Nghiên cứu xử lý nitơ trong nước thải sinh hoạt phân tán bằng tổ hợp kị khí thiếu khí hiếu khí

DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Lượng chất bẩn của một người trong một ngày xả vào hệ thống thoát nước Bảng 2: Thành phần nước thải khu dân cư Bảng 3: Yêu cầu nước thải sau khi xử lý đạt QCVN 14:2

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành chương trình đại học và thực hiện tốt khóa luận tốt nghiệp, em đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 cùng các thầy cô viện Công nghệ Môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu và thầy cô giáo trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 đã tận tình dạy bảo truyền đạt những kiến thức bổ ích cho em trong suốt thời gian học tập tại trường

Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Ths Lê Cao Khải đã dành nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Em cũng xin chân thành cảm ơn các anh, chị cùng cán bộ viện Công nghệ Môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện cho em xây dựng mô hình nghiên cứu và tiến hành thực nghiệm được tốt nhất

Mặc dù em đã có nhiều cố gắng hoàn thiện khóa luận tốt nghiệp bằng tất cả nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp quý báu của quý thầy cô giáo

và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 5 năm 2013

Trần Thị Nga

DANH MỤC HÌNH

Hình 1: Chu trình nitơ trong tự nhiên

Hình 2: Đường cong clo hóa tới điểm đột biến đối với nước có amoni

Hình 3: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình nitrat hóa

Hình 4: Quá trình nitrat trên màng tế bào chất của vi khuẩn

Hình 5: Một số quy trình công nghệ xử lý nitơ trong nước thải

Hình 6: Hệ thí nghiệm

Hình 7: Sơ đồ hệ thống thiết bị thí nghiệm

Hình 8: Ảnh hưởng của COD vào, ra đến hiệu suất xử lý COD

Hình 9: Ảnh hưởng của tải lượng COD vào đến hiệu suất xử lý COD tổng Hình 10: Ảnh hưởng của NH4+ vào, ra đến hiệu suất xử lý NH4+ bể thiếu khí Hình 11: Ảnh hưởng của NH4+ vào, ra đến hiệu suất xử lý NH4+ bể kỵ khí Hình 12: Ảnh hưởng của NH4+ vào, ra đến hiệu suất xử lý NH4+ bể hiếu khí Hình 13: Ảnh hưởng của NH4+ vào, ra đến hiệu suất xử lý NH4+ tổng

Hình 14: Ảnh hưởng của NH4+ vào, ra đến hiệu suất xử lý NH4+ toàn hệ Hình 15: Ảnh hưởng của tải lượng NH4+ vào đến hiệu suất xử lý NH4+ tổng Hình 16: Ảnh hưởng của T-N vào, ra đến hiệu suất xử lý T-Nbể thiếu khí Hình 17: Ảnh hưởng của T-N vào, ra đến hiệu suất xử lý T-N bể kỵ khí Hình 18: Ảnh hưởng của T-N vào, ra đến hiệu suất xử lý T-Nbể hiếu khí Hình 19: Ảnh hưởng của T-N vào, ra đến hiệu suất xử lý T-Ntổng

Hình 20: Ảnh hưởng của NH4+ vào, ra đến hiệu suất xử lý T-N toàn hệ

Hình 21: Ảnh hưởng của tải lượng T-N vào đến hiệu suất xử lý T-N tổng

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Lượng chất bẩn của một người trong một ngày xả vào hệ thống thoát nước

Bảng 2: Thành phần nước thải khu dân cư

Bảng 3: Yêu cầu nước thải sau khi xử lý đạt QCVN 14:2008/BTNMT

Bảng 4: Kết quả phân tích một số chỉ tiêu trong nước thải

Bảng 5: Các chỉ tiêu trung bình các hợp chất nitơ trong nước thải sinh hoạt Bảng 6: Nồng độ NH4+ và NO2- gây cho nitrobacter

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

AO: Anoxic - Oxic

BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxygen sinh hóa

BOD5: Là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết các chất hữu cơ và sinh hóa do

vi khuẩn (có trong nước nói chung và nước thải nói riêng) gây ra, với thời gian xử lý nước là 5 ngày ở điều kiện nhiệt độ là 20C

BHT: Bùn hoạt tính

BTNMT: Bộ Tài Nguyên Môi Trường

COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxygen hóa học

DO: Lượng oxy hòa tan trong nước

DS (Dissolved Solids): Tổng hàm lượng các chất hòa tan

N (Nitrogen): Nitơ

LSH: Lọc sinh học

P (Phosphorus): Photpho

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

TCBYT: Tiêu chuẩn bộ y tế

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

TCXD: Tiêu chuẩn xây dựng

TDS: Chất rắn hòa tan

TS (Total Solids): Tổng hàm lượng các chất rắn

VSV: Vi sinh vật

SBR: Công nghệ xử lý hiếu khí theo mẻ

SS (Suspended Solids): Tổng hàm lượng các chất rắn lơ lửng

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 3

1.1.Tổng quan về nước thải sinh hoạt 3

1.1.1.Nguồn phát sinh của nước thải 3

1.1.2.Lưu lượng và thành phần nước thải sinh hoạt phân tán 3

1.2.Nguyên nhân dẫn đến sự ô nhiễm nitơ trong môi trường nước và trạng thái tồn tại của nitơ trong môi trường nước thải 6

1.2.1.Nguyên nhân dẫn đến sự ô nhiễm nitơ trong môi trường nước 6

1.2.2.Trạng thái tồn tại của nitơ 8

1.3.Tác hại của nitơ trong nước thải 12

1.3.1.Tác hại của nitơ đối với sức khỏe cộng đồng 12

1.3.2.Tác hại của ô nhiễm nitơ đối với môi trường 13

1.4.Tổng quan về công nghệ xử lý nitơ trong nước thải 13

1.4.1.Các phương pháp được ứng dụng để xử lý nước thải sinh hoạt 13

1.4.2.Các phương pháp xử lý nitơ trong nước thải hiện nay 15

1.4.2.1.Phương pháp Clo hóa đến điểm đột biến 15

1.4.2.2.Phương pháp thổi khí ở pH cao 17

1.4.2.3.Phương pháp sinh học 18

1.4.3.Xử lý nitơ trong nước thải sinh hoạt bằng phương pháp sinh học 18

1.4.4.Một số qui trình cơ bản ứng dụng trong xử lý nitơ trong nước thải bằng phương pháp sinh học 25

1.4.5.Ưu điểm công nghệ 29

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

2.1.Đối tượng và mục đích nghiên cứu 30

2.1.1.Đối tượng nghiên cứu 30

2.1.2.Mục đích nghiên cứu 30

2.2.Nội dung nghiên cứu 30

2.3.Phương pháp nghiên cứu 30

2.3.1.Phương pháp tài liệu thừa kế 30

2.3.2.Phương pháp thống kê toán học 31

2.3.3.Phương pháp phân tích 31

2.3.3.1.Phân tích amoni 31

2.3.3.2.Phân tích tổng nitơ 32

2.4.Phương pháp thực nghiệm 32

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 35

3.1.Ảnh hưởng của tải lượng COD đến hiệu suất xử lý COD 35

3.2.Ảnh hưởng tải lượng NH4+ đến hiệu suất xử lý NH4+ 37

3.2.1 Ảnh hưởng nồng độ NH4+ đến hiệu suất xử lý NH4+ ở bể thiếu khí 37

3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ NH4+ đến hiệu suất xử lý NH4+ ở bể kỵ khí 38

3.2.3 Ảnh hưởng nồng độ NH4+ đến hiệu suất xử lý NH4+ ở bể hiếu khí 39

3.2.4 Ảnh hưởng nồng độ và tải lượng NH4+ đến hiệu suất xử lý NH4+ tổng 40

3.3 Ảnh hưởng của dòng tuần hoàn đến hiệu suất xử lý NH4+ 42

3.3.1 Ảnh hưởng dòng tuần hoàn đến hiệu suất xử lý NH4+ ở bể thiếu khí 42

3.3.2 Ảnh hưởng dòng tuần hoàn đến hiệu suất xử lý NH4+ ở bể kỵ khí 42

3.3.3 Ảnh hưởng dòng tuần hoàn đến hiệu suất xử lý NH4+ ở bể hiếu khí 43

3.3.4 Ảnh hưởng dòng tuần hoàn đến hiệu suất xử lý NH4+ tổng 43

3.4 Ảnh hưởng của tải lượng T-N đến hiệu suất xử lý T-N 44

3.4.1 Ảnh hưởng của nồng độ T -N đến hiệu suất xử lý T - N ở bể thiếu khí 44

3.4.2 Ảnh hưởng của nồng độ T -N đến hiệu suất xử lý T - N ở bể kỵ khí 45

3.4.3 Ảnh hưởng của nồng độ T -N đến hiệu suất xử lý T - N ở bể thiếu

khí 46

3.4.4 Ảnh hưởng của nồng độ và tải lượng T-N đến hiệu suất xử lý T -N tổng 47

3.5 Ảnh hưởng của dòng tuần hoàn đến hiệu suất xử lý T -N 49

3.5.1 Ảnh hưởng dòng tuần hoàn đến hiệu suất xử lý T -N ở bể thiếu khí 49

3.5.2 Ảnh hưởng dòng tuần hoàn đến hiệu suất xử lý T -N ở bể kỵ khí 50

3.5.3 Ảnh hưởng dòng tuần hoàn đến hiệu suất xử lý T -N ở bể hiếu khí 50

3.5.4 Ảnh hưởng dòng tuần hoàn đến hiệu suất xử lý T -N tổng 51

KẾT LUẬN 52

PHỤ LỤC 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

MỞ ĐẦU

Phát triển bền vững kinh tế - xã hội - môi tường là mục tiêu hướng tới của hầu hết các quốc gia hiện nay Với sự phát triển kinh tế mạnh mẽ trong những năm qua nguồn phát sinh gây ô nhiễm môi trường ngày càng lớn nhưng Việt Nam chưa có biện pháp bảo vệ môi trường đúng đắn, do đó đã gây ra sức ép lớn đối với môi trường Tình trạng ô nhiễm không khí, nước mặt, nước ngầm ở các thành phố lớn, các khu công nghiệp đang ngày càng trầm trọng, gây tác động xấu đến cảnh quan môi trường và sức khỏe con người

Tốc độ đô thị hóa ở Viêt Nam rất nhanh chóng cùng với sự phát triển của công nghiệp Tỉ lệ dân số tại các thành thị tăng cùng với tốc độ đô thị hóa Nước thải từ các thành phố, khu dân cư tập trung, khu công nghiệp cũng tăng theo mức tăng dân số với số lượng thải lớn Lưu lượng nước thải của thành phố 20 vạn dân khoảng 40.000 - 60.000 m3/ ngày

Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là hàm lượng chất hữu cơ lớn (từ 55% - 65% tổng lượng chất bẩn) chứa nhiều VSV, trong đó có các VSV gây bệnh Thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải như BOD5 là 110 - 400 mg/l, tổng lượng nitơ T-N là 20 - 85 mg/l trong đó nitơ amoni 12-50 mg/l Cùng nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất trong các nhà máy, xí nghiệp cũng chứa nhiều loại tạp chất phức tạp, có nhiều loại chứa nhiều chất bẩn vô cơ, đặc biệt là các kim loại nặng như trong các ngành công nghiệp có công nghệ mạ Nước thải trong các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, thuộc da, giết mổ chứa nhiều các chất hữu cơ các vi khuẩn gây bệnh

Sự phát triển nhanh của nền kinh tế dẫn đến sự cải thiện về mức sống của người dân cũng như sự đòi hỏi về mức độ vệ sinh môi trường Vì vậy, xây dựng các công trình xử lý nước thải phải đạt các yêu cầu về chất lượng nguồn

nước xả ra Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải phải thấp hơn giá trị giới hạn cho phép quy định xả ra các loại nguồn nước mặt khác nhau

Một trong những chỉ tiêu cần phải đạt được là hàm lượng nitơ trong nước thải Mà hàm lượng cho phép của các thành phần dinh dưỡng N, P được quy định khá ngặt nghèo trong tiêu chuẩn thải của nhiều quốc gia cũng như của Việt Nam

Theo TCVN 67772: 2000 thì N - NH4+ không lớn hơn 0,05 mg/l với nguồn loại A và 1 mg/l với nguồn loại B Hàm lượng niơ trong nước thải cao làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người, đến môi trường và với các quá trình

xử lý khác trong trạm xử lý nước thải Vì vậy, trong xử lý nước thải ngoài việc xử lý các thành phần ô nhiễm hữu cơ (BOD, COD), SS… Việc xử lý các thành phần dinh dưỡng N, P cũng là yêu cầu rất quan trọng

Có nhiều biện pháp để khử niơ trong nước thải Trong giới hạn chuyên

đề này, tôi đưa ra biện pháp sinh học để khử niơ trong nước thải sinh hoạt phân tán bằng tổ hợp kỵ khí - thiếu khí - hiếu khí

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

NƯỚC THẢI SINH HOẠT

1.1 Tổng quan về nước thải sinh hoạt

1.1.1 Nguồn phát sinh của nước thải

Nước thải sinh hoạt là nước phát sinh từ các hoạt động của các cộng

đồng dân cư, gia đình, trung tâm thương mại, khu vui chơi giải trí…và được tính theo đầu người

1.1.2 Lưu lượng và thành phần nước thải sinh hoạt phân tán

Lưu lượng nước thải sinh hoạt được xác định trên cơ sở nước cấp Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt thường là từ 100 đến 250 l/người/ngày (đối với các nước đang phát triển) và từ 150 đến 500 l/người/ngày (đối với nước phát triển) Tiêu chuẩn cấp nước các đô thị nước ta hiện nay dao động từ 120 đến

180 l/người/ngày Đối với khu vực nông thôn, tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt

từ 50 đến 129 l/người/ngày Tiêu chuẩn nước thải phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước Thông thường tiêu chuẩn nước sinh hoạt lấy bằng 80 đến 100% tiêu chuẩn cấp nước cho mục đích nào đó Ngoài ra, lượng nước thải sinh hoạt của khu vực dân cư còn phụ thuộc vào điều kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết và tập quán sinh hoạt của nhân dân

Lượng nước thải tập trung của đô thị rất lớn Lượng nước thải của thành phố 20 vạn dân khoảng 40 đến 60 nghìn m3/ngày Tổng lượng nước thải của thành phố Hà Nội (năm 2006) gần 500.000 nghìn m3 /ngày

-Thành phần: Trong quá trình sinh hoạt, con người xả vào hệ thống thoát nước một lượng chất bẩn nhất định, phần lớn là các loại cặn, chất hữu

cơ, các chất dinh dưỡng Ở nước ta tiêu chuẩn TCXD 51:2007 quy định về lượng chất bẩn tính

cho một người dân xả vào hệ thống thoát nước trong một ngày theo bảng 1 sau đây

Bảng 1: Lượng chất bẩn của một người trong một ngày xả vào hệ thống

thoát nước (theo quy định của TCXD 51:2007)

Lượng nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước, đặc điểm hệ thống thoát nước điều kiện trang thiết bị vệ…và có thể tham khảo theo bảng 2 sau đây

Bảng 2: Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư

Như vậy nước thải sinh hoạt của đô thị, các khu dân cư và các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng có khối lượng lớn, hàm lượng chất bẩn cao,

nhiều vi khuẩn gây bệnh là một trong những nguồn gây ô nhiễm chính đối với môi trường nước Và một vấn đề đặt ra yêu cầu chất lượng nước thải sau khi

xử lý phải đạt tiêu chuẩn môi trường (Bảng 3: Tiêu chuẩn thải)

Bảng 3: Yêu cầu nước thải sau khi xử lý đạt QCVN 14:2008/BTNMT

1.2.1 Nguyên nhân dẫn đến sự ô nhiễm nitơ trong môi trường nước

Nguyên nhân chính dẫn đến ô nhiễm nitơ trong nước theo đánh giá của các nhà khoa học là từ các nguồn: nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp có chứa các hợp chất nitơ, phân bón sử dụng trong sản xuất nông nghiệp Bên cạnh đó, rác thải ở nhiều khu dân cư không được thu gom và

xử lý đã tác động tới nguồn nước

Kết quả phân tích nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện… ở các

đô thị và khu dân cư khu vực phía bắc của Bộ môn Cấp thoát nước - Môi trường nước của Đại học Xây dựng cho thấy nồng độ N - amoni trong các loại nước thải này là khá cao (bảng 4)

Bảng 4 - Kết quả phân tích một số chỉ tiêu trong nước thải

cống chung

Nước thải cống riêng

Nước thải bệnh viện

Hiện nay, trong các ngành sản xuất nông nghiệp, chăn nuôi được đưa lên thành sản xuất hàng hóa lớn, năm 2010 đàn trâu trên 2,9134 triệu con, bò 5,9163 triệu con, lợn 27,37 triệu con, gia cầm 300,5 triệu con Như vậy mỗi năm có trên 100 triệu tấn phân và nước thải từ chăn nuôi góp phần làm mất vệ sinh và ô nhiễm môi trường, đặc biệt các nguồn thải này đều có hàm lượng nitơ - amoni rất cao

Một số ngành công nghiệp có nước thải chứa các chất nitơ cũng là những nguồn gây nên tình trạng ô nhiễm nitơ trong môi trường nước Điển hình là ngành giết mổ gia súc Các cơ sở giết mổ gia súc cũng là nơi gây ô nhiễm không nhỏ đến môi trường Chỉ tính lượng thịt lợn, trâu, bò, gia cầm…ở TP Hà Nội và TP Hồ Chí Minh mỗi thành phố trong một ngày tiêu thụ trên 200 tấn thịt, phải có 280 - 300 lò mổ tư nhân ở ngoại thành phục vụ Trâu, bò được nhốt tập trung trong các chuồng trại chờ đến ngày làm thịt đã thải ra môt lượng phân lớn, làm ảnh hưởng xấu đến môi trường Một lượng nước thải lớn từ các hoạt động giết mổ gia súc thải ra môi trường gây ô nhiễm nguồn nước, nhất là ô nhiễm chất dinh dưỡng, hữu cơ, vi sinh vật

Trên thực tế có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến sự ô nhiễm nitơ trong môi trường nước, nhưng nguyên nhân chính như đã đề cập là do nguồn nước thải ra từ nhiều lĩnh vực hoạt động phát triển của con người (sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, các làng nghề…) Với mức độ tăng trưởng kinh tế như hiện nay, chắc chắn Việt Nam sẽ gặp khó khăn đáng kể với vấn

đề ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng nếu không có biện pháp xử lý phù hợp và kịp thời

1.2.2 Trạng thái tồn tại của nitơ trong nước thải

Trong nước thải, các hợp chất của nitơ tồn tại dưới 3 dạng: các hợp chất hữu cơ, amoni và các hợp chất dạng oxy hoá (nitrit và nitrat) Các hợp chất nitơ là

các chất dinh dưỡng, chúng luôn vận động trong tự nhiên, chủ yếu nhờ các quá trình sinh hoá

Hình 1: Chu trình nitơ trong tự nhiên

Hợp chất hữu cơ chứa nitơ là một phần cấu thành phân tử protein hoặc là thành phần phân huỷ protein như là các peptit, axit amin, urê

Hàm lượng amoniac (NH3) chính là lượng nitơ amoni (NH4+) trong nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp thực phẩm và một số loại nước thải khác

có thể rất cao Các tác nhân gây ô nhiễm nitơ trong nước thải công nghiệp: chế biến sữa, rau quả, đồ hộp, chế biến thịt, sản xuất bia, rượu, thuộc da

Trong nước thải sinh hoạt nitơ tồn tại dưới dạng vô cơ (65%) và hữu cơ (35%) Nguồn nitơ chủ yếu là từ nước tiểu Mỗi người trong một ngày xả vào

hệ thống thoát nước 1,2 lít nước tiểu, tương đương với 12 g nitơ tổng số Trong

số đó nitơ trong urê (CO(NH2)2) là 0,7g, còn lại là các loại nitơ khác Urê thường được amoni hoá theo phương trình như sau

 Trong mạng lưới thoát nước urê bị thuỷ phân:

Khử nitơrat

Cố định nitơ

 Sau đó bị thối rữa:

(NH4)2CO3 → 2NH3 + CO2 + H2O (2)

Như vậy NH3 chính là lượng nitơ amoni trong nước thải Trong điều kiện yếm khí amoniac cũng có thể hình thành từ nitrat do các quá trình khử nitrat của vi khuẩn Denitrificans

Lượng chất bẩn nitơ amoni (N-NH4) một người trong một ngày xả vào

hệ thống thoát nước: 7g/ng.ngày

Trong thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư

Bảng 5 Các chỉ tiêu trung bình các hợp chất nitơ trong nước thải sinh hoạt

Nitrit (NO2-) là sản phẩm trung gian của quá trình oxy hoá amoniac hoặc nitơ amoni trong điều kiện hiếu khí nhờ các loại vi khuẩn Nitrosomonas Sau

đó nitrit hình thành tiếp tục được vi khuẩn Nitrobacter oxy hoá thành nitrat

Các quá trình nitrit và nitrat hoá diễn ra theo phản ứng bậc I:

Các phương trình phản ứng của quá trình nitrit và nitrat hoá được biểu diễn như sau:

Nitrit là hợp chất không bền, nó cũng có thể là sản phẩm của quá trình khử nitrat trong điều kiện yếm khí

Ngoài ra, nitrit còn có nguồn gốc từ nước thải quá trình công nghiệp điện hoá Trong trạng thái cân bằng ở môi trường nước, nồng độ nitrit, nitrat thường rất thấp, nó thường nhỏ hơn 0,02 mg/l Nếu nồng độ amoni, giá trị pH và nhiệt

độ của nước cao, quá trình nitrit hoá diễn ra thuận lợi, và nồng độ của nó có thể đạt đến giá trị lớn Trong quá trình xử lý nước, nitrit trong nước sẽ tăng lên đột ngột

Nitrat (NO3-) là dạng hợp chất vô cơ của nitơ có hoá trị cao nhất và có nguồn gốc chính từ nước thải sinh hoạt hoặc nước thải một số ngành công nghiệp thực phẩm, hoá chất, chứa một lượng lớn các hợp chất nitơ Khi vào sông hồ, chúng tiếp tục bị nitrat hoá, tạo thành nitrat

Nitrat hoá là giai đoạn cuối cùng của quá trình khoáng hoá các chất hữu

cơ chứa nitơ Nitrat trong nước thải chứng tỏ sự hoàn thiện của công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Mặt khác, quá trình nitrat hoá còn tạo nên sự tích lũy oxy trong hợp chất nitơ để cho các quá trình oxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ tiếp theo, khi lượng oxy hoà tan trong nước rất ít hoặc bị hết

Khi thiếu oxy và tồn tại nitrat hoá sẽ xảy ra quá trình ngược lại: tách oxy khỏi nitrat và nitrit để sử dụng lại trong các quá trình oxy hoá các chất hữu cơ khác Quá trình này được thực hiện nhờ các vi khuẩn phản nitrat hoá (vi khuẩn yếm khí tuỳ tiện) Trong điều kiện không có oxy tự do mà môi trường vẫn còn chất hữu cơ cácbon, một số loại vi khuẩn khử nitrat hoặc nitrit để lấy oxy cho quá trình oxy hoá các chất hữu cơ Quá trình khử nitrat được biểu diễn theo phương trình phản ứng sau đây:

4NO3- + 4H+ + 5Chữu cơ 5CO2 + 2N2 + 2H2O Trong quá trình phản nitrat hoá, 1g nitơ sẽ giải phóng 1,71g O2 (khử nitrit) và 2,85g O2 (khử nitrat)

1.3 Tác hại của nitơ trong nước thải

1.3.1Tác hại của nitơ đối với sức khỏe cộng đồng

Trên bình diện sức khoẻ nitơ tồn tại trong nước thải có thể gây nên hiệu ứng về môi trường Sự có mặt của nitơ trong nước thải có thể gây ra nhiều ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái và sức khoẻ cộng đồng Khi trong nước thải có nhiều amoniac có thể gây độc cho cá và hệ động vật thuỷ sinh, làm giảm lượng oxy hoà tan trong nước Khi hàm lượng nitơ trong nước cao cộng thêm hàm lượng photpho có thể gây phú dưỡng nguồn tiếp nhận làm nước có màu và mùi khó chịu đặc biệt là lượng oxy hoà tan trong nước giảm mạnh gây ngạt cho cá và hệ sinh vật trong hồ

Khi xử lý nitơ trong nước thải không tốt, để hợp chất nitơ đi vào trong chuỗi thức ăn hay trong nước cấp có thể gây nên một số bệnh nguy hiểm Nitrat tạo chứng thiếu vitamin và có thể kết hợp với các amin để tạo thành các nitrosamin là nguyên nhân gây ung thư ở người cao tuổi Trẻ sơ sinh đặc biệt nhạy cảm với nitrat lọt vào sữa mẹ, hoặc qua nước dùng để pha sữa Khi lọt vào cơ thể, nitrat chuyển hóa thành nitrit nhờ vi khuẩn đường ruột Ion nitrit còn nguy hiểm hơn nitrat đối với sức khỏe con người Khi tác

dụng với các amin hay alkyl cacbonat trong cơ thể người chúng có thể tạo thành các hợp chất chứa nitơ gây ung thư Trong cơ thể Nitrit có thể oxy hoá sắt II ngăn cản quá trình hình thành Hb làm giảm lượng oxy trong máu có thể gây ngạt, nôn, khi nồng độ cao có thể dẫn đến tử vong

1.3.2 Tác hại của ô nhiễm nitơ đối với môi trường

Nitơ trong nước thải cao, chảy vào sông, hồ làm tăng hàm lượng chất dinh dưỡng Do vậy nó gây ra sự phát triển mạnh mẽ của các loại thực vật phù

du như rêu, tảo gây tình trạng thiếu oxy trong nước, phá vỡ chuỗi thức ăn, giảm chất lượng nước, phá hoại môi trường trong sạch của thủy vực, sản sinh nhiều chất độc trong nước như NH4+, H2S, CO2, CH4 tiêu diệt nhiều loại sinh vật có ích trong nước Hiện tượng đó gọi là phú dưỡng nguồn nước Hiện nay, phú dưỡng thường gặp trong các hồ đô thị, các sông và kênh dẫn nước thải Đặc biệt là tại khu vực Hà Nội, sông Sét, sông Lừ, sông Tô Lịch đều có màu xanh đen hoặc đen, có mùi hôi thối do thoát khí H2S Hiện tượng này tác động tiêu cực tới hoạt động sống của dân cư đô thị, làm biến đổi hệ sinh thái của nước hồ, tăng thêm mức độ ô nhiễm không khí của khu dân cư

Sự có mặt của nitơ có thể gây cản trở cho các quá trình xử lý làm giảm hiệu qủa làm việc của các công trình Mặt khác nó có thể kết hợp với các loại hoá chất trong xử lý để tạo các phức hữu cơ gây độc cho con người

Với đặc tính như vậy việc xử lý nitơ trong giai đoạn hiện nay đang là vấn đề đáng được nghiên cứu và ứng dụng Vấn đề này đã được các nhà nghiên cứu, các học giả đi sâu tìm hiểu

1.4 Tổng quan về công nghệ xử lý nitơ trong nước thải

1.4.1 Các phương pháp được ứng dụng để xử lý nước thải sinh hoạt

Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt hiện nay được chia thành: + Phương pháp cơ học : được sử dụng để tách các tạp chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải Các công trình xử lý

cơ học bao gồm: thiết bị chắn rác, bể điều hòa, bể lắng, lọc, vớt dầu mỡ…

+ Phương pháp hóa lý: có bổ sung thêm hóa chất từ ngoài vào, bao gồm phương pháp keo tụ tạo bông, trung hòa, tuyển nổi, hấp thụ, hấp phụ, trao đổi ion, oxi hóa khử, phương pháp điện hóa…

+ Phương pháp sinh học: sử dụng các vi sinh vật có sẵn trong nước thải hoặc bổ sung thêm các chủng, giống vi sinh vật để nâng cao hiệu quả xử

lý nước thải Các phương pháp sinh học có thể duy trì trong các điều kiện yếm khí (không có oxy) thiếu khí và hiếu khí (bổ sung thêm oxy từ ngoài vào) Hiện nay, việc kết hợp các phương pháp xử lý một cách khoa học giúp mang lại hiệu quả cao trong xử lý nước thải, giảm chi phí đầu tư, vận hành… Căn cứ đặc tính đầu vào và đầu ra của nước thải sinh hoạt mà hiện nay trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng công nghệ xử lý thường là kết hợp xử lý cơ học và phương pháp xử lý sinh học qua các bước sau:

 Tiền xử lý: có nhiệm vụ loại bỏ ra khỏi nước thải tất cả các vật có thể gây tắc nghẽn đường ống làm hư hại máy bơm

+ Loại bỏ vật lơ lửng có kích thước lớn trong nước thải: gỗ, vỏ hoa quả…

+ Loại bỏ cặn nặng như các mảnh kim loại thủy tinh, cát…

+ Loại bỏ phần lớn dầu mỡ

Trong tiến xử lý có các bước sau:

+ Song chắn rác thô: Loại bỏ rác có kích thước nhỏ hơn những loại cặn này thường gây tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm thoáng cho các bước sau:

- Xử lý sơ bộ: có nhiệm vụ lắng cát và tách dầu mỡ ra khỏi nước thải đồng thời tiến hành điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải

Trong bước xử lý sơ bộ thường qua các giai đoạn sau:

+ Bể lắng cát và vớt dầu mỡ thường đặt sau song chắn rác thô và trước

bể điều hòa để loại bỏ cặn thô như cát sỏi…để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn

+ Bể điều hòa: Dùng để điều hòa lưu lượng cũng như nồng độ nước thải Trong bể có hệ thống khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và san đều nồng độ các chất bẩn trong thể tích toàn bể không cho cặn lắng trong bể

- Xử lý sinh học: Mục đích quá trình xử lý sinh học và lợi dụng các hoạt động sống và sinh sản của vi sinh vật để khử các hợp chất hữu cơ chứa cacbon, nitơ, photpho trong nước thải đây là bước xử lý quan trọng cho nước thải sinh hoạt quyết định chất lượng đầu ra Với hiệu suất xử lý khá cao 90-99% ít sử dụng hóa chất, chi phí xử lý thấp hơn so với các phương pháp khác

Có rất nhiều công nghệ xử lý khác nhau được áp dụng cho bước xử lý sinh học nước thải như dung bể thổi khí liên tục (aeroten) bể SBR công nghệ kết hợp quá trình thiếu khí và hiếu khí (AO)…

Xử lý bùn cặn trong nước thải: Trong nước thải có các chất không hòa tan như cát, cặn lắng…được phơi khô hoặc ép làm giảm thể tích và vận chuyển về bãi chôn lấp

Giai đoạn khử trùng: Nhằm tiêu diệt vi sinh vật có hại là giai đoạn bắt buộc với một số loại nước thải nhằm đảm bảo nước khi thải ra ngoài không gây hại đến môi trường

Xử lý mùi phát tán: Mùi sinh ra ở các bể thu gom nước thải ban đầu được thu gom và xử lý qua tháp hấp thụ trước khi thải ra môi trường không khí

1.4.2 Các phương pháp xử lý nitơ trong nước thải hiện nay

Đã có nhiều phương pháp nhiều công trình xử lý nitơ trong nước thải được nghiên cứu và đưa vào vận hành trong đó có cả các phương pháp hoá lý (sục khí đuổi amoniac trong môi trường kiềm, xử lý nitơ tồn tại dưới dạng

NH4+), hóa học (oxy hóa bằng các chất oxi hóa gốc Clo) hoặc sinh học

1.4.2.1 Phương pháp clo hóa tới điểm đột biến

Clo gần như là hóa chất duy nhất có khả năng oxy hóa amoni/amoniac

ở nhiệt độ phòng thành N2 Khi hòa tan clo trong nước, tùy theo pH của nước

mà Clo có thể nằm ở dạng HClO hay ClO- do có phản ứng theo phương trình:

Với Fe 2+ , S 2-  Clo dư

Những nước nghiên cứu trước đây cho thấy, tốc độ phản ứng của clo với chất hữu cơ bằng nửa so với phản ứng với amoni Khi amoni phản ứng gần hết, clo sẽ phản ứng với các chất hữu cơ có trong nước để hình thành nhiều chất cơ clo có mùi đặc trưng khó chịu, trong đó, khoảng 15% là các hợp chất nhóm Trihalometan - THM và axit axetic halogen (HAA) hóa đều là các chất có khả năng gây ung thư và bị hạn chế nồng độ nghiêm ngặt

Phương pháp này có những hạn chế như tiêu tốn nhiều hóa chất, giá thành xử lý cao lại sinh ra nhiều hợp chất clo độc hại Ngoài ra, với lượng clo cần dùng rất lớn, vấn đề an toàn cũng là vấn đề cần được lưu ý Đây là những

lý do khiến phương pháp này không còn được sử dụng để xử lý amoni trong nước thải

1.4.2.2 Phương pháp thổi khí ở pH cao

Amoni trong nước tồn tại dưới dạng cân bằng:

NH4+ ↔ NH3(khí hòa tan) + H+ với pKα = 9,5 Như vậy, ở pH gần 7 chỉ có một lượng rất nhỏ khí NH3 so với amoni Nếu nâng pH tới 9,5 tỷ lệ [NH3]/[NH4+] = 1, và càng tăng pH cân bằng càng chuyển về phía tạo thành NH3 Khi đó nếu áp dụng các kĩ thuật sục thổi khí thì NH3 sẽ bay hơi theo định luật Henry, làm chuyển cân bằng về phía phải:

NH4+ + OH- ↔ NH3↑ + H2O Trong thực tế pH phải tăng lên xấp xỉ 11, lượng khí cần để đuổi NH3 ở mức 1600 m3 không khí/ 1m3 và quá trình rất phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường Phương pháp này áp dụng được cho nước thải, tuy nhiên khó có thể

xử lý triệt để N-amoni trong nước như: phương pháp trao đổi ion, phương pháp ozon hóa với chất xúc tác Bromua [6] Tuy nhiên, chi phí xử lý của các phương pháp này quá cao, cũng như hiệu quả xử lý phụ thuộc nhiều vào thành phần của nước nên không phù hợp trong xử lý nước thải

1.4.2.3 Phương pháp sinh học

Ngày nay, phương pháp sinh học đã trở thành phương pháp chủ đạo

trong xử lý nitơ trong nước thải, do những ưu điểm của nó như sau:

 Hiệu quả xử lý đạt rất cao, có thể đạt 90 - 99%

 Ít sử dụng hóa chất, chi phí năng lượng cho một đơn vị thể tích xử lý thấp so với các phương pháp khác và do những ưu điểm trên nên phương pháp sinh học mang tính kinh tế cao

Trong phương pháp này, amoni sẽ bị chuyển hóa thành nitrat rồi N2 nhờ hoạt tính của vi sinh vật trong tự nhiên Cơ sở lý thuyết cũng như các sơ đồ công nghệ được áp dụng trong xử lý nitơ trong nước thải được trình bày chi tiết trong phần tiếp theo

1.4.3 Xử lý nitơ trong nước thải bằng phương pháp sinh học

Cơ sở lý thuyết của các quá trình sinh học xử lý nitơ trong nước thải Bước 1: xử lý sơ bộ:

- Nước thải sinh hoạt chảy vào hệ thống thu gom nước thải và chảy vào

bể gom - điều hòa Trước khi vào bể gom nước thải được cho qua hệ thống tách rác thô loại bỏ hết các loại rác lớn như bao bì, giấy vụn

- Ở bể gom điều hòa có thể có hệ thống sục khí dưới đáy bể để làm thoáng nước thải và khuấy trộn đồng đều nồng độ nước thải khi bước vào các bước xử lý tiếp theo

- Ở bể gom đặt 2 máy bơm nước thải trong đó 1 máy bơm chạy và 1 máy bơm dự phòng các máy bơm này hoạt động theo chế độ bằng tay hoặc tự động theo nước trong bể Bơm nước thải có gắn biến tần nên rất thuận lợi cho quá trình điều chỉnh lưu lượng nước thải

Bước 2 Xử lý sinh học

- Điều kiện: môi trường sống cùng quần thể sinh vật phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải

- Hệ thống bể xử lý sinh học có mục đích là oxy hóa COD, BOD đồng thời khử Nitơ và quá trình Nitrat hóa - khử nitrat

+ Quá trình Nitrat hóa

 Vi sinh vật và điều kiện của quá trình Nitrat hóa

Vi sinh vật của quá trình nitrat hóa thuộc 2 nhóm vi sinh vật: Nitrosomonas và Nitrobacter Đây là vi sinh vật tự dưỡng hóa năng vì chúng nhận được năng lượng cho sự tăng trưởng và tổng hợp tế bào phần lớn là từ quá trình oxy hóa các hợp chất cacbon vô cơ (HCO3- là chính) và nitơ vô cơ Ngoài ra chúng tiêu thụ mạnh oxy (vi khuẩn hiếu khí)

Các nhóm vi sinh vật này đều có những yêu cầu khá đặc trưng đối với các đặc điều kiện môi trường như pH, nhiệt độ, oxy hòa tan (DO) và chúng

có tốc độ tăng sinh khối ở mức thấp hơn nhiều so với vi khuẩn dị dưỡng

Nitrosomonas chỉ có thể oxy hóa NH4+ thành NO2-, sau đó nitrobacter làm chức năng chuyển hóa NO2- thành NO3-

 Cơ chế của quá trình Nitrat hóa

Quá trình chuyển hóa về mặt hóa học với sự tham gia của vi sinh vật được viết như sau:

NH4+ + 1,5 O2 Nitrosomonas NO 2 - + 2H + + H2O (1) NO2 - + 0,5O2 Nitrobacter NO3 - (2)

Nếu tính cả quá trình tổng hợp sinh khối (vi khuẩn), theo Gujer và Jenkins [6] ta có:

1,02 NH4 + + 1,89O2 + 2,02HCO3 - VSV 0,0021 C5H7O2N +

Như vậy, 1gam N-NH4+ tiêu thụ 4,3 g O2, 1gam N-NH4+ tiêu thụ 7,2 g độ kiềm (quy về CaCO3)

Từ phương trình (4) ta có thể thấy điều kiện cơ bản cho quá trình Nitrat hóa là phải đảm bảo độ kiềm cho vi sinh vật thực hiện quá trình oxy hóa

 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình Nitrat hóa:

- Ảnh hưởng của pH tới quá trình nitrat hóa

Thực nghiệm cho thấy pH có ảnh hưởng lớn đến quá trình nitrat hóa Nghiên cứu của Grady và Lim [5] cho thấy vi khuẩn nitrat hóa rất nhạy cảm

với pH, đối với Nitrosomas có dải pH tối ưu từ 7,0 đến 8,0 Và đối với

nitrobacter từ 7,5 đến 8,0 Nhưng bên cạnh đó nghiên cứu của Skadsen và

cộng sự (1996) lại cho thấy một số loài có thể thích hợp ở mức pH > 9 [8] Tuy nhiên, Odell và cộng sự (1996) lại cho rằng còn rất nhiều những yếu tố khác làm ảnh hưởng tới sự tồn tại và phát triển của vi khuẩn nitrat và nghiên cứu của ông lại chỉ ra rằng pH thích hợp cho vi khuẩn này từ 6,6 đến 9,7 [9] Tóm lại khoảng pH thích hợp cho quá trình nitrat hóa là pH = 7,0 - 8,5 là xung quanh giá trị pH = 8

Hình 4: ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình nitrat hóa

Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ của quá trình nitrat hóa Tốc độ tăng trưởng tế bào tăng khi tăng nhiệt độ đến giá trị giới hạn khoảng

350C Nếu nhiệt độ quá cao (> 350C) sẽ làm giảm hoạt tính của vi sinh, gây ức chế hoạt động và có khi gây chết vi sinh vật Khoảng nhiệt độ có thể ứng dụng được là 5 - 350C, khoảng tối ưu là 30 - 350C

- Ảnh hưởng của các chất độc tới sự phát triển của vi khuẩn nitrat hóa

So với các vi khuẩn dị dưỡng, các vi khuẩn tự dưỡng nitrat hóa nhạy cảm với nhiều kim loại nặng và hóa chất Một số chất có thể gây độc cho Nitromonas như: aniline, athylenediamine, hexamethylendiamine và monoethanolamin, Beckman cùng nhóm nghiên cứu chỉ ra rằng: với lượng đồng (Cu) và Crôm (Cr) nhỏ ở nồng độ 1,0 mg/l hoặc nhỏ hơn thì sẽ không gây ảnh hưởng cho quá trình nitrat hóa Đối với kẽm (Zn) và niken (Ni), nồng

độ nhỏ hơn 0,5 mg/l đã làm giảm tốc độ của quá trình nitrat hóa

- Ảnh hưởng của nồng độ NH 4 + tới quá trình nitrat

Turk, O., và Mavinic, D.S (1986) [14] đã chỉ ra rằng các quá trình oxy hóa nitrit bị ức chế khi nồng độ NH3 đạt 0,1 - 1 mg/l và ở nồng độ NH3 từ 5 -

20 mg/l, quá trình oxy hóa NH4+ cũng bị ức chế Tuy nhiên, Ford cùng nhóm nghiên cứu (1980) [11] lại cho số liệu về nồng độ gây ức chế quá trình oxy hóa nitrit cao hơn nhiều (10 - 150 mgNH3/l) Nồng độ NH4+ và NO2- gây ức chế Nitrobacter được đưa ra trong bảng 6

+Quá trình khử Nitrat

 Vi sinh vật và điều kiện quá trình khử Nitrat hóa

Khác với quy trình nitrat hóa quá trình khử nitrat sử dụng oxy từ nitrat nên gọi là anoxic (thiếu khí) Các vi khuẩn ở đây là vi khuẩn dị dưỡng nghĩa

là cần nguồn cacbon hữu cơ để tạo nên sinh khối mới

NO3- → NO2- → NO (k) → N2O (k) → N2 (k) Quá trình này đòi hỏi nguồn cơ chất - chất cho điện tử, chúng có thể

là chất hữu cơ (phổ biến là các dạng cacbon hữu cơ), H2 và S Khi có mặt đồng thời NO3- và các chất điện tử bị oxy hóa, đồng thời NO3- nhận điện và bị khử về N2

Gayle [7] đã phân lập được ít nhất 14 loại vi khuẩn tham gia vào quá trình khử nitrat Những nhóm vi khuẩn phổ biến là: Bacillus denitrificans, Micrococus denitrificans, Pseudomonas stutzeri và Achromobacter sp,

paracocus, Spirilium và Thiobaccilus, v.v phần lớn các vi khuẩn loại này là

dị dưỡng nghĩa là chúng dùng cacbon hữu cơ mà chúng sẽ oxy hóa để tổng hợp tế bào mới

Chỉ có Thiobaccilus denitrifcans là sử dụng nguồn điện tử từ S

nguyên tố để tạo năng lượng và nguồn cacbon vô cơ (từ CO2 và HCO3-) để tổng hợp tế bào mới

 Cơ chế của quá trình khử nitrat

Hình 5 dưới đây, minh họa quá trình khử nitrat hóa trên màng tế bào chất của vi khuẩn:

Hình 5: Quá trình nitrat trên màng tế bào chất của vi khuẩn

Các phương trình tỉ lượng của quá trình khử nitrat hóa phụ thuộc vào bản chất nguồn cacbon sử dụng như sau:

6NO3 - + 5 CH3OH VSV 3N2 + 5CO2 + 7 H2O + OH - (5) 8NO3 - + 5 CH3COOH VSV 4N2 + 10CO2 + 6H2O + 8OH - (6) 8NO3 - + 5CH4 VSV 4N2 + 5CO2 + 6H2O +8OH - (7) 10NO + C10 H19O3N VSV 5N2 +10CO2 + 3H2O + NH3 + 10OH - (8 ) Ghi chú: C10 H19O3N - công thức trung bình của nước thải sinh hoạt

Nhóm OH- sẽ phản ứng với CO2 tạo độ kiềm bicacbonat:

Cứ 1 mg/l NO3- bị khử thì sinh ra 3,57 mg/l độ kiềm Nếu trong hệ có

NH3 thì lượng kiềm sinh ra sẽ ít hơn

 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử Nitrat hóa

Điều kiện phát triển vi khuẩn khử nitrat hóa: pH 7 - 8; nhiệt độ từ 5 - 350C [20], cơ chất là chất tan, càng dễ được vi sinh vật hấp thụ càng tốt

Mặc dù methanol là chất phổ biến nhất, nhưng nó chưa phải là chất tốt nhất về mặt nhiệt học Monteith (1980) đã ghi nhận là trong số 30 loại nước thải công nghiệp có 22 loại (thải bia và rượu) dùng trong khử nitrat hóa tốt hơn methanol Vi khuẩn khử nitrat hóa có sức chịu độc hơn vi khuẩn tự dưỡng Tuy nhiên, vẫn cần lưu ý các trường hợp sau:

1 DO ức chế men nitrit (mạnh hơn so với tác động lên men khử nitrat) Nếu có DO, nitrit sẽ tích lũy Nếu DO = 5% mức bão hòa, tốc độ tạo khí NOx

giảm, nếu đạt 13% thì men khử nitrit không hoạt động, nếu hơn 13% thì men

khử nitrat cũng bị ức chế

2 Bản thân nitrit cũng là chất độc Nếu N-NO2- ≥ 14 mg/l ở pH = 7 thì

quá trình chuyển hóa chất hữu cơ bởi Pseudomonas Aeruginosa sẽ chậm lại, ở

nồng độ 350 mg/l quá trình bị ức chế hoàn toàn (kể cả quá trình oxic dùng chất nhận e- là O2) Tương tự, các khí NOx cũng là chất độc

3 Sự khử đối với NO2- bị ảnh hưởng mạnh khi giảm pH < 7,5 (ngược lại đối với sự khử NO3-)

pháp sinh học khác nhau Chúng giống nhau ở nguyên lý là thực hiện các quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa nhưng khác nhau ở cách sắp xếp trình tự các quá trình trong sơ đồ xử lý và nguồn cacbon sử dụng Các quá trình này có thể

là sinh trưởng lơ lửng, sinh trưởng bám dính hay sinh trưởng lơ lửng - bám dính kết hợp Sau đây là một số quy trình cơ bản thường được ứng dụng trong

xử lý nitơ trong nước thải

Trong quá trình (a) (Hình 6) cho hiệu suất xử lý cao (70 - 90%) vì toàn

bộ nitrat sinh ra trong bể hiếu khí sẽ được đưa qua quá trình khử nitrat Trong quá trình này, quá trình tái sục khí tiếp theo quá trình khử nitrat là cần thiết nhằm xử lý thành phần hữu cơ dư sau khử nitrat Quy trình công nghệ này có nhược điểm là phức tạp, cần phản bổ sung cơ chất hữu cơ cho quá trình khử nitrat

Bể hiếu khí

Tái sục khí

Bể lắng

(Khử nitrat hóa)