QUÁ TRÌNH NITRAT HÓA XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHỨA AMONI

QUÁ TRÌNH NITRAT HÓA XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHỨA AMONI

 là chủ đề nóng trong những năm gần đây khi các quy định về chỉ tiêu Amoni ngày càng nghiêm ngặt, đặc biệt đối với nước thải sinh hoạt, y tế… đòi hỏi các doanh nghiệp, các nhà vận hành hệ thống nước thải phải tìm ra phương pháp xử lý hiệu quả và tối ưu nhất.

Quá trình loại bỏ chất ô nhiễm ra khỏi nước thải từ các hộ gia đình, trong thương mại hoặc từ các cơ quan. Hoạt động này sẽ bao gồm các quá trình vật lý, hóa học hay sinh học để loại bỏ chất độc hại và sản xuất ra nước thải an toàn. Sản phẩm nước thải sau khi đã xử lý thường là chất bán rắn hoặc bùn. Chất thải sẽ cần phải xử lý kỹ hơn để làm thành phân bón, áp dụng cho đất.

Nước thải có thể được sinh ra từ nhiều nguồn khác nhau. Nó có thể bắt nguồn từ các khu dân cư, các tổ chức doanh nghiệp, khu thương mại, và các nhà máy xí nghiệp. Nước thải cũng bao gồm cả dòng thải từ ống cống nhà vệ sinh, bồn rửa chén và các hệ thống cống rãnh ngoài trời.

Công ty TNHH Công nghệ Môi trường Hòa Bình Xanh chuyên cung cấp các giải pháp, phương pháp xử lý amoni trong nước thải triệt để và mang lại hiểu quả cao giá thành xử lý cạnh tranh

Hãy liên hệ với chúng tôi qua hotline 0906.840.903 để được hỗ trợ nhanh nhất đảm bảo hệ thống xử lý đạt yêu cầu theo quy định.

I. Nước thải chứa amoni là gì?

Amoni (Ammonia) là một trạng thái hóa trị của nguyên tố Nitơ, trong nước Amoni tồn tại dưới 2 dạng là NH3 và NH4+ (trong đó NH4+ là Amoni, ít độc). Do đó xử lý Amoni trong nước thải chủ yếu là xử lý Amoniac NH3.

Amoni là gì?
Amoni là gì?

Amoni không tồn tại lâu trong nước mà dễ dàng chuyển thành nitrite. Nitrite trong nước sẽ ức chế men enzim trong thịt cản trở quá trình chuyển màu của thịt. Vì thế, thịt khi nấu trong nước sinh họa có nhiễm amoni chín nhưng vẫn có màu như màu thịt sống.

Ngoài ra, với những mẫu nước nhiễm amoni từ 20mg/l trở lên có thể ngửi thấy mùi khai trong nước.

Amoni có mặt trong môi trường có nguồn gốc từ các quá trình chuyển hoá, nông nghiệp, công nghiệp và từ sự khử trùng nước bằng cloramin.

I.1 Ảnh hưởng của amoni trong nước thải

Amoni không quá độc với con người và động vật. Tuy nhiên, nếu tồn tại trong nước với hàm lượng vượt quá tiêu chuẩn cho phép, nó có thể chuyển hóa thành các chất gây ung thư và các bệnh nguy hiểm khác.

– Amoni gây cản trở trong công nghệ xử lý nước cấp: làm giảm tác dụng của clo, giảm hiệu quả khử trùng nước.

  • Amoni cùng với các chất vi lượng trong nước (hợp chất hữu cơ, phốt pho, sắt, mangan…) sẽ tạo điều kiện để vi khuẩn phát triển, gây ảnh hưởng tới chất lượng nước sau xử lý. Nước có thể bị đục, đóng cặn trong hệ thống dẫn, chứa nước.
  • Nước bị xuống cấp, làm giảm các yếu tố cảm quan ( NH4+) là nguồn dinh dưỡng để rêu tảo phát triển, vi sinh vật phát triển trong đường ống gây ăn mòn, rò rỉ và mất mỹ quan).

Bên cạnh đó, nồng độ amoni trong nước cao, rất dễ tạo thành các nitrat (NO2-), nitrit (NO3-). Trong cơ thể động vật, nitrit và nitrat có thể biến thành N – nitroso – là chất tiền ung thư.

Nước nhiễm amoni còn nghiêm trọng hơn nhiễm asen rất nhiều vì amoni dễ dàng chuyển hóa thành các chất độc hại, lại khó xử lý.

 – Các hợp chất nito trong nước có thể gây nên một số bệnh nguy hiểm cho người sử dụng nước. Nitrat tạo ra chứng thiếu vitamin và có thể kết hợp với các amin để tạo nên những nitrosamin là nguyên nhân gây ung thư ở người cao tuổi.

– Khi ăn uống nước có chứa nitrit, cơ thể sẽ hấp thu nitrit vào máu và chất này sẽ tranh oxy của hồng cầu làm hemoglobin mất khả năng lấy oxy, dẫn đến tình trạng thiếu máu, xanh da.

– Nitrit đặc biệt nguy hiểm cho trẻ mới sinh dưới sáu tháng. Nó có thể làm chậm sự phát triển, gây bệnh ở đường hô hấp, trẻ bị xanh xao, ốm yếu, thiếu máu, khó thở do thiếu oxi trong máu.

Đối với người lớn, nitrit kết hợp với các axit amin trong thực phẩm làm thành một hợp chất nitrosamin. Nitrosamin có thể gây tổn thương di truyền tế bào – nguyên nhân gây bệnh ung thư.

I.2 Phương pháp xử lý amoni trong nước thải

Bao gồm các phương pháp xử lý amoni sau:

– Phương pháp hóa lý: tripping, trao đổi ion, hấp phụ.

– Phương pháp hóa học: oxi hóa amoni, kết tủa amoni bằng MAP (magie amoni photphat),

– Phương pháp điện hóa.

– Phương pháp sinh học: quá trình nitrat, denitrat và quá trình annamox.

Phương pháp xử lý amoni
Phương pháp xử lý amoni

  Để lựa chọn phương pháp xử lý cần xem xét hai yếu tố chính là hiệu quả xử lý và giá thành, điều quan trọng để quyết định phương pháp xử lý theo phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ ammonium trong nước thải.

Nếu nồng độ ammoni không cao (< 100 mg/l) như trong nước thải sinh hoạt thì sử dụng phương pháp vi sinh là thích hợp nhất, nồng độ ammoni từ 100 – 5.000 mg/l cũng sử dụng phương pháp vi sinh hoặc có thể sử dụng phương pháp sục khí bay hơi, nồng độ ammonium lớn hơn 5.000 mg/l nên sử dụng phương pháp hóa lý sẽ phù hợp cả về mặt kỹ thuật lẫn kinh tế.

   Phương pháp xử lý amoni tối ưu, thông dụng và đơn giản nhất trong việc xử lý amoni và nito trong nước thải là phương pháp sinh học.

      Để sử dụng tốt được phương pháp sinh học trong xử lý Nito thì điều quan trọng nhất là phải hiểu được chính xác công thức: BOD5:N:P = 100:5:1 – Theo quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT, có 2 chỉ tiêu liên quan đến ni tơ là NH4+ (tính theo N) và NO3- (tính theo N).

      NH4+ sẽ chuyển thành NO3- qua quá trình nitrification, sau đó NO3- chuyển thành N2 tự do bởi quá trình denitrification. Nitrification xảy ra ở bể hiếu khí, trong khi denitrification ở bể thiếu khí.

Nitrification xảy ra trước, denitrification xảy ra sau, vậy tại sao các bể lại thiết kế dạng A-O (thiếu khí trước – hiếu khí sau)

      Nếu quá trình xử lý hiếu khí trước, BOD có thể mất hết mà ni tơ mới chỉ ở dạng NO3-, chưa tách thành dạng N2 tự do. Khi đó nước thải sau xử lý sẽ đạt chỉ tiêu BOD và Amoni, nhưng không đạt chỉ tiêu Nitrat.

     Do đó trong thiết kế thông thường, để giảm thể tích các bể chứa người ta thiết kế bể Anoxic trước bể Oxic, việc chuyển hóa từ NO3- thành N2 diễn ra trong bể Anoxic nhờ dòng bơm tuần hoàn.

II. Quá trình nitrat hóa xử lý nước thải chứa amoni

Chất thải từ động vật, thực vật, thức ăn bị vi khuẩn phân giải, giải phóng ra khí Amoniac (NH3) và Amoni (NH4+). NH3 là khí độc dễ hòa tan trong nước, NH4+ là một loại muối chỉ độc ở nồng độ cao. 

Để xử lý Nitơ và Amoniac cao trong nước thải, có thể áp dụng nhiều phương pháp, tuy nhiên sử dụng vi sinh được đánh giá là phương pháp mang lại hiệu quả cao, chi phí thấp và đặc biệt là không gây hại cho môi trường.

Theo đó để xử lý Amoni cần diễn ra qua quá trình Nitrat hóa trước khi khử Nitrat và giải phóng khí Nitơ tự do.

Lúc này cần đến quá trình Nitrat hóa và khử Nitrat để loại bỏ và giảm thiểu Nitơ trong nước thải (nước thải sản xuất và sinh hoạt), nhất là khi chất lượng nước thải đầu ra được kiểm định ngày càng nghiêm ngặt. 

II.1 Quá trình nitrat hóa là gì?

Trong xử lý nước thải, nếu nắm rõ quá trình nitrat hóa sẽ giúp các kỹ sư tính toán, thiết kế, thi công và vận hành hệ thống xử lý nước thải diễn ra nhanh chóng, đạt hiệu quả cao, đồng thời tránh được các rủi ro không đáng có. 

Quá trình nitrat hóa trong xử lý nước thải chứa amoni
Quá trình nitrat hóa trong xử lý nước thải chứa amoni

Vậy, quá trình nitrat hóa là gì? Có thể hiểu, đây là quá trình oxy hóa amoniac thành nitrat với sản phẩm trung gian là nitrit. Đây là quá trình đầu tiên để khởi động chu trình nitơ, được thực hiện bởi bộ đôi vi khuẩn nitrosomonas và nitrobacter.

Nitrat hoá là một quá trình tự dưỡng (năng lượng cho sự phát triển của vi khuẩn được lấy từ các hợp chất ôxy hoá của Nitơ, chủ yếu là Amôni.

Ngược với các vi sinh vật dị dưỡng các vi khuẩn nitrat hoá sử dụng CO2(dạng vô cơ) hơn là các nguồn các bon hữu cơ để tổng hợp sinh khối mới.

Sinh khối của các vi khuẩn nitrat hoá tạo thành trên một đơn vị của quá trình trao đổi chất nhỏ hơn nhiều lần so với sinh khối tạo thành của quá trình dị dưỡng.

Quá trình Nitrat hoá từ Nitơ Amôni được chia làm hai bước và có liên quan tới hai loại vi sinh vật , đó là vi khuẩn Nitơsomonas và Vi khuẩn Nitơbacteria. ở giai đoạn đầu tiên amôni được chuyển thành nitrit và ở bước thứ hai nitrit được chuyển thành nitrat

II.2 Cơ chế của quá trình nitrat hóa

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.

Cơ chế quá trình nitrat hóa
Cơ chế quá trình nitrat hóa

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.

II.3 Các yếu tố ảnh hưởng đên quá trình nitrat hóa

Về lý thuyết quá trình Nitrat hóa có thể gói gọn như trên, tuy nhiên để đạt hiệu quả cao, trong thời gian ngắn thì phía đơn vị vận hành hệ thống xử lý nước thải cần nắm rõ các đặc điểm cũng như những yêu cầu cần có của quá trình Nitrat hóa dưới đây.

Các yếu tô sảnh hưởng đến quá trình nitrat hóa
Các yếu tô sảnh hưởng đến quá trình nitrat hóa
  • Nồng độ Amoniac: Nếu không đủ Amoniac dư, không thể hỗ trợ quá trình Nitrat hóa.
  • Nồng độ pH: Để vi khuẩn hoạt động thì độ pH của quá trình Nitrat hóa sẽ trong khoảng từ 6.0-9.0, khi tích hợp vào men vi sinh độ pH lý tưởng để vi khuẩn Nitrat hóa phát triển mang lại hiệu quả cao là từ 7.5-8.5.
  • Độ kiềm: Mỗi mg/l Amoniac bị oxy hóa (chuyển thành Nitrat) cần 7,15 mg/l độ kiềm. Thông thường, các hệ thống được kiểm soát đến độ kiềm từ 100 – 200 mg/l CaCO3-.

Lưu ý, khi tích hợp vào sản phẩm men vi sinh như Microbe-Lift N1 thì độ kiềm Cacbonat tối ưu phải lớn hơn hoặc bằng 150mg/L.

  • Oxy hòa tan: Để đảm bảo có đủ oxy cho quá trình Nitrat diễn ra thì hàm lượng oxy hòa tan DO >3.0 mg/L.
  • Thời gian lưu nước: Thời gian lưu nước bể sục khí tối thiểu là khoảng 4h.
  • Thời gian lưu bùn trung bình MCRT, tuổi bùn và tỷ lệ F:M: Vi sinh vật hoạt động ở MCRTs > 10 ngày và tỷ lệ F:M thấp hơn.
  • Nhiệt độ: Nhiệt độ tối ưu của vi khuẩn Nitrat hóa là  30-36 độ C.
  • Chất dinh dưỡng: Vi khuẩn Nitrat cần Orthophosphate để làm chất dinh dưỡng
  • Độc tính và chất ức chế quá trình Nitrat hóa:  Chẳng hạn như Thiourea, Xyanua, Phenol, Anilin và kim loại nặng (bạc, đồng, niken, crom, thủy ngân và kẽm).
  • Như vậy, quá trình Nitrat hóa là bước khởi động đầu tiên của chu trình Nitơ, đóng vai trò vô cùng quan trọng để chuyển hóa Amoniac thành Nitrat, hỗ trợ quá trình xử lý Nitơ trong nước thải. Đây là chu trình đang được vận hành tại nhiều hệ thống xử lý nước thải của các nhà máy, xí nghiệp, khu đô thị, dân cư…Bạn đang tìm kiếm phương pháp xử lý Nitơ trong nước thải hay gặp các vấn đề khi vận hành quá trình Nitrat hóa? 

III. Dịch vụ xử lý nước thải tại Hòa Bình Xanh

Các lĩnh vực môi trường hoạt động của chúng tôi:

  • Xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp 
  • Cải tạo hệ thống xử lý nước thải, xử lý khí thải
  • Xử lý khí thải, khí thải lò hơi và bụi
  • Tư vấn quan trắc môi trường
  • Tư vấn lập báo cáo xả thải
  • Tư vấn lập báo cáo đánh giá tác động môi trường trên toàn quốc.

Bạn đang muốn tìm phương pháp xử lý amoni? Bạn đang muốn tìm kiếm một nhà thâu chuyên nghiệp và uy tín ? Đừng lo ngại, Hòa Bình Xanh sẽ giúp bạn tận tình với những dịch vụ chuyên nghiệp nhất.

Xử lý nước thải tại Hòa Bình Xanh
Xử lý nước thải tại Hòa Bình Xanh

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
  • 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
  • Hãy liên hệ với chúng tôi qua hotline 0906.840.903 để được hỗ trợ nhanh nhất đảm bảo hệ thống xử lý đạt yêu cầu khi có cơ quan kiểm tra.
Hòa Bình Xanh
Hòa Bình Xanh

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

Xem thêm <<<<<<<< CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC THẢI

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

Xem thêm <<<<<<< PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA BẬC CAO PEROXONE

Xem thêm <<<<<<< Tổng quan về quá trình oxy hóa bậc cao

Xem thêm <<<<<<< PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ XỬ LÝ ĐỘ MÀU VỚI XÚC TÁC THAN HOẠT TÍNH

Xem thêm <<<<<<< Xử lý nước thải bằng phương pháp Oxy hóa nâng cao Clo

Nhận xét bài viết!