3.2.2. QUÁ TRÌNH KHỬ NITRATE (DENITRIFICATION)
2.1 Mơ tả quá trình
Khử nitrate, bước thứ hai theo sau quá trình nitrate hĩa là quá trình khử
nitrate-nitrosgen thành khí nitơ, nitrous ơxyde (N;O) hoặc nitrite ơxyde (NO)
được thực hiện trong mơi trường thiếu khí (znơxyc) và địi hỏi một chất cho electron là chất hữu cơ hoặc vơ cơ.
Hai con đường khử nitrate cĩ thể xảy ra trong hệ thống sinh học đĩ là: - Đồng hĩa: Con đường đổng hĩa liên quan đến khử nitrate thành
ammonia sử dụng cho tổng hợp tế bàọ Nĩ xảy ra khi ammonia khơng cĩ
sẵn, độc lập với sự ức chế của ơxỵ
- - Dị hĩa (hay khử nitrate): Khử nitrate bằng con đường dị hĩa liên quan đến sự khử nitrate thành ơxyde nitrite, ơxyde nitrous và nitơ.
NO; => NO; -> NO(g) >> N;O(g)> N;Œ)
Một số lồi vi khuẩn khử nitrate được biết như: Bacilus, Pseudomonas,
Methanomonas, Paracoccus, Spirilum, và ThiobacHlus, Achromobacterium,
Denitrobacillus, Micrococus, Xanthomonas (Painter 1970). Hầu hết vi khuẩn khử nitrate là dị dưỡng, nghĩa là chúng lấy carbon cho quá trình tổng hợp tế bào
từ các hợp chất hữu cơ. Bên cạnh đĩ, vẫn cĩ một số lồi tự dưỡng, chúng nhận carbon cho tổng hợp tế bào từ các hợp chất vơ cơ. Ví dụ lồi 7Thiobacillus denitrificans ơxy hĩa nguyên tố S tạo năng lượng và nhận nguồn carbon tổng hợp tế bào từ CO; tan trong nước hay HCO;.
Nghiên cứu, ứng dụng quá Lrình ainh học nitrate hĩa và khử nitrate bằng mơ hỉnh liên Lục xử lý niLơ trong nước rị rỉ bãi rác cũ
ạ Phương trình sinh hĩa của quá trình khử nỉtrate sinh học.
Tùy thuộc vào nước thải chứa carbon và nguồn nitơ sử dụng.
- _ Phương trình năng lượng sử dụng methanol làm chất nhận electron:
6NO; + 5CHOH 5 CO; + 3N; + 7HạO + 6OH
Tồn bộ phản ứng gồm cả tổng hợp sinh khối:
NO: + 1.08 CHạOH +0.24 H;ạCOa —> 0.056 C;H;O;N + 0.47 N; +
1.68H;O + HCO;
O; + 0.93 CH:OH + 0.056 NO: — 0.056 C;zH;O¿N + 0.447N; +
1.04H;ạO +0.59 H;CO; + 0.56 HCO¿:'
- Phương trình năng lượng sử dụng methanol, ammonia-N làm chất nhận
electron:
NO: + 2.5 CHOH +0.5 NH¿” + 0.5 H;CO; _> 0.5 C;H;O;N
+0.5N; +4.5 HO + 0.5HCO;
- _ Phương trình năng lượng sử dụng methane làm chất nhận electron:
5CH¿ + 8NO; 4N; + 5CO; + 6 HO + 8OH
- Tồn bộ phản ứng gồm cả tổng hợp sinh khối sử dụng nước thải làm
nguồn carbon, ammonia-N, làm chất nhận electron:
NOx + 0.345 C¡oH¡¿OzN + H”+ 0.267 NH¿” + 0.267 HCO; —>
0.612 CzH;O¿N + 0.5N; +2.3 HO + 0.655CO;
Phương trình sinh hĩa sử dụng methanol làm nguồn carbon chuyển nitrate thành khí nitơ cĩ ý nghĩa trong thiết kế: Nhu cầu ơxy bị khử là
2.86 g/g nitrate bị khử. Độ kiểm sinh ra là 3.57 gCaCOz/g nitrate bị khử nếu
nitrate là nguồn nitơ cho tổng hợp tế bàọ Cịn nếu ammonia cĩ sẵn, độ kiểm sinh ra thấp hơn từ 2.9-3 gCaCOz/g nitrate bị khử.