Nghiên cứu xử lý Ammonium bằng vi sinh vật Nitrosomonas có giá thể

Các ngành công nghiệp gây ô nhiễm nguồn nước do có hàm lượng ammonium trong nước thải cao như: ngành công nghiệp chế biến thực phẩm trong đó có ngành sản xuất và chế biến nước tương, sản

CHƯƠNG I MỞ ĐẦU

I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Ơû nước ta hiện nay trên các kênh rạch ao hồ ở Tp Hồ Chí Minh và trên các sông Hồng, sông Đồng Nai, sông Vàm Cỏ, sông Cửu Long nhiều vùng đang bị phú dưỡng hoá nặng với biểu hiện của sự phát triển mạnh các loại tảo, bèo

Các ngành công nghiệp gây ô nhiễm nguồn nước do có hàm lượng ammonium trong nước thải cao như: ngành công nghiệp chế biến thực phẩm trong đó có ngành sản xuất và chế biến nước tương, sản xuất rượu cồn, sản xuất bia, công nghệ sản xuất các chế phẩm sinh học: vitamin, bột ngọt… các chuồng trại chăn nuôi, các lò giết mỗ động vật Ngoài ra, còn phải kể đến nước rỉ rác và nước từ hoạt động tưới tiêu trong nông nghiệp có chứa hàm lượng phân ure khổng lồ.Nhìn chung trong các ngành công nghiệp trên thì công tác xử lý nước thải thường chỉ chú trọng đến việc loại bỏ COD, BOD mà chưa quan tâm đúng mức đối với chỉ tiêu ô nhiễm ammonium

Do đó, cần phải xử lý hàm lượng ammonium có trong nước thải của nhà máy chế biến nước tương trước khi được xả bỏ ra môi trường

I.2 MỤC TIÊU - NỘI DUNG VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI.

I.2.1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu quá trình chuyển đổi ammonium trong nước thải nhà máy chế

biến nước tương bằng vi sinh vật Nitrosomonas có giá thể.

I.2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

chế biến nước tương

Nitrosomonas phát triển tốt.

 Phân tích các chỉ tiêu N - NH4; N-NO3; N-NO2; COD; pH ; DO…của nước thải đầu vào và đầu ra.

nhau

ngành công nghiệp chế biến nước tương

I.2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

CÁCH TIẾP CẬN

nước tương

vật Nitrosomonas.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

TCVN của nước thải đầu vào và đầu ra nhằm ổn định các thông số

I.2.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

 Các thí nghiệm và vận hành mô hình bể Aerotank quy mô 10 lít/ngày được thực hiện tại Viện Sinh Học Nhiệt Đới thành phố Hồ Chí Minh.

 Nước thải giả tự pha từ nước tương

nhà máy chế biến nước tương bằng vi sinh vật Nitrosomonas có giá

thể ở quy mô mô hình phòng thí nghiệm Từ đó đề xuất xây dựng công nghệ thích hợp để khử ammonium trong nước thải ngành chế biến nước tương

I.2.5 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

Ý NGHĨA KHOA HỌC

ban đầu cho việc thiết kế quy trình công nghệ xử lý ammonium trong nước thải ngành công nghiệp chế biến nước tương

Canon có khả năng sử lý triệt để nguồn ô nhiễm dạng nitơ trong nước thải

Ý NGHĨA THỰC TIỄN

lý nước thải giàu ammonium hiệu quả và tiết kiệm

lượng hoá chất lớn

TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI.

 Xác định được khả năng xử lý ammonium của vi sinh vật

Nitrosomonas có giá thể trong nước thải công nghiệp chế biến

nước tương

nghiệp chế biến nước tương bằng vi sinh vật Nitrosomonas có giá

thể

CHƯƠNG II

TỔNG QUAN VỀ

CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN NƯỚC TƯƠNG

II.1 NGUỒN NGUYÊN LIỆU CỦA NHÀ MÁY CHẾ BIẾN NƯỚC TƯƠNG

Nguyên liệu dùng sản xuất nước tương theo phương pháp lên men gồm: đậu nành, cám, muối, nấm mốc giống Aspergilus Oryzae, nấm men, nước

II.1.1 NGUYÊN LIỆU CHÍNH

Đậu nành hay còn gọi là đậu tương Đậu nành có giá trị thực phẩm rất cao Không những có nhiều chất đạm (protid) mà còn có nhiều chất béo so với các loại đậu khác

Trong đậu nành hàm lượng chất đạm dao động từ 29,6 – 50,3% trung bình là 36 – 40% Giá trị dinh dưỡng của protein đậu tương rất cao Theo nhiều tác giả, thành phần protid của đậu nành gần giống protid của sữa

Chất béo trong đậu tương dao động trong khoảng 13,5 – 24,2% trung bình là 18% Ơû nước ta cũng như ở Trung Quốc thừơng dùng đậu tương ép lấy dầu, rồi mới đem chế biến nước tương Chất béo trong đậu nành chứa khoảng 6,4 – 15,1% acid béo no và 80 – 93,6% acid béo không no Hàm lượng chất béo trong đậu tương tỷ lệ nghịch với hàm lượng protid Nếu loại đậu nhiều protid thì chất béo ít, ngược lại chất béo nhiều thì protid ít

Gluxit trong đậu tương chiếm khoảng 22 – 35,5%, trong đó 1 – 2% là tinh bột

Chất tro khoảng 4,5 – 6,8%

Trong đậu nành, ngoài chất đạm, chất béo, đường bột và tro còn có một số loại men như: urease, lipase, lipoxydase, diastase, protease và sinh tố như A, B,

D, E Trong thời gian nảy mầm còn có sinh tố C

II.1.2 NGUYÊN LIỆU PHỤ

II.2 THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG CỦA NƯỚC TƯƠNG.

Nước tương vừa là một chất điều vị kích thích tiêu hoá để ăn ngon miệng, đồng thời là một thực phẩm cung cấp cho ta một lượng đạm nhất định Khi đánh giá chất lượng của nước tương về phương diện hoá học, trước hết người ta chú ý đến lượng đạm toàn phần vì đây chính là chất dinh dưỡng có giá trị nhất trong nước tương Tiếp theo cần xem đến lượng đạm amin

Thành phần hoá học trung bình của nước tương gồm chất hoà tan 32,5%

II.2.1 ACID AMIN.

Trong nước tương có nhiều acid amin: arginin, methionin, cystein, leucin, serin, lysin, histidin, phenylalanin, threonin, tryptophan, tyrosin, valin, acid

glutamic, acid aspartic Những acid amin này cùng với di, tri, tetra peptid làm cho nước tương có vị đạm ngọt và thơm mùi thịt

Nước tương sản xuất theo phương pháp lên men hầu như giữ được tất cả các acid amin có trong đậu nành Còn nước tương sản xuất theo phương pháp hoá giải thì có tỉ lệ đạm amin trên đạm toàn phần cao hơn nước tương lên men nên mùi vị có khá hơn Tuy nhiên, trong nước tương hoá giải, một số acid amin quý bị phân hủy, trước hết là tryptophan, sau đó đến lysin, cystein, arginin Nếu phân giải bằng acid quá độ thì một số acid amin bị phân hủy thành các chất có mùi hôi như: phenol, NH2, H2S…

II.2.2 ĐƯỜNG.

Trong nước tương có các loại đường glucoza, fructoza, maltoza, pentoza, destrin Đường có vai trò quan trọng trong việc hình thành màu sắc nước tương

II.2.3 ACID HỮU CƠ.

Các acid hữu cơ có trong nước tương có quan hệ mật thiết với nhau tạo hương vị đặc trưng của nước tương Trong đó nhiều nhất là acid lactic, chiếm khoảng 1,6% Nó tác dụng với rượu tạo thành hợp chất lactat như lactat phenol cho mùi thơm hoa quả

II.2.4 CHẤT MÀU.

Màu của nước tương chủ yếu do đường kết hợp với acid amin tạo nên Màu của nước tương lên men được hình thành dần dần từ màu vàng của mốc đến màu nâu nhạt cuối cùng là màu nâu đậm

Sự hình thành màu của nước tương phụ thuộc vào nồng độ đường, acid amin và nhiệt độ Màu sắc của nước tương rất cần thiết Tuy nhiên, nếu tăng cường phản giữa acid amin với đường thì không có lợi vì melanoid là chất mà cơ thể khó hấp thu và khi nồng độ của nó cao sẽ làm giảm hương vị của sản phẩm

Mặt khác, quá trình hình thành sản phẩm màu này gây tổn thất lớn acid amin Để hạn chế quá trình này ta chọn nguyên liệu có hàm lượng đường thấp, tránh nâng cao nhiệt độ và kéo dài thời gian thủy phân.

II.3 CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN NƯỚC TƯƠNG.

Nước chấm là tên gọi chung cho tất cả các loại gia vị có đạm và nồng độ muối tương đối cao Tuy mang nhiều tên gọi khác nhau: magi, xì dầu, xáng xáu, nước tương lên men, nước tương hoá giải.v.v…nhưng đều được sản xuất từ 2 phương pháp: phương pháp lên men và phương pháp hóa giải Về nguyên liệu tất cả đều sản xuất từ nguyên liệu giàu đạm, trong đó chủ yếu là các hạt có dầu

Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm của nó Tùy phong tục tập quán của từng vùng, từng quốc gia mà chọn phương pháp sản xuất khác nhau

Một số quy trình công nghệ sản xuất nước tương:

Hình 1: Quy trình công nghệ sản xuất nước tương từ nguyên liệu giàu đạm bằng

phương pháp hoá giải.

Na2CO3

Hình 2: Quy trình công nghệ sản xuất nước tương từ đậu nành bằng phương pháp

lên men.

Rửa sạchNấuĐể nguộiTrộnTrải mỏngLên mốcTrộn

Ủ ấmTrích ly

Pha đấu thành phẩmThanh trùng

II.4 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN NƯỚC TƯƠNG.

- Nước tương là loại gia vị có độ đạm và độ muối tương đối cao và chủ yếu được sản xuất từ hai phương pháp lên men và phương pháp hoá giải

- Cũng giống như các ngành chế biến thực phẩm khác, nước thải của nhà máy sản xuất nước tương chứa nhiều hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ (chủ

yếu là các hydratecacbon, protein và xelluloza) thường sinh ra mùi hôi rất

khó chịu

- Trong quá trình sản xuất nước tương có sự tham gia của các vi sinh vật như: nấm mốc, nấm men, vi khuẩn… có tác dụng lên men trong quá trình sản xuất và tạo hương cho sản phẩm Ngoài ra, trong quá trình tăng trưởng của

vi sinh vật ta cần quan tâm đến sự xâm nhiễm của những vi sinh vật lạ có khả năng gây mùi khó chịu

Vì vậy nước thải của ngành công nghiệp chế biến nước tương sau khi thải

ra ngoài môi trường có mùi hôi, hàm lượng axitamin và COD rất cao

II.5 HIỆN TRẠNG XỬ LÝ AMMONIUM TRONG NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN NƯỚC TƯƠNG.

II.5.1 TÁC HẠI CỦA VIỆC XẢ BỎ AMMONIUM VÀO MÔI TRƯỜNG.

Ammonium và muối ammonium là độc tố đối với cá, với nồng độ rất nhỏ từ 1.2 – 2 ppm cũng có thể làm chết cá Nồng độ ammoniac trong nước nuôi cá phải nhỏ hơn 1.2 ppm Cá có thể chịu được nồng độ urê cao 1600 ppm Nhưng trong điều kiện kỵ khí đối với nồng độ urê nhỏ lại độc đối với cá và vi sinh vật vì ở điều kiện đó urê phân hủy thành ammoniac và khí cacbonic tự do Các amin cũng gây độc tố đối với các loài thủy sinh và còn làm tăng nhu cầu oxy và clo Vì thế đối với nguồn có nồng độ amin và nitơ dạng ammonium cao thì trong xử lý nước cần lượng clo lớn và thời gian tiếp xúc khử trùng phải lâu hơn

Các hợp chất photphat và nitơ có trong nước với nồng độ cao gây nên hiện tượng phú dưỡng trong các sông, hồ Hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước là hiện tượng các loại rong tảo trong nước phát triển quá mức do có sự dư thừa về chất dinh dưỡng, mà cụ thể đó là các hợp chất của nitơ và photpho Khi các loài rong tảo ấy phát triển mạnh sẽ dẫn đến sự bao phủ mặt nước làm cho các loài sinh vật biển khác thiếu không khí dẫn đến ngộ độc Mặt khác chúng hô hấp vào ban ngày cũng gây nên sự thiếu hụt oxy Các loại sinh vật nhạy cảm với oxy sẽ bị chết và dẫn đến sự mất cân bằng sinh thái

thì chứng tỏ nước mới bị ô nhiễm NH3 sẽ gây độc đối với cá và các sinh vật khác trong nước

Nếu trong nước có các hợp chất N chủ yếu là nitrite (NO2-) thì chứng tỏ nước đã bị ô nhiễm một thới gian dài hơn vì muối amon đã bị oxy hóa thành nitrite

Nếu trong nước có các hợp chất N chủ yếu là nitrate (NO3-) thì chứng tỏ quá trình phân hủy đã kết thúc Tuy vậy các nitrate chỉ bền ở điều kiện hiếu khí, khí ở điều kiện thiếu khí hoặc kỵ khí các nitrate dễ bị khử thành N2O, NO và nitơ phân tử tách khỏi nước bay vào không khí Nếu nitrate ở trong nước cao có thể gây độc đối với người (vì khi vào cơ thể, với điều kiện thích hợp ở đường tiêu hóa, nitrate sẽ chuyển hoá thành nitrite chất này sẽ kết hợp với hồng cầu thành chất không vận chuyển oxy, gây bệnh thiếu máu)

Ammoniac (NH3) trong nước tồn tại ở dạng NH3 và NH4+ (NH4OH, NH4NO3, (NH4)2SO4 … ) tùy thuộc vào pH của nước vì nó là một bazơ yếu NH3 hoặc NH4+

có trong nước cùng với photphat thúc đẩy quá trình phú dưỡng của nước Tính độc

cho cá qua đường máu: nồng độ từ 0.2 – 0.5 mg/l đã gây độc cấp tính

Trong nước mặt tự nhiên, vùng không ô nhiễm có hàm lượng ammonium nhỏ hơn 0.05 ppm; trong nước thải từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm và một số ngành công nghiệp khác có hàm lượng amonium từ 10 đến vài trăm mg/l.

Ơû Hà Lan quy định hàm lượng ammonium trong nước mặt trên 5 mg/l là nước ô nhiễm nặng FAO quy định cho nước nuôi cá có nồng độ ammonium không vượt quá 0.2 mg/l đối với cá Salmonid (cá hồi) và 0.8 mg/l đối với họ cá Cyprinid (cá chép) [11]

Nitrate (NO3-) là sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ chứa N có trong chất thải của người, động vật và thực vật

Trong nước tự nhiên nồng độ nitrate thường nhỏ hơn 5 mg/l: vùng bị ô nhiễm do chất thải hoặc phân bón hóa học thì hàm lượng nitrate trong nước trên

10 mg/l, làm cho rong tảo dễ phát triển gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước sinh hoạt và nuôi trồng thủy sản

Bản thân nitrate không phải là chất có độc tính, nhưng ở trong cơ thể nó bị chuyển hóa thành nitrite (NO2-) rồi kết hợp với một số chất khác có thể tạo thành các hợp chất nitrozo là chất có khả năng gây ung thư

xanh xao (bệnh methaemoglobinaemia, blue baby) do chức năng của haemoglobin bị giảm Nguyên nhân làm giảm chức năng của haemoglobin là do lượng nitrate tăng trong cơ thể

Theo quy định của WHO, nitrate có trong nước uống không quá 10mg/l (tính

Ở Việt Nam hiện nay trên các kênh rạch ao hồ ở Tp.Hồ Chí Minh và trên các sông Hồng, sông Đồng Nai, sông Vàm Cỏ, sông Cửu Long nhiều vùng đang

bị phú dưỡng hoá nặng với biểu hiện của sự phát triển mạnh các loại tảo, bèo.[11]

Các ngành công nghiệp gây ô nhiễm nguồn nước do có hàm lượng ammonium trong nước thải cao như: ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, sản xuất rượu cồn, sản xuất bia, công nghệ sản xuất các chế phẩm sinh học: vitamin, bột ngọt… các chuồng trại chăn nuôi, các lò giết mỗ động vật Ngoài ra, còn phải kể đến nước rỉ rác và nước từ hoạt động tưới tiêu trong nông nghiệp có chứa hàm lượng phâng ure khổng lồ Tuỳ theo quy mô sản xuất, công nghệ và sản phẩm mà hàm lượng nitơ có khác nhau, chúng dao động trong khoảng từ 100 đến khoảng

700 mg/l TNK

Vì vậy, việc tìm ra một phương pháp xử lý hiệu quả và tiết kiệm sẽ giúp cho các doanh nghiệp thuận lợi hơn trong quá trình phát triển sản xuất mà không làm huỷ hoại môi trường

II.5.2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP KHỬ AMMONIUM TRONG NƯỚC THẢI

Nitơ trong nước thải thường tồn tại ở dạng ammonium Nitơ và phôtpho có trong nước thải như là các chất dinh dưỡng cùng với BOD làm các chất để vi sinh vật xây dựng tế bào và cũng là nguồn thức ăn thích hợp cho các loại tảo hoặc thực vật thuỷ sinh khác với nguồn dinh dưỡng cacbon là CO2

Sau khi xử lý sinh học, bình thường nước thải có thể giảm được 90-95% BOD, nhưng tổng nitơ chỉ giảm được 30-40% Khi trong nước thải có hàm lượng N

> 30 mg/l tới 60 mg/l sẽ là môi trường giàu dinh dưỡng gây nên phú dưỡng nguồn nước Vì vậy, sau khi xử lý sinh học nếu còn hàm lượng N quá ngưỡng thì cần phải có những công trình xử lý bổ sung

Hầu hết nitơ trong nước thải ngành chế biến nước tương ở dạng hữu cơ và ammonium Sau khi nước thải được xử lý sơ bộ, lượng nitơ còn lại chủ yếu ở dạng ammonium, chúng sẽ tiếp tục bị loại bỏ bằng các phương pháp sau:

• Phương pháp sinh học theo con đường nitrat hoá – khử nitrat: khử nitrat hoá sẽ giúp loại bỏ thêm nitơ trong nước thải đã được nitrat hoá tốt Hiệu quả chung của quá trình nitrat hoá – khử nitrat có thể đạt đến 95% trong điều kiện tối ưu.[8], [9]

thải, chuyển ammonium trong nước thải thành khí ammoniac, quá trình đạt hiệu quả cao nếu có sục khí với lượng rất lớn.[6], [8]

II.5.2.1 PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC

Trong nước hợp chất nitơ thường tồn tại ở 3 dạng: hợp chất hữu cơ, ammoniac và dạng oxy hoá (nitrat, nitrit) Các dạng này là các khâu trong chuỗi phân huỷ hợp chất nitơ hữu cơ, thí dụ như protein và hợp phần của protein

(Phân huỷ) Nitrosomonas Nitrobacter

NO3- (vi khuẩn dehydrat hoá)NO2- NO N2O N2

Ba chất cuối trong chuỗi này ở dạng khí có thể bay thẳng vào khí quyển.Ammonium là hợp chất dinh dưỡng rất thích hợp với vi sinh vật, rong tảo và thực vật thủy sinh Biến đổi từ ammonium đến nitrat là biến đổi hiếu khí Nhiều khi phân tích các chỉ tiêu phân huỷ COD và BOD trong bể aerotank ở giai đoạn cuối bất ngờ thấy 2 chỉ số này tăng lên Có 2 nguyên nhân cho sự tăng lên này:

gia của vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter để oxy hóa ammonium và

nitrit Do đó nhu cầu oxy tăng lên

- Cũng có thể do các tế bào già trong sinh khối vi sinh vật của bùn hoạt tính

bị chết và tự phân làm cho nước đã xử lý bị ô nhiễm lại

Giai đoạn biến đổi từ nitrat đến nitơ là giai đoạn cần ít oxy (anoxic) Giai đoạn này các vi khuẩn khử nitrat hoạt động cần ít oxy và trong thực tế người ta

Dựa vào các giai đoạn của quá trình chuyển hoá nitơ người ta có thể thực hiện khử nitơ trong nước thải bằng 3 cách sau:

thành nitơ

II.5.2.2 PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ.

Có thể loại bỏ nitơ bằng phương pháp hoá lý, phương pháp này dựa trên nguyên lý về sự cân bằng của ion ammonium và khí ammoniac trong dung dịch Đưa độ pH của nước thải lên tới giá trị pH = 11 bằng cách cho thêm vôi vào để chuyển NH4+ thành NH3 trong nước và được loại bỏ bằng chưng cất lôi cuốn hơi nước Tuy nhiên người ta thường sử dụng phương pháp này để kết hợp loại bỏ photpho Thực tế ít sử dụng vì vốn đầu tư lớn, tốn năng lượng điện sử dụng đun nóng ngoài ra cặn nhạy cảm với nhiệt độ và dễ kết tủa nên không dễ dàng vận hành và bảo trì thiết bị

II.5.2.3 SO SÁNH HIỆU QUẢ KHỬ NITƠ CỦA MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI.

Công nghệ xử lý nước thải có hàm lượng nitơ cao từ lâu đã được nghiên cứu và áp dụng vào thực tế Một số đặc điểm về công nghệ, hiệu suất xử lý và các lĩnh vực đã ứng dụng các công nghệ này được thể hiện ở bảng sau:

Bảng 1: Một số công nghệ khử ammonium trong nước thải

- Chi phí vận hành cao

- Cung cấp lượng oxy lớn

- Bổ sung chất dinh dưỡng: P, C hữu cơ

30 – 40%

Nitrat hoá –

khử nitrat

- Cung cấp lượng oxy lớn

- Bổ sung chất dinh dưỡng: P, C hữu cơ

- Công nghệ phức tạp

- Chi phí vận hành cao, vốn đầu

(Nguồn được tổng hợp từ tài liệu của Công ty Degremont và một số tài liệu khác)

CHƯƠNG III

CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

III.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

III.1.1 HỢP CHẤT NITƠ

Hợp chất nitơ trong nước tự nhiên là nguồn dinh dưỡng cho các thực vật.Trong nước nitơ có thể tồn tại ở các dạng chính sau

Oxy hoá oxy hoá

Nguyên nhân hình thành các loại ion này tương tự như nhau và có thể chuyển hoá lẫn nhau, do đó có thể gộp lại thành một nhóm để nghiên cứu

Nguồn gốc của NH4+, NO2-, NO3- trong nước tự nhiên vẫn là các hợp chất hữu cơ phức tạp có chức abumin bắt nguồn từ động vật và thực vật Tác dụng sinh hoá phức tạp sinh ra với sự tham gia của các loại vi khuẩn và men làm cho

Sự hiện diện của NH4+ trong nước mặt là do sự phân giải các chất protid gây

giảm xuống nhiều hoặc nước ngầm bắt nguồn từ hoạt động phân huỷ chất hữu cơ

do các loại sinh vật trong điều kiện yếm khí

Hàm lượng vết NH4+ có trong nước tự nhiên là dưới 0,05 ppm Lượng amonium trong nước thải từ các khu dân cư, các nhà máy hoá chất và các công ty chế biến thực phẩm là khá cao.

Theo quy định về nước uống của Việt Nam, lượng amonium tối đa là nhỏ hơn 3 ppm

yếu tố về hoá học, vật lý, và sinh hoá, nó có thể chuyển hóa hợp chất của nitơ Khi có đủ oxi, dưới tác dụng của một số yếu tố đặc biệt NH4+ có thể bị oxi hoá

4 NO3- + 5C = 2CO32- + 2N2↑ + 3CO2↑

NO2 sinh ra khi có sự phóng điện trong không khí, khí NO2 sẽ bị nước mưa hấp thu và rơi xuống đất, có thể biểu thị bằng sơ đồ sau đây:

NO2- là một trong những chất trung gian của chu trình Nitrogen cùng với dạng hữu cơ khác như NH4+, NO3- và một lượng nhỏ NO2- cũng biểu thị sự ô nhiễm hữu cơ lẫn vô cơ.

NO2- không ổn định vì thế hàm lượng của nó trong nước trên mặt đất thích nghi để tiến hành oxy hoá là rất nhỏ (chỉ độ vài phần trăm, thậm chí vài trăm nghìn mg/l)

Nhưng trong nước ngầm đặc biệt là trong tầng chứa nước bên trên thì hàm lượng NO2- lại tăng lên rất rõ rệt (mg/l)

Giới hạn cho phép của TCVN – 5842 – 1995, trong nước mặt:

NO2- ≤ 0,03 mg/l (N - NO2- ≤ 0,01 mg/l)

Trong tiêu chuẩn dành cho nước sinh hoạt và nước ăn uống không được có

NO2- vì nó là độc tố

NO3- là ion thoái hoá hoàn toàn trong chất hữu cơ có gốc nitơ trong chu trình nitrogen

Do việc sử dụng nước uống có hàm lượng NO3- cao có khả năng gây độc hại đối với người vì khi vào cơ thể trong điều kiện thích hợp , ở hệ tiêu hoá chúng sẽ

Nitơ trong không khí

chuyển hoá thành nitrit, kết hợp với hồng cầu tạo thành hợp chất không di chuyển oxy gây bệnh xanh xao, thiếu máu ( mathemoglobinemia) Ngoài ra, nitrit còn kết hợp với amonium thứ cấp tạo thành notrosamine gây bệnh ung thư.

III.1.2 CHU TRÌNH NITƠ

Nitơ là một trong các nguyên tố chính của sự sống, là thành phần của protein và axit nucleic trong tế bào vi sinh, động vật và thực vật Trái đất có diện tích khoảng 500.000 km2, với khối lượng nitơ trong bầu không khí là 4.1015 tấn thì có tới khoảng 8 triệu tấn nitơ cho mỗi km2 Số lượng này thoả mãn nhu cầu về N trên mảnh đất trồng đó Tuy nhiên trong thực tế, con người cũng như động thực vật không có khả năng đồng hoá lượng nitơ lớn ấy

Sinh vật qua 5 giai đoạn: cố định Nitơ, đồng hoá nitơ, khoáng hoá Nitơ, nitrát hoá và khử nitrat hoá

Hình 3: Chu trình Nitơ

III.1.2.1 SỰ CỐ ĐỊNH NITƠ

Quá trình khử Nitơ bằng con đường hoá học đòi hỏi rất nhiều năng lượng và đắt tiền Có một số vi khuẩn và tảo có khả năng khử bằng con đường sinh học, hay nói khác đi là có khả năng cố định nitơ, sảm phẩm của quá trình này là NH3 Vai trò của các vi sinh vật cố định Nitơ có ý nghĩa hết sức lớn lao trong nông nghiệp, nhất là đối với các nước có nền công nghiệp phân hoá học chưa phát triển

Có hai loại vi sinh vật cố định Nitơ đó là:

- Vi sinh vật cố định Nitơ không cộng sinh bao gồm Azotobacter (A.agilis,

A.chroococcum), Klebsiella, Clostrtdium là các loại vi sinh vật kỵ khí,

tạo bào tử, có mặt trong bùn lắng; và các vi khuẩn lam như: Anabaena,

Nostoc Đôi khi vi khuẩn lam có các dạng kết hợp với các thực vật nước

như: Anabaena – Azolla.

- Vi sinh vật cố định Nitơ cộng sinh, đó là các vi khuẩn nốt sần họ đậu

III.1.2.2 SỰ ĐỒNG HOÁ NITƠ

Quá trình đồng hoá: một phần nitơ của muối ammonium và có khi cả Nitơ

của hợp chất hữu cơ được đồng hoá để tổng hợp sinh khối vi khuẩn Đồng hoá có thể đóng vai trò quan trọng trong việc khử nitơ đối với một số nước thải công nghiệp Nhưng trong nhiều trường hợp và đặc biệt là đối với nước thải dân dụng, sự đồng hoá mà chỉ mình nó thôi không đủ khử nitơ vì lượng nitơ có trong nước cần xử lý cao hơn nhiều so với lượng nitơ được đồng hoá để tổng hợp vi khuẩn.Các vi khuẩn dị dưỡng và tự dưỡng sử dụng nitrat và đồng hoá chúng thành ammonium Trong công trình xử lý nước thải, sự đồng hoá Nitơ chịu trách nhiệm loại bỏ Nitơ Các tế bào thực vật và tế bào tảo thích sử dụng Nitơ ở dạng ammonium Trong đất, các phân bón có ammonium sẽ được ưa thích hơn là phân

bón nitrat Tế bào sẽ chuyển hoá nitrat hoặc ammonium thành protein và tăng trưởng cho đến khi Nitrơ trở thành yếu tố giới hạn.

III.1.2.3 SỰ KHOÁNG HOÁ NITƠ (Ammonification)

Sự khoáng hóa Nitơ là sự chuyển hoá các hợp chất Nitơ hữu cơ thành các dạng vô cơ Qúa trình này được thực hiện bởi rất nhiều loại vi sinh vật (vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm) Trong đất, một số hợp chất nitơ hữu cơ bền vững đối với phân huỷ sinh học, bởi vì chúng là phức hợp với phênol và/ hoặc polyphenol Đó là sự biến đổi từ nitơ của hợp chất hữu cơ thành nitơ của muối ammonium

Đa số các trường hợp khi cho nước lưu trong công trình một thời gian nhất định, thì phần lớn nitơ của hợp chất hữu cơ đều được ammonium hoá

III.1.2.4 QUÁ TRÌNH NITRAT HOÁ ( Nitrification)

Quá trình nitrat hoá có thể xảy ra nếu như nitơ tồn tại dưới dạng nitơ của muối ammonium Tốc độ biến đổi từ muối ammonium thành nitrat đối với bùn hoạt tính như sau: cứ 3mg N - NH4 trong thời gian 1 giờ thì nitrat hoá được 1g hữu cơ

Độ tăng trưởng của vi sinh dị dưỡng có ý nghĩa tới việc oxy hoá các chất ô nhiễm cacbon, nó cao hơn so với độ tăng trưởng của các vi khuẩn nitrat hoá tự dưỡng Do vậy, độ tuổi của bùn trong hệ thống có tác dụng nhất định đối với quá trình nitrat hoá Với pH nằm trong khoảng 7,2 – 8,0 độ tuổi nhỏ nhất của bùn phụ thuộc vào nhiệt độ Nitrat hoá ở nhiệt độ 12oC hoặc 13oC chỉ thích hợp với các bể có lưu lượng nước nhỏ, ở nhiệt độ dưới 8oC, khó tiến hành nitrat hoá Tuy nhiên nếu các vi sinh vật nitrat hoá phát triển từ trước và được nuôi cấy ở nhiệt độ bình thường thì giải pháp nitrat hoá có thể duy trì ở nhiệt độ thấp, nhưng lúc đó hiệu suất oxy hoá của muối ammonium sẽ giảm

Vi khuẩn nitrit

Vi khuẩn nitrat

theo hai bước:

Bước 1: NH 4 + bị oxi hoá thành NO 2 - do tác động của vi khuẩn nitrit theo phản ứng:

tổng hợp sinh khối có thể viết như sau:

4CO2 + HCO3- + NH4+ + H2O C5H7O2N + 5O2

C5H7O2N : công thức tổng quát của sinh khối tế bào

NH 4 + 1,962HCO 3- + 1,731O 2 0,038 C 5 H 7 O 2 N + 0,96NO 3- + 1,077H 2 O + 1,769H 2 CO 3

và sản sinh ra 0,31mg tế bào mới; 7,01mg kiềm bị khử và cần tiêu thụ 0,16mg

CO2 Vi khuẩn nitrat hoá đặc biệt nhạy cảm với sự thay đổi môi trường và với các chất độc hại

Sự oxy hoá ammonium thành nitrit và sau đó thành nitrat là quá trình sinh

cần cho vi khuẩn nitrat hoá là CO2, HCO3, CO32- Sự hiện diện của oxy và lượng kiềm là để trung hoà ion H+ trong quá trình oxy hoá sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nitrat hoá

hoá ammonium đến nitrat

- Mặc dù chúng là hiếu khí bắt buộc, ái lực đối với oxy của chúng vẫn thấp hơn vi khuẩn dị dưỡng hiếu khí, pH tối ưu để cho tăng trưởng của

Nitrobacter trong khoảng 7,2 – 7,8.

- Sự tạo thành axit của quá trình nitrat hoá có thể gây vấn đề cho khả năng đệm kém của nước thải Mặc dù các vi khuẩn tự dưỡng nitrat hoá có rất nhiều trong tự nhiên, sự nitrat hoá cũng có thể thực hiện được bởi vi khuẩn

dị dưỡng (như Anthrobacter) và nấm (như Aspergillus) Những vi sinh này

sử dụng nguồn cacbon hữu cơ và oxy hoá ammonium đến nitrat Tuy nhiên, sự nitrat hoá dị dưỡng thì chậm hơn nhiều so với nitrat hoá tự dưỡng

III.1.2.4.1 VI SINH VẬT CỦA QUÁ TRÌNH NITRAT HOÁ.

Sự nitrat hoá là sự chuyển hoá ammonium thành nitrat bởi hoạt động của vi sinh vật Quá trình này được thực hiện bởi 2 loại vi sinh vật:

- Chuyển hoá ammonium thành nitrit: Nitrosomonas (N.europasa,

N.oligocarbogenes) oxy hoá ammonium thành nitrit thông qua hydroxylamin

và Nitrosolobus

2NH + O2 = 2NH2OH + 2H+ [13]

NH4+ + 1,5 O2 = NO2- + H2O + 2H+ + 275KJ/ [13}

- Vi khuẩn nitrit hoá Nitrosomonas là vi khuẩn tự dưỡng hoá năng, có hình

cầu hoặc hình bầu dục ngắn Chúng thuộc loại vi khuẩn gram âm (-), không sinh bào tử Chúng có tiêm mao dài nên chuyển động được Vi khuẩn

Nitrosomonas phát triển thích hợp nhất ở pH từ 6,0 – 9,0, và ở nhiệt độ 20 –

30 oC

nó sử dụng ammoniac như là nguồn dự trữ cho cuộc sống và sự phát triển của chúng Năng lương tạo ra những lớp màng (dài, với những ống nhỏ bên trong

tế bào) sử dụng các electron từ nguyên tử nito của khí ammoniac để tạo ra năng lượng Ơû hình trên là quá trình di chuyển của các electron được quan sát dưới kính hiển vi, ở đây chúng ta có thể thấy được một trong những tế bào của con vi khuẩn vùng trong suốt , gần trên đầu hình phía bên trái là vùng giao tiếp của một trong số các con vi khuẩn Những đường tối xoay quanh phía bên trong tế bào chính là năng lượng tạo ra các màng hấp thụ khí ammoniac Tế bào phía bên phải khá đen hơn nhiều, vì vậy nhìn nó thấy tối và ít thấy rõ được cấu trúc bên trong.

phát triển bằng cách lấy chúng từ môi trường trong một chu trình xử lý gọi là “ sự ngưng tụ cacbon” Vi khuẩn này chứa “carboxysomes”( là những chấm tối có thể thấy lác dác trong tế bào) có chứa các enzim sử dụng để chuyển cacbon dioxit cho cacbon tế bào Bạn có thể nhớ lại rằng cây cũng có thể chuyển hóa cacbon, chúng có thể chuyển cacbon dioxit thành đường, sử dụng năng lượng từ sự quang

hợp, và vi khuẩn Nitrosomonas này cũng có thể chuyển hóa cacbon, nhưng thay vì

hô hấp để tạo ra năng lượng, nó lại sử dụng năng lượng từ việc đốt cháy khí

ammoniac với oxy Vi khuẩn Nitrosomonas này phải hấp thụ số lượng lớn khí

ammoniac trước khi chúng phân chia, và việc phân chia tế bào sẽ tốn một số ngày Vi khuẩn này không thích phơi dưới ánh sáng , vì vậy nó sẽ phủ lên mình chất nhờn và chuyển hóa thành dạng đất

- Nitrosospira : vi khuẩn Nitrosospira có tế bào hình xoắn Vi khuẩn Nitrosospira thuộc loại vi khuẩn gram âm Vi khuẩn Nitrosospira có thể di động

được hoặc không di động được, chu mao Vi khuẩn Nitrosospira thuộc loại vi

khuẩn tự dưỡng hóa năng bắt buộc, hiếu khí bắt buộc, nhiệt độ thích hợp để vi

khuẩn Nitrosospira phát triển ở nước ngọt, nó không cần sử dụng các chất sinh

trưởng hữu cơ

- Nitrosococcus : vi khuẩn Nitrosococcus có tế bào hình cầu Vi khuẩn Nitrosococcus thuộc loại vi khuẩn gram âm, di động hoặc không di động Vi

khuẩn Nitrosococcus có thể đứng riêng rẽ, thành đôi hoặc thành bốn tế bào Vi khuẩn Nitrosococcus là vi khuẩn tự dưỡng hóa năng bắt buộc Vi khuẩn

Nitrosococcus có thể phát triển ở nước ngọt hay ở nước mặn giàu amon và muối

vô cơ, vi khuẩn Nitrosococcus không cần sử dụng các chất sinh trưởng hữu cơ Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn Nitrosococcus phát triển tốt là 2 – 30oC, pH thích hợp là 6.0 – 8.0

- Nitrosolobus : vi khuẩn Nitrosolobus có tế bào đa hình thái, có khi có thùy,

phân cắt theo phương pháp co thắt lại Vi khuẩn Nitrosolobus là nhóm vi khuẩn gram âm, di động, chu mao, tế bào của vi khuẩn Nitrosolobus bị ngăn cách ra do sự lõm vào của màng nguyên sinh chất Vi khuẩn Nitrosolobus là vi khuẩn tự

dưỡng hóa năng bắt buộc, hiếu khí bắt buộc, không cần chất sinh trưởng hữu cơ

pH thích hợp là 6.0 – 8.2 Lượng chứa G+X trong AND là vào khoảng 53.6 - 55.1% phân tử

Chuyển hoá nitrit thành nitrat : gồm các NOB (vi khuẩn oxy hoá nitrit)

Nitrobacter (N.agilis, N.winogradski), và một số chi khác như Nitrococcus, và Nitrospira được phát hiện thêm sau này (Suwa et al., 1994; Schramm et al., 1998;).

NO2- + 5O2 = NO3- + 75KJ

Nitrobacter : tế bào hình que ngắn thường có hình cái nêm hay hình quả lê

Vi khuẩn Nitrobacter sinh sản theo kiểu nẩy chồi Vi khuẩn Nitrobacter thường không di động Vi khuẩn Nitrobacter là vi khuẩn Gram âm.

Một số tự dưỡng hóa năng bắt buộc, một số có thể dị dưỡng, hiếu khí bắt buộc Giới hạn nhiệt độ phát triển được là 5 – 40oC, pH thích hợp là 6.5 – 8.5

Nitrospina : tế bào hình que thẳng, mảnh dẻ, có thể có hình cầu Gram âm,

không di động Tự dưỡng hóa năng bắt buộc Không đòi hỏi các chất kích thích sinh trưởng hữu cơ Hiếu khí bắt buộc Giới hạn nhiệt độ phát triển được là 20 –

30oC, pH thích hợp là 7.0 – 8.0

Nitrococcus : tế bào hình cầu, kích thước khoảng 1.5 µm gram âm di động

nhờ 1 hoặc 2 tiên mao ở chỗ gần tận cùng Tự dưỡng hóa năng bắt buộc Không đòi hỏi các chất sinh trưởng hữu cơ Giới hạn nhiệt độ phát triển được là 15 –

61.2% phân tử

Giữa các AOB và NOB có những khác biệt về điều kiện tăng trưởng, cho phép điều khiển chọn lọc sự cạnh tranh ưu thế của chúng Ví dụ, tốc độ sinh trưởng riêng cực đại của AOB nhỏ hơn của NOB ở nhiệt độ thấp (0.xx so với

điều kiện oxy hạn chế, AOB sẽ chiếm ưu thế (Jayamohan et al., 1988)

III.1.2.4.2 CÁC YẾU TỐ KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH NITRAT HOÁ

Có một số yếu tố kiểm soát quá trình nitrat hoá trong các công trình xử lý nước thải Đó là nồng độ amôn/nitrit, nồng độ oxy, pH, nhiệt độ, tỷ số BOD5/TKN, và sự hiện diện của các hoá chất độc hại

Sự tăng trưởng của Nitrosomonas nà Nitrobacter tuân theo động học của

Monod và phụ thuộc vào nồng độ của ammonium và nitrat

Nồng độ oxy là một trong những yếu tố quan trọng nhất kiểm soát quá trình nitrat hoá Hằng số bán bão hoà của oxy ( Ko) là 1,3 mg/l.

Để tiến hành quá trình nitrat hoá oxy phải được phân phối tốt trong bể bùn hoạt tính hiếu khí và nồng độ oxy hoà tan không nên dưới 2 mg/l Để oxy hoá 1

mg NH4+ cần 4,6 mg O2

 Nhiệt độ

Tốc độ tăng trưởng của các vi khuẩn nitrat hoá bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ

pH tối ưu cho Nitrosomonas và Nitrobacter nằm trong khoảng 7,5 – 8,5 Quá

trình nitrat hoá ngừng lại ở pH thấp hơn 6 Độ kiềm bị phá vỡ là kết quả của sự oxy hoá amôn bởi vi khuẩn nitrat hóa Về mặt lý thuyết, quá trình nitrat hoá phá

hoá Do đó, cần phải có lượng kiềm vừa đủ trong nước thải để cân bằng với acid sinh ra trong quá trình nitrat hóa, pH giảm do kết quả của quá trình nitrat hóa có thể giảm thiểu bằng cách khuấy trộn nước thải để loại bỏ CO2 Đôi khi người ta thêm vôi vào để làm tăng độ kiềm trong nước thải

trình nitrat hoá kết hợp oxy hoá cacbon, tỷ số này lớn hơn 5, trong quá trình nitrat hoá riêng biệt, tỷ số này nhỏ hơn 3

 Sự ức chế của các hợp chất độc hại

Quá trình nitrat hoá khá nhạy cảm với một vài hợp chất độc có trong nước thải Người ta thấy rằng những chất này độc đối với Nitrosomonas hơn là đối với Nitrobacter Các hợp chất hữu cơ trong nước thải không gây độc trực tiếp cho các

vi khuẩn nitrat hoá Sự ức chế của các hợp chất của các hợp chất hữu cơ có thể là gián tiếp và có thể là do sự suy giảm oxy do các vi khuẩn dị dưỡng Các hợp chất gây độc nhất cho vi khuẩn nitrat hoá là Cyanide, Thiourea, Phenol, Aniline, và các kim loại nặng (Ag, Hg, Ni, Cr, Cu, Zn) Ảnh hưởng của Cu đối với

Nitrosomonas euerurropea tăng khi cơ chất (NH4+) tăng từ 3 mg/l đến 23 mg/l

Bảng 2 : Các điều kiện tối ưu cho quá trình nitrat hoá

Kim loại nặng ức chế quá trình nitrat hoá ( Cu,

Zn, Cd, Ni, Pb, Cr)

< 5 mg/l

Các chất độc hữu cơ ức chế quá trình nitrat hoá

0 mg/l

0 mg/l

< 20mg/l

< 20mg/l

cộng với nhu cầu oxy carbonaceous – oxy hoá

các chất hữu cơ do vi sinh vật heterotrophic)

4.6

III.1.2.4.3 ĐỘNG HỌC CỦA QUÁ TRÌNH NITRATE HÓA

Tốc độ tăng trưởng của Nitrobacter cao hơn Nitromonas Do đó, giai đoạn

tốc độ giới hạn trong quá trình nitrate hóa là sự chuyển hóa amôn thành nitrite

Phương trình sau đây mô tả sự tăng trưởng theo Monod

2

pH e

DO K

DO N

K

O N

N

++

KN :hằng số bán bão hòa của NH4+,mg/l[DO] : nồng độ oxy hòa tan, mg/l

Ko :hằng số bán tốc độ của oxy , mg/l

Ko được ước lượng 0.15 – 2 mg/l phụ thuộc vào nhiệt độ

trường hỗn hợp của các vi khuẩn dị dưỡng sử dụng cơ chất là glucose (0.18 – 0.38

h-1) Sản lượng tế bào của vi khuẩn nitrate hóa cũng thấp hơn vi khuẩn dị dưỡng

Sản lượng tối đa Nitrosomonas là 0.29, của Nitrobacter thấp hơn nhiều khoảng

0.08 tuy nhiên, các số liệu thí nghiệm thấp hơn nhiều, thay đổi từ 0.04 – 0.13 đối

với Nitrosomonas và 0.02 – 0.07 đối với Nitrobacter Do đó, trong môi trường nitrate hóa, Nitrosomonas hiện diện với số lượng lớn hơn nhiều so với

III.1.2.5 QUÁ TRÌNH KHỬ NITRÁT

Quá trình nitrat hoá mang nhu cầu oxy cho nguồn tiếp nhận nước Do đó nitrat phải được loại bỏ trước khi chúng được thải vào nguồn tiếp nhận, đặc biệt đối với các nguồn cấp nước uống.

Hai cơ chế quan trọng nhất của sự khử nitrat sinh học là khử nitrat đồng hoá và dị hoá

III.1.2.5.1 KHỬ NITRAT ĐỒNG HOÁ.

thành các protein và acid nucleic Khử nitrat được thực hiện bởi rất nhiều enzyme khử nitrat đồng hoá, mà hoạt tính của chúng không bị ảnh hưởng bởi oxy Một số

vi sinh vật như: Pseudomonas aeruginosa có cả enzyme khử nitrat đồng hoá và

enzyme khử nitrat dị hoá mà chúng rất nhạy cảm với oxy Hai enzyme được mã hoá bởi 2 gen khác nhau

III.1.2.5.2 KHỬ NITRAT DỊ HOÁ (denitrification)

Đây là quá trình hô hấp kỵ khí mà NO3- là chất nhận điện tử NO3- được khử đến N2O oxide nitơ và N2 – nitơ khí, sự giải phóng N2 là sản phẩm ưu thế của quá trình khử nitrat dị hoá Tuy nhiên, nitơ hoà tan ít trong nước, do đó chúng có khuynh hướng thoát ra như bong bóng nổi lên Những bong bóng này có thể ngăn chặn sự lắng của bùn trong các bể lắng Các vi sinh vật liên quan trong quá trình khử nitrat dị hoá là các vi sinh vật tự dưỡng hoặc dị dưỡng hiếu khí mà chúng có thể chuyển sang tăng trưởng kỵ khí khi nitrat được dùng làm chất nhận điện tử.Khử nitrat di hoá được thực hiện theo trình tự sau đây:

nitrat reductase nitrat reductase nitric oxid reductase

Các vi khuẩn khử nitrat có thể là quang dưỡng, hoặc hoá dưỡng vô cơ hoặc hoá dưỡng hữu cơ và có thể sử dụng các nguồn năng lượng khác nhau (hợp chất vô/hữu cơ hoặc ánh sáng).

III.1.2.5.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH KHỬ NITRATE

• Loại và nồng độ chất hữu cơ chứa cacbon

Chất hữu cơ hoà tan, phân huỷ sinh học nhanh thúc đẩy tốc độ khử nitrate nhanh nhất Mặc dù methalnol được sử dụng phổ biến, nhưng Monteith và công sự (1980) tìm thấy 22-30 loại nước thải công nghiệp như chất thải bia và cồn rượu thúc đẩy tốc độ khử nitrate nhanh hơn methane

Quá trình khử nitrate xảy ra trong điều kiện thiếu khí nên sự hiện diện của DO ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả quá trình vì sự hiện diện của oxy ức chế các enzym khử nitrite, làm chậm tốc độ khử nitrite Oxy ức chế các enzym khử nitrite mạnh hơn các enzym khử nitrate, nhưng quá trình vẫn có thể xảy ra trong điều kiện hiếu khí như trường hợp của mương oxy hoá khử nitơ.Theo các nghiên cứu của Skerman và MacRae (1957), Terai và Mori (1975) cho

biết loài Pseudomonas bị ức chế ở DO ≥ 0.2 mg/l Nelson và Knowles (1978) cho

thấy tốc độ khử nitrate bị dừng khi DO = 0.13 mg/l Wheatland et.al (1959) cho thấy tốc độ khử nitrate ở DO = 0.2 mg/l chỉ bằng một nửa tốc độ khử nitrate ở DO

= 0 mg/l DO tăng lên 2mg/l thì tốc độ khử nitrate chỉ bằng 10% ở DO = 0 mg/l

Quá trình khử nitrate hoá sinh ra độ kiềm, acid carbonic chuyển thành bicarbonate Độ kiềm tạo ra trong phản ứng khử nitrate làm tăng pH, thay vì bị

quan tâm đến ảnh hưởng pH lên tốc độ khử nitrate Một số nghiên cứu xác định

pH tối ưu cho quá trình nằm giữa 7-8, cụ thể còn tuỳ thuộc vào loài vi khuẩn hiện diện và đặc tính nước thải Theo nghiên cứu của Dawson và Murphy (1972) cho biết tốc độ khử nitrate ở pH = 6 đến 8 bằng một nửa ở pH = 7 cho cùng một mẻ nuôi cấy Numik (1956), Wiljer và Delwiche (1954), Bremmer và Shaw (1958) cho thấy tốc độ khử nitrate giảm tuyến tính Điều kiện pH trung hoà, sự chuyển đổi khí nitrous thành khí nitơ chiếm ưu thế

• Nhiệt độ.

Nhiệt độ ảnh hưởng lên cả tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn và tốc độ khử nitrate Vi khuẩn khử nitrate phát triển ở nhiệt độ từ 5-25oC Trong khoảng nhiệt độ này, tốc độ tăng gấp đôi khi nhiệt độ tăng 10 lần

Lượng nitrate sẽ được khử trong quá trình ứng với lượng chất hữu cơ đã cho phụ thuộc vào thời gian lưu bùn Thời gian lưu bùn lâu hơn, chất cho electron (chất hữu cơ) sẽ đi đến chất nhận electron (nitrate) nhiều hơn là đi vào sinh khối, lượng nitrate sẽ bị khử nhiều hơn

III.1.3 AMMONIUM

của amoniac, mà còn tạo thành một phần ion NH4+

Kết quả là nồng độ của ion OH- trong dung dịch loãng tăng lên Chính vì vậy mà dung dịch nước của amoniac có phản ứng kiềm Tuy nhiên theo truyền thống