Item: 04 điều cần nhớ về quá trình nitrat hóa
Rating: 6
Author: John Pham

Quá trình nitrate hóa trong xử lý nước thải chắc hẳn không còn quá xa lạ đối với các kỹ sư xử lý nước thải. Vì vậy trong bài này tôi sẽ cô đọng lại những thông tin quan trọng cần phải nhớ khi nói về quá trình nitrate hóa.

1) Quá trình nitrate hóa được thực hiện bởi nhóm vi khuẩn tự dưỡng

Nitrate hóa là quá trình oxi hóa sinh học hợp chất ammonia (trong nước thải sinh hoạt tồn tại chủ yếu ở dạng NH4-N) thành hợp chất nitrite (NO2-N) và tiếp tục oxi hóa thành nitrate (NO3-N).

04 điều cần nhớ về quá trình nitrat hóa

Sự chuyển hóa ammonia thành nitrite và nitrate được thực hiện bởi hai nhóm vi khuẩn tự dưỡng riêng biệt, nhóm vi khuẩn oxi hóa ammonia thành nitrite (phổ biến là nitrosomonas) và nhóm vi khuẩn oxi hóa nitrite thành nitrate (phổ biến là nitrobacter spp).

Vi khuẩn tự dưỡng tiêu hóa cacbon vô cơ (HCO3-) để tổng hợp tế bào, khác với vi khuẩn dị dưỡng tiêu hóa cacbon hữu cơ (BOD) để tổng hợp tế bào.

2) Nhóm vi khuẩn nitrate hóa là nhóm vi khuẩn hiếu khí

Nhóm vi khuẩn nitrate hóa là nhóm vi khuẩn hiếu khí, vì vậy nhóm vi khuẩn này chỉ phát triển và sinh trưởng trong điều kiện được cung cấp đầy đủ lượng oxi hòa tan (2 – 4 mgO2/l). Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này vẫn có thể chịu đựng được trong điều kiện thiếu oxi hòa tan một thời gian ngắn (tối đa 24 giờ).

Phản ứng hóa học sẽ mô tả tỷ lệ chất tham gia phản ứng và sản phẩm tạo thành. Hiểu được phản ứng là rất quan trọng vì sẽ biết được đầu vào và đầu ra của mỗi bước trong quá trình nitrate hóa.

Bước 1: Oxi hóa ammonia thành nitrite bởi vi khuẩn tự dưỡng nitrosomonas

NH4 + + 1.5 O2 à NO2- +2 H2O +2H (1)

Bước 2: Oxi hóa nitrite thành nitrate bởi vi khuẩn tự dưỡng nitrobacter spp

NO2- + 0.5 O2 à NO3- (2)

Lưu ý là cả hai phản ứng trong quá trình nitrate hóa đều tạo ra sinh khối do bởi sự phát triển của các vi khuẩn tự dưỡng.

04 điều cần nhớ về quá trình nitrat hóa

3) Vi khuẩn tự dưỡng có tốc độ sinh trưởng thấp

Tốc độ sinh trưởng của các vi khuẩn tự dưỡng trong quá trình nitrate hóa thường thấp hơn so với các vi khuẩn dị dưỡng trong quá trình khử nitrate, thông thường có khoảng 0.06 đến 0.20 gam VSS được tạo ra trên 1 gam NH4+-N bị oxi hóa.

Từ phản ứng (1) và (2) có thể đưa ra phản ứng tổng quát để mô tả cho quá trình nitrate hóa như sau:

NH4+ + 2 O2 à NO3- + 2H+ + H2O (3)

4) Quá trình nitrate hóa sẽ làm giảm pH của nước thải

Theo phản ứng (3) thì cần có 2 mol oxy để oxi hóa 1 mol ammonia thành nitrate, tương đương với 4.57 g O2/g NH4+-N oxi hóa. Phản ứng này cũng tạo ra 2 mol H+, cứ 1 mol H+ thì lại tiêu thụ 1 mol độ kiềm, sự tiêu thụ độ kiềm trong quá trình nitrate hóa sẽ làm giảm pH của nước thải.

Phản ứng oxi hóa ammonia và tổng hợp tế bào được mô tả cụ thể như sau: