1.6.2.2.2.1. Nitrate hoá - khử Nitrate
Khử nitrate là quá trình giảm nitrate và chuyển thành khí nitrogen, loại bỏ đi nitrogen trong nước thải.
Nitrate hoá-khử nitrate được sử dụng để loại bỏ tổng mức nitrogen ở đầu ra, vi khuẩn tham gia: Bacillus denitrificans, Micrococcus denitrificans, Pseudomonas stutzeri, Achromobacter…với sự vắng mặt của Oxygen, vi sinh sử dụng Nitrate và Nitrite như chất nhận điện tử, trong khi oxy hóa chất hữu cơ tạo năng lượng, điều kiện phản ứng là DO < 0,5 mg/L (nếu không Oxygen đóng vai trò là chất nhận điện tử, quá trình khử Nitrate không hiệu quả)
Đa số vi khuẩn khử Nitrate thuộc loại tùy nghi, sử dụng Oxygen (hiếu khí) hoặc Nitrate (thiếu khí) làm chất nhận điện tử (khác biệt giữa 2 quá trình hô hấp thiếu và hiếu khí là enzym xúc tác trao đổi điện tử cuối cùng xảy ra trong quá
trình vận chuyển điện tử), cần loại bỏ Oxygen đi vì nó được vi sinh ưu dụng hơn so với Nitrate.
Vi sinh cần Nitrogen để tổng hợp protein và ưu dụng là Ammonia (sử dụng trực tiếp). Khi Ammonia không tồn tại thì một vài vi khuẩn sẽ chuyển hoá Nitrate thành Ammonia.
Cả hợp chất thải vô cơ (H, S…) và hữu cơ đều có thể làm cơ chất cho quá trình khử Nitrate. Kết quả của quá trình là chất cho điện tử bị oxy hoá và Nitrate thì giảm đi.
Sự kết hợp Nitrate hoá với khử Nitrate có thể giải thích bởi 2 quá trình trao đổi có thể điễn ra:
Vùng có DO thấp hoặc bằng 0 có mặt trong bể nhờ quá trình khuấy trộn Bông bùn hoạt tính có thể chứa cả 2 vùng thiếu và hiếu khí, DO và cơ chất hoá tan bên ngoài bông bùn phân tán vào vùng hiếu khí, phụ thuộc vào DO, nồng độ Ammonia và dCOD. Oxy có thể bị rút hết nên DO không thể xâm nhập vào sâu bên trong hạt bùn, ở vùng hiếu khí xảy ra quá trình Nitrate hoá và Nitrate hình thành có thể xâm nhập vào sâu bên trong vùng thiếu khí cùng với cơ chất nên xảy ra quá trình khử Nitrate. Ta thấy ngoài yếu tố DO, nồng độ BOD có mặt ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình.
Hình 12: Cấu trúc một hạt bùn hoạt tính chứa vùng thiếu và hiếu khí (nguồn [9])