Chi Tiết Quá Trình Xử Lý Nitơ Bằng Phương Pháp Sinh Học

Xử lý nitơ bằng phương pháp sinh học là một trong những kỹ thuật tiên tiến, đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước và bảo vệ môi trường. Phương pháp này không chỉ mang lại hiệu quả cao mà còn thân thiện với hệ sinh thái. Trong bài viết này, Green giúp bạn tìm hiểu chi tiết về các giai đoạn, cơ chế và điều kiện cần thiết để xử lý nitơ bằng phương pháp sinh học hiệu quả.

Trạng thái tồn tại của Nitơ trong xử lý nước thải

Nitơ trong nước thải xuất hiện ở nhiều dạng khác nhau, gây ra những thách thức lớn trong quá trình xử lý. Việc hiểu rõ các trạng thái tồn tại của nitơ là cơ sở quan trọng để áp dụng các biện pháp xử lý phù hợp.

Các dạng Nitơ trong nước thải

Trong nước thải, nitơ tồn tại chủ yếu dưới ba dạng chính: hợp chất hữu cơ, amoni và các hợp chất ôxy hóa như nitrit và nitrat. Đặc biệt, trong nước thải sinh hoạt, nitơ tồn tại dưới dạng vô cơ chiếm khoảng 65%. Trong khi đó, nitơ hữu cơ chiếm khoảng 35%. Phần lớn nitơ trong nước thải sinh hoạt có nguồn gốc từ nước tiểu.

Nguồn phát sinh Nitơ trong nước thải

Nguồn nitơ chủ yếu phát sinh từ nước tiểu của con người. Trung bình, mỗi người thải ra khoảng 1,2 lít nước tiểu mỗi ngày. Tương đương với 12g nitơ tổng số. Trong đó, nitơ dưới dạng urê chiếm khoảng 0,7g. Phần còn lại là các dạng nitơ khác. Sự tích tụ nitơ trong nước thải sinh hoạt tạo ra áp lực lớn cho các hệ thống xử lý nước hiện nay.

>> Xem thêm: Tại Sao Doanh Nghiệp Phải Xử Lý Nước Thải Công Nghiệp? Hệ Lụy Và Giải Pháp

Tác hại của Nitơ đối với môi trường

Nitơ trong nước thải nếu không được xử lý kịp thời sẽ gây ra những tác động nghiêm trọng đến môi trường tự nhiên và sức khỏe con người.

Gây phú dưỡng nguồn nước

Khi lượng nitơ trong nước thải cao và chảy vào các sông, hồ, nó sẽ làm tăng hàm lượng chất dinh dưỡng. Từ đó thúc đẩy sự phát triển mạnh của rêu và tảo. Quá trình này gây ra hiện tượng phú dưỡng, dẫn đến tình trạng thiếu oxy trong nước. Do đó, làm chết các sinh vật có ích và phá vỡ chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái.

Gây ô nhiễm và tác động đến hệ sinh thái đô thị

Tại các thành phố lớn như Hà Nội, hiện tượng phú dưỡng đã làm ô nhiễm nghiêm trọng các con sông như sông Tô Lịch, sông Lừ, sông Sét. Mặt nước đổi màu xanh đen hoặc đen, mùi hôi thối bốc lên do khí H2S sinh ra. Điều này ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống dân cư và làm suy giảm chất lượng không khí khu vực đô thị.

Tác hại của Nitơ đối với quá trình xử lý nước thải

Bên cạnh tác động đến môi trường, sự hiện diện của nitơ trong nước thải cũng gây khó khăn cho các công đoạn xử lý nước hiện nay.

Làm giảm hiệu quả xử lý nước thải

Nitơ có thể cản trở hoạt động của các công trình xử lý nước thải hiện có. Điều này làm giảm hiệu quả của quá trình xử lý. Việc tích tụ nitơ trong nước cũng khiến việc kiểm soát các chỉ tiêu an toàn trở nên phức tạp hơn.

Tạo các hợp chất độc hại

Trong điều kiện xử lý không tối ưu, nitơ có thể kết hợp với một số hóa chất khác tạo thành các hợp chất hữu cơ độc hại. Điều này gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người. Do đó, xử lý nitơ bằng phương pháp sinh học đang là hướng đi quan trọng được các nhà khoa học và các đơn vị xử lý nước thải quan tâm.

Nguyên lý xử lý Nitơ bằng phương pháp sinh học

Xử lý nitơ bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động của các nhóm vi khuẩn có khả năng chuyển hóa nitơ trong điều kiện hiếu khí và thiếu oxy.

Quá trình Nitrat hóa

Trong môi trường hiếu khí, các vi khuẩn Nitrosomonas sẽ chuyển amoni (NH4+) thành nitrit (NO2-). Sau đó vi khuẩn Nitrobacter sẽ tiếp tục chuyển nitrit thành nitrat (NO3-). Đây là quá trình được gọi là nitrat hóa.

• Bước 1: NH4+ + 1,5 O2 → NO2- + 2H+ + H2O

• Bước 2: NO2- + 0,5 O2 → NO3-

Quá trình nitrat hóa giúp chuyển hóa các hợp chất nitơ độc hại thành dạng ít nguy hiểm hơn. Từ đó, tạo tiền đề cho giai đoạn khử nitrat tiếp theo.

Quá trình khử Nitrat

Trong môi trường thiếu oxy (yếm khí), vi khuẩn khử nitrat Denitrificans sẽ sử dụng nitrat và nitrit làm nguồn ôxy để phân giải chất hữu cơ. Kết quả của quá trình này là nitơ phân tử (N2) sẽ được giải phóng ra ngoài môi trường dưới dạng khí.

• Phản ứng khử nitrat: NO3- + 1,08 CH3OH + H+ → 0,065 C5H7O2N + 0,47 N2 + 0,76 CO2 + 2,44 H2O

• Phản ứng khử nitrit: NO2- + 0,67 CH3OH + H+ → 0,04 C5H7O2N + 0,48 N2 + 0,47 CO2 + 1,7 H2O

Nhờ các phản ứng này, nitơ trong nước thải được loại bỏ hiệu quả, giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm.

Điều kiện cần thiết khi xử lý Nitơ bằng phương pháp sinh học

Để quá trình xử lý nitơ bằng phương pháp sinh học đạt hiệu quả cao, cần đảm bảo các điều kiện tối ưu cho sự hoạt động của vi sinh vật.

Yếu tố môi trường

Điều kiện môi trường là yếu tố quan trọng trong quá trình xử lý nitơ. Vi sinh vật cần môi trường thích hợp về nhiệt độ, nồng độ oxy hòa tan và pH để phát triển và hoạt động hiệu quả. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình xử lý thường từ 20 đến 35 độ C.

Ngoài ra, độ pH trong bể xử lý cần duy trì trong khoảng từ 6,5 đến 8,5 để không gây ức chế hoạt động của các vi sinh vật. Nếu pH nằm ngoài ngưỡng cho phép, hiệu quả xử lý nitơ sẽ giảm đáng kể.

Nguồn carbon hữu cơ

Trong giai đoạn khử nitrat, vi sinh vật cần có nguồn carbon hữu cơ để duy trì hoạt động sống và phát triển. Methanol thường được sử dụng làm nguồn carbon bổ sung hiệu quả. Nếu không có đủ carbon, quá trình khử nitrat sẽ bị gián đoạn.

Việc duy trì nguồn carbon ổn định giúp tăng cường tốc độ xử lý nitơ. Đồng thời, đảm bảo nitơ được loại bỏ triệt để khỏi nước thải.

Ưu điểm xử lý Nitơ bằng phương pháp sinh học

Phương pháp xử lý nitơ bằng sinh học ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Bởi vì những ưu điểm nổi bật so với các phương pháp truyền thống.

Thân thiện với môi trường

Xử lý nitơ bằng phương pháp sinh học không sử dụng hóa chất độc hại, không tạo ra sản phẩm phụ nguy hiểm. Từ đó, góp phần bảo vệ môi trường tự nhiên. Đây là giải pháp bền vững, đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn sinh thái hiện nay.

Tiết kiệm chi phí vận hành

So với các phương pháp xử lý nitơ bằng hóa học, phương pháp sinh học có chi phí vận hành thấp hơn. Bởi vì tận dụng được hoạt động của vi sinh vật tự nhiên. Ngoài ra, việc vận hành hệ thống sinh học cũng đơn giản và ít tốn năng lượng hơn.

>> Xem thêm: Giải Pháp Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt Bằng Hóa Chất Mà Bạn Nên Biết

Kết luận

Xử lý nitơ bằng phương pháp sinh học là giải pháp hiệu quả và thân thiện với môi trường trong xử lý nước thải hiện đại. Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp xử lý nitơ tối ưu, hãy liên hệ ngay với Green. Chúng tôi cam kết cung cấp công nghệ xử lý nước thải phù hợp với nhu cầu và tiêu chuẩn kỹ thuật của bạn.

Thông tin liên hệ:

CÔNG TY TNHH GREEN

Trụ sở Hà Nội: Tầng 2 Tòa J, 226 Vạn Phúc, phường Liễu Giai, quận Ba Đình, Hà Nội

• Điện thoại: 024 3514 8260

• Hotline: 032 844 8880

• Email: admin@greenwater.com.vn

Chi nhánh HCM: 82 Nguyễn Bá Tuyển - Phường 12 - Q.Tân Bình - Tp.Hồ Chí Minh

• Hotline: 0931 112 900

• Email: admin@greenwater.com.vn