Phospho tồn tại trong nước thải chủ yếu dưới dạng vô cơ và hòa tan, chủ yếu là OrthoPhosphat (PO4^3-) và một phần là Phosphate cô đặc (ví dụ P3O10^5-) từ chất tẩy rửa.

Nước bị phú dưỡng hóa do hợp chất phospho

Trong các nguồn nước, photphat tồn tại ở dạng tan (đơn, ortho) trong nước, một phần lớn nằm ở lớp bùn dưới dạng muối ít tan (Ca, Fe, Al) hoặc trong các tế bào chế của động vật, thực vật. Trong điều kiện yếm khí của lớp bùn đáy, các dạng photphat không tan được một số loại vi khuẩn (Acinetobacter) phân hủy thành dạng tan, thâm nhập trở lại nguồn nước.

Ô nhiễm nguồn nước do các chất dinh dưỡng thể hiện ở hiện tượng phú dưỡng, liên quan trực tiếp đến sự phát triển ồ ạt của tảo và một số các loại thủy thực vật. Tảo là loại thực vật đơn bào có kích thước từ một vài tới một trăm µm với chủng loại rất phong phú. Tảo có thành phần dinh dưỡng cao, hàm lượng protein thô trong tảo khô có thể tới 50 - 60% (8 - 20% N) vì vậy là nguồn thức ăn tốt cho thủy động vật và của người.

Tuy nhiên có một số loại tảo có tính độc, trước hết là loại tảo lam (blue green algae). Một số loại tảo ví dụ Oscillatoria (f. Chalybea) tiết ra một số chất gây mùi khó chịu như geosmin, 2 - methylisoborneol. Đặc biệt gây tác hại là khi chúng chết đồng loạt, tạo ra môi trường nước mà phần lớn các loại thủy động vật không thể trú ngụ.

Tảo cần đồng thời nhiều yếu tố để phát triển: nhiệt độ, ánh sáng, khí carbonic, nitơ, photpho và một loạt các nguyên tố vi lượng. Thiếu một trong các yếu tố trên sẽ hạn chế sự phát triển của chúng. Trong các nguồn nước tự nhiên không bị ô nhiễm, tảo phát triển với mức độ vừa phải và bị tiêu thụ bởi các loài thủy động vật, đặc biệt đối với động vật phù du có kích thước nhỏ.

Chu trình Phospho, Nguồn: Xử lý nước thải giàu hợp chất N và P – Lê Văn Cát

Trừ một số trường hợp của nước thải công nghiệp sản xuất phân lân, mạ điện. Hợp chất phospho luôn đi kèm với hợp chất nitơ với một tỉ lệ nhất định. Phosphat hình thành trong nguồn thải đồng thời với sự hình thành của Amoni. Khác với hợp chất nitơ có thể tồn tại trong môi trường nước, đất và không khí, hợp chất phospho không tồn tại trong pha khí, chỉ tồn tại trong môi trường đất (chất rắn) và trong nước (dạng tan).

Do đặc điểm trên nên phương pháp xử lý phospho bị hạn chế hơn nhiều so với hợp chất nitơ và hợp chất hữu cơ, chủ yếu đưa về trạng thái không tan từ trạng thái tan trong môi trường nước rồi từ đó tách hợp chất phosphat (dạng chủ yếu của phospho trong nước thải).

Phương pháp xử lý

1. Kết tủa phosphat

Kết tủa phosphat là quá trình tạo ra mối nhôm, sắt, canxi, appatit, struvite với hóa chất thích hợp. Các chất tạo thành là dạng rắn có độ hòa tan thấp nên dễ dàng tách ra khỏi nước. Tốc độ quá trình kết tủa xảy ra nhanh nên dễ ghép nối vào hệ thống xử lý nước thải.

2. Hấp thụ và hấp phu phosphat bằng vi sinh vật

Vi sinh vật hấp thụ phosphat chỉ ở dạng vô cơ tan (phosphat dạng đơn) để xây dựng tế bào với hàm lượng 2-3% khối lượng khô. Tách sinh khối đồng nghĩa với việc tách phospho ra khỏi nước. Vi sinh vật có khả năng tích lũy (hấp phụ) phospho cao hơn vi khuẩn khác chủ yếu thuộc Acinobacter, chúng có thể tích lũy từ 6-8% nếu môi trường sinh hóa của chúng được đáp ứng. Trong môi trường hiếu khí, vi khuẩn hấp thụ phosphat với mức độ cao để tạo thành dạng polyphosphat trong tế bào. Trong môi trường yếm khí vi khuẩn hấp thu thành phần chất béo dễ bay hơi và phân hủy polyphospha thành phosphat đơn, giải phóng ra môi trường nước. Đây là phương thức sản xuất năng lượng của vi sinh vật tích lũy phospho.