1.6.2.2.2.1. Nitrate hố - khử Nitrate
Khử nitrate là quá trình giảm nitrate và chuyển thành khí nitrogen, loại bỏ đi nitrogen trong nước thải.
Nitrate hố-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 hĩa chất hữu cơ tạo năng lượng, điều kiện phản ứng là DO < 0,5 mg/L (nếu khơng Oxygen đĩng vai trị là chất nhận điện tử, quá trình khử Nitrate khơng 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 hơ 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 nĩ 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 khơng tồn tại thì một vài vi khuẩn sẽ chuyển hố Nitrate thành Ammonia.
Cả hợp chất thải vơ cơ (H, S…) và hữu cơ đều cĩ thể làm cơ chất cho quá trình khử Nitrate. Kết quả của quá trình là chất cho điện tử bị oxy hố và Nitrate thì giảm đi.
Sự kết hợp Nitrate hố với khử Nitrate cĩ thể giải thích bởi 2 quá trình trao đổi cĩ thể điễn ra:
Vùng cĩ DO thấp hoặc bằng 0 cĩ mặt trong bể nhờ quá trình khuấy trộn Bơng bùn hoạt tính cĩ thể chứa cả 2 vùng thiếu và hiếu khí, DO và cơ chất hố tan bên ngồi bơng bùn phân tán vào vùng hiếu khí, phụ thuộc vào DO, nồng độ Ammonia và dCOD. Oxy cĩ thể bị rút hết nên DO khơng thể xâm nhập vào sâu bên trong hạt bùn, ở vùng hiếu khí xảy ra quá trình Nitrate hố và Nitrate hình thành cĩ thể xâm nhập vào sâu bên trong vùng thiếu khí cùng với cơ chất nên xảy ra quá trình khử Nitrate. Ta thấy ngồi yếu tố DO, nồng độ BOD cĩ 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])