phản ứng tổng hợp được thể hiện qua phản ứng sau :

                         NH4++1,83O2+1,98 HCO3- –> 0,021C5H7O2N + 0,98NO3-+1,041H2O+1,88H2CO3

Sau đó quy trình sẽ chuyển sang giai đoạn khử nitrit, tách phân tử oxy của nitrat và nitrit để oxy hóa chất hữu cơ, giải phogn1 khí N2 ra ngoài môi trường.
+ Khử nitrat :

                         NO3- + 1,08 CH3OH + H+ –> 0,065 C5H7O2N + 0,47 N2 + 0,76CO2 + 2,44H2O
+ Khử nitrit :
NO2- + 0,67 CH3OH + H+ –> 0,04 C5H7O2N + 0,48 N2 + 0,47CO2 + 1,7H2O

Quá trình Nitrat hóa kết thúc sẽ đến bước thứ 2, đó là chu trình xử lý nitơ trong nước thải. Quá trình này sẽ khử Nitrat thành khí N2 về khí quyển, từ đó giảm hàm lượng nitơ, amoniac nồng độ cao trong nước thải, giúp các nhà máy, xí nghiệp, khu đô thị… đáp ứng tiêu chí nước thải đầu ra theo quy định, giảm thiểu tác hại đến môi trường sống, sinh vật trong nước cũng như những ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người.

IV. DỊCH VỤ XỬ LÝ NƯỚC THẢI MỚI NHẤT TẠI – CÔNG TY HÒA BÌNH XANH

Bạn đang muốn xây dựng hệ thống xử lý nước thải với hàm lượng tổng nito cao? Bạn đang muốn tìm kiếm một nhà thầu chuyên nghiệp và uy tín xử lý tổng nito? Đừng lo ngại, Hòa Bình Xanh sẽ giúp bạn tận tình với những dịch vụ chuyên nghiệp nhất.

Công ty TNHH Công nghệ Môi trường Hòa Bình Xanh chuyên cung cấp những dịch vụ về nước thải như sau

• Tư vấn thiết kế thi công xây dựng hệ thống xử lý nước thải trên toàn quốc
• Cung cấp các vật tư, thiết bị, hóa chất xử lý nước thải, nước cấp 
• Doanh nghiệp đã có hệ thống xử lý nước thải, nhưng nước thải sau xử lý chưa đạt quy chuẩn hoặc thay đổi lưu lượng nước thải=> Công ty chúng tôi chuyên tư vấn, cung cấp các giải pháp cải tạo nâng cấp công suất của hệ thống xử lý nước thải.
• Doanh nghiệp có hệ thống xử lý nước thải nhưng ít vận hành hoặc không có người đúng chuyên môn vận hành, dẫn đến thiết bị máy móc bị hư hỏng, vi sinh nuôi cấy trong bể sinh học bị sự cố cần tư vấn sửa chữa, nuôi cấy vi sinh, vận hành hệ thống xử lý nước thải hay liên hệ với chúng tôi để được hỗ trợ nhanh nhất đảm bảo hệ thống xử lý đạt yêu cầu khi có cơ quan kiểm tra.

Các giải pháp Công ty Môi trường Hòa Bình Xanh đưa ra dựa trên các tiêu chí đánh giá sau:

• Thiết kế hệ thống xử lý bằng phương pháp hợp khối, tiết kiệm diện tích, thẩm mỹ, vệ sinh và an toàn trong quá trình vận hành
• Tự động hóa công nghệ, công nghệ xử lý thân thiện môi trường nhằm giảm thiểu nhân công và chi phí trong quá trình vận hành
• Áp dụng các công nghệ tiên tiến, đáp ứng sự đa dạng đối với từng ngành nghề sản xuất để khách hàng dễ dàng lựa chọn như công nghệ: MBR, MBBR, Biochip, lọc UF, MF, NF, RO …
• Đa dạng các loại vật liệu, thiết bị xây dựng hệ thống xử lý như: Bê tông, gạch, inox, thép, composite, nhựa … đáp ứng được tất cả các loại nước thải có thành phần ô nhiễm khác nhau
• Nước thải sau xử lý luôn đảm bảo đạt quy chuẩn xả thải, có thể tái sử dụng nước thải cho những mục đích khác nhau
• Giá thành hợp lý, thi công lắp đặt nhanh chóng
• Nước thải sau xử lý có thể tái sử dụng cho sản xuất là tiêu chí được ưu tiên
• Đội ngũ nhân viên chuyên nghiệp, có nhiều năm kinh nghiệm đáp ứng được các yêu cầu khắt khe củng những khách hàng khó tính

Quý doanh nghiệp hãy liên hệ tới Công ty TNHH Công nghệ Môi trường Hòa Bình Xanh, Công ty chúng tôi với đội ngũ thạc sỹ, kỹ sư giàu kinh nghiệm đã đầu tư nghiên cứu, đánh giá kỹ lưỡng các công nghệ xử lý và tìm các phương án xử lý chất lượng tốt nhất, chi phí hợp lý và thời gian nhanh nhất.

• Với phương châm: ”Uy tín, chất lượng là hàng đầu” Hòa Bình Xanh mang đến cho quý khách hàng sản phẩm và dịch vụ tốt nhất, đáp ứng nhu cầu cần thiết của quý khách.
• Quý khách hàng có công trình, dự án cần tư vấn, hãy goi ngay qua hotline 0943.466.579 để nhận được sự hỗ trợ nhanh nhất và tận tình nhất

Xem thêm <<<<<<<< QUÁ TRÌNH NITRAT HÓA XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHỨA AMONI