Vào những thập niên 80-90 của thế kỷ 20, một số nghiên cứu ở Đức và Hà Lan đã cho thấy rằng quá trình nitrat hố và khử nitrat khơng phải là cơ chế duy nhất cho quá trình khử nitơ trong nƣớc thải. Đến năm 1995, Mulder và các cộng sự đã tìm ra một cơ chế khác của quá trình khử nitơ và gọi tên là anammox với chủng vi khuẩn chủ
d KMMM
d*
max,
HVTH: HỒ THANH HIỀN Trang 14
yếu của quá trình là Planctomycetables với 3 nhĩm: Scalindua, Brocadia
anammoxidans và Kuenenia stuttgartiensis.
Hình 2.2 Vi khuẩn anammox dưới kính hiển vi (x1000)
Cơ chế của quá trình là phản ứng oxy hĩa kị khí amoni, trong đĩ amoni bị oxi hĩa bởi nitrit để tạo thành nitơ tự do, khơng cần cung cấp chất hữu cơ cho quá trình phân hủy sinh học này.
Quá trình khử nitơ trong nƣớc thải bằng hệ vi khuẩn anammox cĩ thể biểu diễn nhƣ hình 2.3.
Hình 2.3 Quá trình khử nitơ truyền thống và quá trình anammox
Phản ứng cĩ thể biễu diễn nhƣ sau:
NH4+ + NO2- N2 + 2H2O (2.23)
HVTH: HỒ THANH HIỀN Trang 15
1,02N2 + 0,26NO3- + 0,066CH2O0,5N0,15 +2,03H2O (2.24)
Đặt điểm của vi khuẩn anammox
o Vi khuẩn anammox cĩ màu nâu đỏ.
o Thời gian nhân đơi khoảng 10,6 ngày.
o Tốc độ tiêu thụ nitơ khá cao, đạt 0,82gN/gVSS.ngày.
o Hoạt tính của anammox bị ảnh hƣởng khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời, giảm từ 30 – 50% hoạt tính.
o Vi khuẩn anammox cĩ thể hoạt động trong khoảng nhiệt độ từ 20oC đến 43oC, nhiệt độ tối ƣu là 40oC.
o pH của vi khuẩn anammox ở khoảng 6,4 – 8,3, pH tối ƣu là 8.
o Anammox là vi khuẩn kị khí, vì vậy trong mơi trƣờng cĩ nồng độ oxi hĩa tan lớn hơn 0,5% thì hoạt tính của anammox bị ức chế.
o Vi khuẩn anammox là nhĩm vi khuẩn tự dƣỡng, chúng khơng dùng nguồn cacbon hữu cơ (COD) để phát triển.
o Tỉ lệ NH4-N/NO2-N và nồng độ của NO2-N cũng ảnh hƣởng đến quá trình anammox. Tỉ lệ NH4-N/NO2-N phải là 1/1,32 theo lý thuyết. Tuy nhiên, theo thí nghiệm của Van Hulle và cộng sự (2003) cho thấy tỉ lệ này cĩ thể thay đổi từ 0,5 – 1,5. Theo Strous và cộng sự (1999), thì quá trình anammox khơng thể hoạt động khi nồng độ NO2-N lớn hơn 100mg/l.
o Vi khuẩn anammox bị ức chế khi nồng độ NO2-N vƣợt quá 70 mg/lit trong vài ngày (theo van Dongen et al, 2001). Theo báo cáo của Fux et al (2004) hoạt tính của anammox bị ức chế nghiêm trọng khi nồng độ nitrit đạt 30 – 50 mg NO2-N /lit trong 6 ngày.
Quá trình anammox đƣợc xem nhƣ là một quá trình ―đáng giá‖ cho việc ứng dụng cơng nghệ xử lý sinh học để xử lý nitơ trong nƣớc thải, đặc biệt là nitơ cĩ nồng độ cao với hàm lƣợng BOD thấp. Cơng nghệ anammox cĩ các ƣu điểm nổi bật so với cơng nghệ nitrat hĩa/khử nitrat là:
o Tiết kiệm năng lƣợng cung cấp oxi
HVTH: HỒ THANH HIỀN Trang 16 o Khơng phải cung cấp lƣợng cacbon hữu cơ nhƣ quá trình khử nitrat.
o Quá trình khơng sinh ra CO2 mà cịn tiêu thụ CO2.
o Khả năng xử lý đƣợc nƣớc thải cĩ hàm lƣợng nitơ cao.
o Khơng tạo ra sản phẩm trung gian là N2O (một khí tạo hiệu ứng nhà kính mạnh).
Tuy nhiên quá trình anammox cũng cĩ những nhƣợc điểm là hệ vi khuẩn này sinh trƣởng chậm nên rất khĩ làm giàu, nuơi cấy, khởi động hệ thống.