Sự loại bỏ nitơ bằng phương pháp sinh học sục khí
Phương pháp loại bỏ nitơ bằng sục khí sử dụng vi sinh vật từ hai nhóm Nitrosomonas và Nitrobacter để chuyển hóa ammonia thành nitrate.
Ammonia quá cao trong nước tiếp nhận sẽ gây ra hiện tượng bùng nổ tảo làm giảm mức oxy trong nước. Vì lý do này mà nhiều nhà máy xử lý nước thải phải giới hạn mức ammonia trong dòng thải ra. Sự loại bỏ nitơ bằng sục khí hay sự chuyển đổi ammonia thành nitrate, yêu cầu phải có sự hiện diện của một nhóm sinh vật đặc biệt và môi trường thích hợp để duy trì sự hoạt động của chúng.
Vi sinh vật cần hiện diện trong quá trình loại bỏ nitơ bằng phương pháp sục khí
- Vi khuẩn từ nhóm Nitrosomonas – vi khuẩn nitơ chuyển hóa ammonia thành nitrite, bước đầu tiên của giai đoạn oxy hóa.
- Vi khuẩn từ nhóm Nitrobacter – vi khuẩn cacbon chuyển hóa nitrit thành nitrat, giai đoạn hai của quá trình nitrat hóa.
Hình 1. 2 nhóm vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter
Những vi sinh vật này tồn tại cùng nhau trong bể sục khí, sau giai đoạn đầu xử lý với bùn hoạt tính hay bể lọc nhỏ giọt (bể lắng tách sơ cấp) nơi lấy đi nhu cầu oxy sinh hóa cacbon (CBOD) và loại bỏ 90-95% các chất rắn lơ lửng.
Sự sục khí thích hợp khi loại bỏ nitơ
Dòng ra từ quá trình xử lý bậc một đi vào quá trình xử lý bậc hai trong quy trình bùn hoạt tính nitơ, như hình bên dưới. Quy trình này đòi hỏi tốc độ sục khí để có kết quả oxy hòa tan (DO) nằm trong mức 1.5 đến 4.0 mg/l. Tốc độ sục khí đạt mức cao hơn 4 mg/l DO sẽ làm cho bùn lắng kém. Mức DO thấp hơn 1.5 mg/l có thể làm cho vi khuẩn chuyển hóa nitơ chết.
Hình 2. Quy trình xử lý bậc hai trong quy trình bùn hoạt tính nitơ
Các chất rắn (thức ăn của vi khuẩn). Dòng ra từ quá trình xử lý sơ cấp được cấp từ từ vào bể sục khí để cung cấp nguồn cacbon làm thức ăn cho vi khuẩn. Thời gian lưu giữ trong quá trình này phải ít nhất là 4 đến 8 giờ và thời gian lưu tế bào trung bình (MCRT) phải ít nhất là 4 ngày để vi khuẩn phát triển. Quá trình cũng cần duy trì mức chất rắn làm thức ăn cho các vi khuẩn nitrit hóa trong hệ thống.
Độ kiềm và pH là hai yếu tố quyết định đến sự sống của vi khuẩn loại bỏ nitơ. Nếu độ kiềm xuống thấp hơn 50 mg/l và pH thấp hơn 7, sự khử nitrat có thể bị ức chế (vi khuẩn có thể thích nghi trong một thời gian nhất định khi pH thấp hơn 7). Nếu việc giảm độ kiềm làm giảm pH theo xuống dưới mức cần thiết để duy trì quá trình nitrat hóa thì người vận hành phải bổ sung hóa chất để làm tăng pH. Ngoài ra, người vận hành phải theo dõi liên tục mức độ nitơ trong bể và mức ammonia trong dòng ra từ bể lắng tách thứ cấp. Biết được những mức độ này sẽ giúp họ xác định tốc độ sục khí thích hợp và thời gian lưu.
