Tìm hiểu quá trình xử lý tổng Nitơ trong nước thải

Ngày đăng: 16/05/2024

326 Lượt xem

0 Đánh giá

Quá trình xử lý Tổng nitơ trong nước thải là một phần quan trọng trong việc bảo vệ môi trường nước. Có nhiều cách để xử lý lượng nitơ trong nước thải và mỗi cách lại có những quá trình khác nhau.

Hãy cùng Aquaco tìm hiểu về quá trình xử lý tổng nitơ trong nước thải qua bài viết dưới đây nhé!

1. Tổng nitơ trong nước thải:

Tổng nitơ trong nước thải bao gồm các hợp chất của Nitơ dưới 3 dạng chính là nitơ hữu cơ, các hợp chất dạng oxy hóa gồm Nitrit và Nitrat và Ammonia.

Khi không được xử lý, một hàm lượng lớn Nitơ tổng trong nước thải sẽ chảy ra sông, hồ và làm tăng hàm lượng chất dinh dưỡng trong nước. Các loại thực vật phù du như rêu, tảo sẽ phát triển mạnh, gây ra hiện tượng phú dưỡng, thiếu oxy trong nước, phá vỡ chuỗi thức ăn, giảm chất lượng nước và sản sinh ra nhiều chất độc hại.

Vậy nên việc xử lý tổng Nitơ trong nước thải trước khi đưa ra môi trường là việc làm rất cần thiết để bảo vệ môi trường và sức khỏe của con người.

Tìm hiểu thêm về phương pháp đo tổng nitơ trong nước thải

Thuốc thử dùng để đo tổng nitơ thang cao

Thuốc thử dùng để đo tổng nitơ thang thấp

2. Tìm hiểu về chu trình Nitơ:

Chu trình Nitơ là một quá trình sinh địa hóa quan trọng, trong đó nitơ được chuyển hóa giữa các dạng khác nhau trong một hệ sinh thái. Dưới đây là các bước chính của chu trình Nitơ:

Cố định Nitơ (Nitrogen Fixation): Vi khuẩn cố định nitơ, như Rhizobium và Bradyrhizobium sống cộng sinh với cây họ Đậu, chuyển đổi nitơ khí quyển (N₂) thành amoni (NH₃) hoặc các hợp chất nitơ hữu cơ khác có thể sử dụng được cho thực vật.

Đồng hóa Nitơ (Nitrogen Assimilation): Thực vật hấp thụ amoni hoặc nitrat và sử dụng để tạo ra các amino acid và protein cần thiết cho sự phát triển. Sau khi thực vật tiêu thụ nitơ, động vật sẽ ăn thực vật và nitơ tự do được đưa vào chuỗi thức ăn.

Amoni hóa (Ammonification): Khi sinh vật chết và chất thải hữu cơ phân hủy, nitơ hữu cơ được chuyển đổi trở lại thành amoni bởi vi khuẩn và nấm phân hủy.

Nitrat hóa (Nitrification): Amoni trong đất được chuyển đổi thành nitrit (NO₂^-) và sau đó thành nitrat (NO₃^-) bởi vi khuẩn nitrat hóa.

Khử Nitrat (Denitrification): Vi khuẩn khử nitrat chuyển đổi nitrat trở lại thành nitơ khí quyển hoặc các oxit nitơ, hoàn thành chu trình.

cac-dang-ton-tai-cua-nito-chu-trinh-nito

Chu trình nitơ

Chu trình Nitơ có ảnh hưởng lớn đến năng suất nông nghiệp, sức khỏe hệ sinh thái và cân bằng sinh thái. Sự can thiệp của con người, như sử dụng phân bón nitơ và thải ra lượng tổng nitơ trong nước thải, có thể làm thay đổi chu trình này và gây ra các vấn đề môi trường như ô nhiễm nitrat và phú dưỡng hóa.

3. Các phương pháp xử lý tổng Nitơ trong nước thải:

Trong nước thải các hợp chất Nitơ tồn tại chủ yếu ở dạng amoni, nitrat, nitrit và trong các hợp chất hữu cơ. Nhìn chung tất cả các loại nước thải đều chứa hợp chất nitơ, tuỳ theo quy định và yêu cầu về mức độ xử lý mà các bể xử lý nước thải và thiết bị sẽ khác nhau.

Thông thường, có hai phương pháp chính để xử lý tổng Nitơ trong nước thải là sinh học và hóa lý. Trong đó, phương pháp sinh học thường được ưa chuộng hơn vì hiệu quả cao, nhanh chóng và dễ dàng triển khai. Quá trình Nitrat hóa và khử Nitrat là hai quá trình chính trong việc loại bỏ Nitơ từ nước thải, ứng dụng tương tự từ chu trình nitơ.

3.1. Phương pháp sinh học xử lý tổng nitơ trong nước thải

Phương pháp sinh học dùng để xử lý tổng nitơ trong nước thải là một cách tiếp cận hiệu quả và thân thiện với môi trường. Phương pháp này sử dụng vi sinh vật để chuyển đổi các hợp chất Nitơ từ dạng này sang dạng khác, qua đó giảm hàm lượng Nitơ trong nước thải trước khi được thải ra môi trường tự nhiên.

mo-phong-be-xu-ly-nuoc-thai

Mô phỏng bể xử lý nước thải

Các quá trình chính trong phương pháp sinh học bao gồm:

Nitrat hóa (Nitrification): Quá trình này chuyển đổi Ammonia (NH₄⁺) thành Nitrit (NO₂⁻) và sau đó thành Nitrat (NO₃⁻). Đây là quá trình oxy hóa hai giai đoạn, thực hiện bởi hai nhóm vi sinh vật chuyên biệt là vi khuẩn oxy hóa amoniac (AOB) và vi khuẩn oxy hóa nitrit.

Quá trình 1: NH₄⁺+ 1,5O₂ → NO₂^– + 2H⁺ + H₂O

Quá trình 2: NO₂^– + 0,5O₂ → NO₃^– (kết thúc quá trình nitrat hóa)

Khử Nitrat (Denitrification): Trong quá trình này, Nitrat được chuyển đổi thành khí Nitơ (N₂), qua đó loại bỏ Nitơ khỏi chu trình nước. Đây là quá trình khử, thường diễn ra trong môi trường không có oxy hoặc ít oxy.

2NO₃^- + 10 e^- + 12 H⁺ -> N₂ + 6H₂O

Quá trình khử Nitrat

Quá trình khử Nitrat

Quá trình Anammox: Đây là quá trình kết hợp giữa Ammonia và Nitrit để tạo ra khí Nitơ, không cần qua giai đoạn Nitrat hóa. Quá trình này cũng do một nhóm vi sinh vật đặc biệt thực hiện và thường được áp dụng trong các hệ thống xử lý nước thải hiện đại.

NH₄⁺ + NO₂^--> N₂ + 2H₂0

Ưu điểm của phương pháp sinh học:

Có khả năng xử lý lượng Nitơ lớn.
Ít tốn kém hơn so với các phương pháp hóa học và hóa lý.
Thân thiện môi trường, không sử dụng hóa chất độc hại, giảm thiểu ô nhiễm thứ cấp.
Nước sau khi xử lý có thể tái sử dụng cho mục đích tưới tiêu hoặc công nghiệp.

Để áp dụng phương pháp sinh học một cách hiệu quả, cần phải hiểu rõ về đặc tính của nước thải và lựa chọn đúng loại vi sinh vật cũng như điều kiện môi trường phù hợp cho các loại vi sinh vật này hoạt động và phát triển.

3.2. Phương pháp hóa lý để xử lý tổng nitơ trong nước thải

Phương pháp hóa lý xử lý tổng Nitơ trong nước thải bao gồm các kỹ thuật như:

Kỹ thuật stripping (Thoát hơi): Đây là quá trình loại bỏ Amoni (NH₃) khỏi nước thải bằng cách thổi không khí qua nước thải để chuyển Amoni từ dạng lỏng sang dạng khí và thoát ra ngoài.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của kỹ thuật Stripping

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của kỹ thuật Stripping.

Kỹ thuật trao đổi ion: Sử dụng các hạt trao đổi ion để hấp thụ các ion Nitơ như Amoni (NH₄⁺), Nitrit (NO₂⁻), và Nitrat (NO₃⁻) từ nước thải, sau đó thay thế chúng bằng các ion khác như Natri (Na⁺) hoặc Canxi (Ca²⁺).

Phương pháp điện hóa (Electrochemical Methods): Áp dụng dòng điện qua nước thải để tạo ra các phản ứng oxy hóa và khử, giúp chuyển đổi các hợp chất Nitơ thành các dạng khác có thể dễ dàng loại bỏ hoặc tái sử dụng.

Oxy hóa Amoni (Ammonia Oxidation): Sử dụng chất oxy hóa mạnh như clo hoặc ozon để chuyển đổi Amoni (NH₄⁺) thành Nitrat (NO₃⁻), qua đó giảm hàm lượng Amoni trong nước thải.

Kết tủa Amoni (Ammonia Precipitation): Phương pháp này thường sử dụng hợp chất Magie Amoni Photphat (MAP) để kết tủa Amoni từ nước thải, tạo thành kết tủa rắn có thể lọc và loại bỏ.

Các phương pháp hóa lý thường được sử dụng khi cần loại bỏ nhanh chóng tổng Nitơ trong nước thải, đặc biệt là trong các trường hợp cần giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trường nước. Tuy nhiên, những phương pháp này có thể đòi hỏi chi phí vận hành cao và cần thiết bị chuyên dụng.

3.3. Kết hợp các phương pháp để xử lý tổng nitơ trong nước thải

Ngoài những phương pháp trên, để xử lý tổng nitơ trong nước thải người ta vẫn dùng kết hợp các phương pháp sinh học với phương pháp khác. Đây là một cách tiếp cận hiệu quả nhằm tăng cường hiệu suất xử lý và đạt được các tiêu chuẩn xả thải. Dưới đây là một số cách kết hợp phổ biến:

Kết hợp phương pháp sinh học và hóa lý:

Phục hồi hệ vi sinh của các bể sinh học: Bổ sung men vi sinh vào bể Anoxic và bể hiếu khí để thúc đẩy quá trình oxy hóa sinh học các hợp chất hữu cơ chậm phân hủy.
Xử lý Amonia và Nitơ tổng: Sử dụng vi sinh vật để xử lý Amonia và Nitơ tổng, đạt chuẩn xả thải.

Sử dụng men vi sinh cho bể Anoxic

Kết hợp phương pháp sinh học và hóa học:

Oxy hóa Amoni: Sử dụng các phản ứng hóa học để chuyển đổi Amoni thành các hợp chất khác có thể dễ dàng xử lý hơn.
Kết tủa Amoni: Áp dụng phương pháp kết tủa hóa học để loại bỏ Amoni từ nước thải.

Kết hợp phương pháp sinh học và công nghệ tiên tiến:

Sử dụng các hệ thống MBR (Membrane Bioreactor): Kết hợp quá trình sinh học với công nghệ màng lọc để tăng cường khả năng loại bỏ Nitơ và các chất ô nhiễm khác.

Ưu điểm khi kết hợp các phương pháp:

Các phương pháp bổ trợ cho nhau, giúp loại bỏ Nitơ một cách triệt để hơn.
Có thể xử lý được nhiều loại nước thải với các thành phần Nitơ khác nhau.
Giảm chi phí vận hành và bảo trì hệ thống xử lý nước thải.
Có khả năng xử lý nước thải trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau.

Kết hợp các phương pháp xử lý cần được thiết kế một cách cẩn thận để đảm bảo hiệu quả và phù hợp với đặc tính của nước thải cần xử lý.

4. Kết luận

Qua những chia sẻ về các phương pháp xử lý tổng nitơ trong nước thải hy vọng rằng các đọc giả sẽ có thể lựa chọn cho cơ sở của mình những phương pháp tối ưu nhất.

Nếu quý khách hàng cần thêm thông tin hoặc có bất kỳ câu hỏi nào khác, đừng ngần ngại liên hệ với Aquaco, chúng tôi sẽ sớm liên hệ và tư vấn đến bạn. Chúc bạn một ngày tốt lành!